|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Доклад: Тема 4. Влияние Солнца и Луны на Земные процессы. Влияние солнца на земные процессы рефератРеферат - Тема 4. Влияние Солнца и Луны на Земные процессы§ 7. Влияние Солнца и Луны на земные процессы Изучение содержания параграфа предоставляет возможность: Ø узнать причины образования энергии и характер проявления солнечной активности на Солнце и ее влияния на земные процессы; Ø углубить представление о сущности влияния Луны на Землю и следствия этого влияния. Факторы, определяющие солнечное влияние на Землю Солнца и Луны можно разделить на два вида. Первый – постоянно действующие факторы, к которым относятся форма размеры Земли, гравитационные и магнитные силы, определяющие удержание на орбите и движение Земли вокруг Солнца, второй — солнечная радиация, которая является основным источником энергии на Земле, взаиморасположение Земли, Луны и Солнца. Форма и размеры Земли имеют большое значение для развития всех географических явлений и процессов на Земле. Например, шарообразность Земли вызывает неравномерное нагревание Солнцем. Наибольшее нагревание земной поверхности происходит на территории между тропиками, где угол падения солнечных лучей на поверхность планеты в течение года наиболее высокий. В сторону полюсов идет постепенное уменьшение тепла. Это определяет общую географическую зональность Земли и образование различных природных зон. Кроме формы Земли большое географическое значение имеют ее масса, объем, плотность. С этими параметрами связаны такие свойства Земли как сила гравитации, магнитные и тепловые поля. Гравитационные, магнитные и электрические поля Земли, определяются ее формой, размерами и вещественным составом и, в свою очередь, определяют свойства и процессы географической оболочки. Масса Земли равна 5,976 1027 г, объем 1,083 1012 м3, средняя плотность – 5,518 кг/м3. В составе Земли преобладают железо: (34,6%), кислород(29,5%), кремний(15,2%) и магний (12,7%). Плотность Земли меняется в зависимости от состава и свойств горных пород и глубины от поверхности. Средняя плотность Земли составляет 5,52 г/см3. В центре Земли плотность достигает 12-17г/см3(12-17тыс т/м3). Плотность верхних слоев Земли зависит от состава слагающих их пород. С этими параметрами связаны такие свойства Земли как сила гравитации, магнитные и тепловые поля. Гравитация – это взаимное притяжение двух физических тел, имеющих массу. Силы гравитации, удерживают планеты вокруг Солнца, определяют сферическую форму Земли и удерживают ее атмосферу. Магнитное поле Земли подобно магнитному полю условного стержня, концы которого имеют противоположные магнитные полюса, т.е. магнитный диполь. Точки пересечения магнитного диполя с земной поверхностью называются геомагнитными полюсами (северный и южный). Магнитные полюса не совпадают с географическими, их положение постоянно меняется со временем. Зона околоземного пространства, физические свойства которой определяются магнитным полем Земли, называется магнитосферой. Она имеет внутренний (на высоте 3-4 тыс. км) и внешний (22 тыс. км) радиационные пояса. Как вы знаете, Земля вращается вокруг своей оси в направлении с запада на восток и одновременно вокруг Солнца. Полный оборот вокруг своей оси Земля делает за 23 часа 56 минут 4 секунды. Этот отрезок времени называется звездными сутками. Однако, в связи с тем, что Земля одновременно вращается и вокруг Солнца, фактическая продолжительность суток несколько большая. Для удобства в практическом применении было решено считать среднюю продолжительность солнечных суток – 24 часа. С вращением Земли вокруг своей оси связана смена дня и ночи и многие земные процессы. Линейная скорость вращения Земли – расстояние, которое проходит любая точка на поверхности Земли за единицу времени. В зависимости от географической широты она меняется от 0 (на полюсах) до 464 м/с (на экваторе). Кроме линейной скорости осевое вращение Земли определяет и угловая скорость, которая показывает угол поворота любой точки земной поверхности за единицу времени. Она одинакова для всех широт Земли и равна 1о за 4 минуты (15о за один час.). Угловая скорость определяет величину силы Кориолиса, которая влияет на перемещение водных и воздушных масс, подмыв берегов рек, направление морских течений и др. С формой Земли и ее вращением вокруг своей оси связаны и такие понятия как поясное и местное время, а также перемена дат и календарь. (Вспомните, что такое часовые пояса, местное и поясное время?). В зависимости от положения Земли относительно Солнца на Земном шаре выделяют пояса освещенности (Вспомните, сколько и каких поясов освещенности выделяют на Земле?) Земля имеет один естественный спутник – Луну. Луна оказывает тормозящее воздействие на скорость вращения Земли, что сказывается на величине силы Кориолиса и, в первую очередь на подвижных средах (вода, воздушные массы). Под влиянием Луны и частично Солнца изменяется интенсивность процессов Земли, включая и тектонические процессы (горообразование, землетрясение, извержение вулканов), уменьшается величина ее полярного сжатия. Доказано, что Луна влияет на биологические ритмы на Земле, а через них на состояние здоровья человека и животных. Интенсивность влияния Луны на Земные процессы зависит от взаимного расположения Земли, Солнца и Луны и фазы Луны. Разные формы освещенной Солнцем части Луны, которые мы видим с Земли, называются фазами Луны. Их четыре: новолуние, когда Луна находится между Землей и Солнцем; первая и последняя четверти, когда Луна видна с Земли под углом 90о с востока и запада от Солнца; полнолуние, когда Луна находится в направлении противоположной Солнцу. (Вспомните из астрономии продолжительность лунных фаз) Влияние Солнца на земные процессы определяется явлениями, происходящими в недрах Солнца, т.е. от солнечной активности. Огромное количество энергии, которую Солнце излучает в космическое пространство, образуется в ее недрах в результате термоядерной реакции превращения водорода в гелий. Несмотря на то, что на Землю попадает только одна двухмиллиардная часть этой энергии, Солнце является основным источником энергии для всех процессов, протекающих в географической оболочке. Признаками проявления солнечной активности являются солнечные пятна, зоны повышенной яркости (факелы) и взрывоподобные выбросы энергии (сполохи) на поверхности Солнца (Вспомните из астрономии причины их образования). Повышение солнечной активности отражается на геофизических процессах Земли. Существуют 11-летние, 33 –летние и 98 –летние циклы усиления солнечной активности. В эти периоды влияние Солнца на Землю возрастает. Солнечная активность оказывает большое влияние на такие земные процессы как полярные сияния, магнитные бури, землетрясения, рост и продуктивность растений, размножение и миграции насекомых, эпидемии болезней человека (грипп, тиф, холера и др.). Исключительно велико влияние солнечной активности на климат Земли. Усиливающиеся во время солнечных бурь потоки излучения Солнца влияют на содержание озона в верхних слоях атмосферы. Это, в свою очередь, изменяет интенсивность тепло — и влагообмена на Земле. Одним из факторов солнечного влияния на Землю является «солнечный ветер» – потоки протонов и электронов которые распространяются от Солнца во всех направлениях. На Землю попадает очень малая часть вещества «солнечного ветра», однако его влияние на магнитные свойства нашей планеты огромное. Как вы знаете из астрономии, все планеты Солнечной системы находятся в состоянии гравитационного взаимодействия. Взаимодействие Солнца, Луны и Земли видны на примере образования приливных процессов в гидросфере Земли. В образовании приливов основную роль играет Луна. Влияние Солнца, несмотря на его огромную массу, из-за большой удаленности (149,5 млн. км), в 2,71 раза меньше чем влияние Луны. Наибольшая высота прилива в океанах наблюдается тогда, когда Земля, Луна, Солнце находятся на одной линии и их приливообразующие силы суммируются. Такой прилив называется сизигийный (от греческого syzygia – соединение, сопряжение). Наименьший прилив – квадратурный (от латинского guadratura – квадратная форма), когда Луна и Солнце находится под прямым углом к Земле. Вопросы и задания: 1. Что такое солнечная активность? 2. В чем заключается роль гравитационных сил Солнца и Луны? 3. В чем проявляется влияние Луны на приливные процессы Земли? 4. *Составьте в произвольной форме схему (таблицу), отражающую факторы воздействия Солнца и Луны на Землю и их географические проявления.
www.ronl.ru "Влияние Солнца на жизнь Земли"Выдержка из работыПЛАН Введение. 1. Современные представления о Солнце. 2. Роль Солнца в жизни Земли. Солнечный ветер и солнечная радиация. 3. Магнитные бури и их влияние на биосферу. Идеи Чижевского о пульсации Вселенной и Солнца. Заключение. Список использованной литературы. Введение Последние десятилетия характеризуются необычайно быстрым ростом знаний о Вселенной и космических объектах. Этот рост вызван как развитием новых возможностей наблюдения, так и углублением и расширением теоретических знаний. Наиболее существенным с теоретической точки зрения следует считать то обстоятельство, в полной мере уясненное лишь в недавнее время, что «изучение астрофизики и космологии все теснее смыкается с проблемами, относящимися, казалось бы, к противоположному по своим масштабам миру элементарных частиц и их взаимодействий» Идлис Г. М. Революции в астрономии, физике и космологии. -- М., 1985. — С. 45. Это обусловлено, с одной стороны, обнаружением в космосе таких явлений, при которых вещество находится в экстремальных условиях (например, при столь высоких температурах и давлениях), которые невозможно создать в земных лабораториях. С другой изучение развития Вселенной как целого приводит к выводу, что исходным моментом было состояние, при котором все вещество было сжато практически в точечном объеме. В настоящее время наблюдаются последствия взрыва, в результате которого возникло современное состояние материи, заполняющей Вселенную. Что касается новых возможностей наблюдения объектов Вселенной, то их можно определить как возникновение в течение последних 40 лет всеволновой астрономии. Современная аппаратура позволяет изучать небесные явления не только в «классически» оптическом диапазоне волн, но также и по всему возможному спектру: в диапазонах рентгеновских, инфракрасных и гамма-лучей. Это привело к открытию многих неизвестных ранее типов объектов, таких, как пульсары, квазары и т. д. Для объяснения их свойств необходимо использовать в полном объеме современную теорию вещества с учетом таких феноменов, как сверхпроводимость и сверхтекучесть, а также теории относительности. Космические объекты оказывают существенное влияние на жизнь на Земле. Среди таких космических объектов, прежде всего, следует назвать Солнце. Целью настоящей работы является исследование влияния Солнца на жизнь Земли. 1. Современные представления о Солнце Солнце — небесное тело, расположенное в центре нашей Солнечной системы. Это самая близкая к Земле звезда. Она имеет шарообразную форму и состоит из раскаленных газов. Диаметр Солнца составляет 1 млн. 392 тыс. км., что в 109 раз больше диаметра Земли. На поверхности Солнца температура около 6000оС, а в центральной его части достигает 15 млн. оС. Солнце окружено атмосферой. Оно состоит из следующих слоев: 1) Нижние слои — фотосфера. Их толщина — 200−300 км. Все видимое излучение Солнца исходит из этих слоев. В фотосфере наблюдают пятна и факелы. Пятна состоят из темного ядра и окружающей его полутени. Пятно может достигать в диаметре 200 тыс. км. 2) Хромосфера. Она простирается в среднем на 14 тыс. км. над видимым краем Солнца. Хромосфера значительно прозрачнее фотосферы. 3) Солнечная корона. Это наиболее разряженная часть солнечной атмосферы. Ее толщина равна нескольким радиусам Солнца. Ее модно наблюдать во время полного солнечного затмения. На краю солнечного диска бывают видны протуберанцы. Это светящиеся разной формы образования из раскаленных газов. Их размеры доходят до сотен тысяч километров, а средняя высота — от 30 до 50 тыс. км. Возникновение протуберанцев часто сопровождает хромосферные вспышки в области солнечных пятен. Время существования этих вспышек — от нескольких минут до часа. Масса Солнца в 333 тыс. раз больше массы Земли, а объем — в 1 млн. 304 тыс. раз. Отсюда следует, что плотность Солнца меньше плотности Земли. В основном Солнце состоит из тех же химических элементов, что и Земля, но водорода на Солнце больше, чем на Земле. Энергия, излучаемая Солнцем, огромна. На Землю попадает лишь ничтожная ее доля. Но она в десятки тысяч раз больше, чем могли бы выработать все электростанции мира. Почти всю эту энергию излучает фотосфера. Наблюдения за поверхностью Солнца позволили установить, что оно вращается вокруг своей оси и полной оборот делает за 25,4 земных суток. Среднее расстояние от Земли до Солнца — 149,5 млн. км. Солнце вместе с Землей и всей Солнечной системой движется в мировом пространстве в направлении созвездия Лиры со скоростью 20 км/сек. Солнце и другие звезды удалены от нас на такие расстояния, которые обычно измеряются не километрами, а скоростью света (300 000 км/сек.). Свет от Солнца до Земли доходит за 8 мин. 18 сек. Движение Земли вокруг Солнца происходит по орбите, имеющей приблизительно форму эллипса. Скорость движения Земли — около 30 км/сек. Полный оборот Земли завершается за 365,26 суток. Это время называется звездным годом. Ось Земли постоянно наклонена к плоскости орбиты под углом 66,5о. При движении Земли вокруг Солнца ось не меняет своего положения. Поэтом каждая точка земной поверхности встречает солнечные лучи под углами, изменяющимися в течение года. В разные периоды года полушария Земли получают одновременно неодинаковое количество солнечного тепла и света, что служит причиной смены времен года. На экваторе солнечные лучи падают почти под одинаковым углом в течение всего года, поэтому времена года там мало отличаются друг от друга. Это объясняется шарообразностью нашей Земли. В умеренных же широтах времена года сильно отличаются друг от друга. Это объясняется не толь шарообразностью Земли, но и различным положением планеты в течение всего года, что определяется наклоном оси вращения Земли к орбите и влияет на изменения угла падения солнечного луча. Двигаясь вокруг Солнца, Земля вращается одновременно вокруг своей оси с запада на восток с полным оборотом в течение звездных суток или за 23 часа 56 минут 4,0905 сек. С этим движением на Земле связана смена дня и ночи. Только на полюсе нет обычного деления времени на дни и ночи, т. к. около полугода Солнце там не опускается за горизонт и столько же — не выходит. Только осенью и весной в этих широтах возможно наблюдать смену дня и ночи. 2. Роль Солнца в жизни Земли. Солнечный ветер и солнечная радиация Солнце играет очень большую роль в жизни нашей планеты. Оно источник света и тепла на Земле. Испарение воды, выпадение осадков, течение рек, бури, грозы, засуши и все другие явления, обусловливающие климат и погоду на Земле, зависят от нагревания Земли Солнцем и изменяются в зависимости от изменений, происходящих на Солнце. Так, по В. И. Вернадскому, самая существенная особенность биосферы -- это биогенная миграция атомов химических элементов, вызываемая лучистой энергией Солнца и проявляющаяся в процессе обмена веществ, росте и размножении организмов Вернадский В. И. Биосфера (избранные труды по биогеохимии). М., 1967. — С. 56−61.. К своеобразной разновидности круговоротов в биосфере относятся ее ритмические изменения. Ритмикой называется повторяемость во времени комплекса процессов, которые каждый раз развиваются в одном направлении. При этом различают две ее формы: периодическую -- это ритмы одинаковой длительности (время оборота Земли вокруг оси) и циклическую -- ритмы переменной длительности. Периодичность в биосфере проявляется во многих процессах: тектонических, осадко-накоплении, климатических, биологических и многих других. Ритмы бывают различной продолжительности: геологические, вековые, внутривековые, годовые, суточные и т. д. Некоторые ритмы связаны с неравномерным облучением Земли в связи с ее движением вокруг Солнца. Изменение времени наступления равноденствий, наклона оси вращения к эклиптике и эксцентриситета земной орбиты соответствует периодам около 21 000 лет, 40 000 лет и около 92 000 лет. Эти периоды, выделенные югославским ученым М. Миланковичем, могли служить причиной климатических колебаний См. подробнее: Войткевич Г. В., Вронский В. А. Основы учения о биосфере. М., 1989. С. 108. Солнечная радиация — поступающая на Землю энергия солнечного излучения в виде потока электромагнитных волн. Солнце излучает вокруг мощное электромагнитное излучение. Всего одна двухмиллиардная его доля попадает в верхние слои атмосферы Земли, но и она составляет огромное число калорий в минуту. Далеко не весь энергетический поток достигает поверхности Земли. Большая его часть отбрасывается планетой в мировое пространство. Земля отражает атаку тех лучей, которые губительны для живого вещества планеты. На дальнейшем пути к Земле солнечные лучи встречают препятствие в виде наполняющих атмосферу водяного пара, молекул углекислого газа и частичек пыли, взвешенных в воздухе. Атмосферный «фильтр» поглощает значительную часть лучей, рассеивает их, отражает. Особенно велика отражательная способность облаков. В результате непосредственно земная поверхность получает лишь 2/3 той радиации, которая пропускается озоновым экраном, но и из этой части многое отражается в соответствии с отражательной способностью различных поверхностей. На всю поверхность Земли поступает чуть более 100 тыс. калорий на 1 см² в минуту. Эта радиация поглощается растительностью, почвой, поверхностью морей и океанов. Она превращается в тепло, которое расходуется на прогревание слоев атмосферы, движение воздушных и водных масс, на создание всего великого разнообразия форм жизни на Земле. Солнечная радиация поступает на земную поверхность различными путями: 1) прямая радиация: поступление радиации непосредственно от Солнца, если оно не закрыто облаками; 2) рассеянная радиация: поступление радиации от небесного свода или облаков, рассеивающих солнечные лучи; 3) тепловая радиация: поступление радиации происходит от атмосферы, нагревшейся в результате воздействия радиации. Прямая и рассеянная радиация поступает только днем и вместе они составляют суммарную радиацию. Та солнечная радиация, которая остается после потери на отражение от поверхности, называется поглощенной. Солнечную радиацию измеряют актинометром. Космические лучи -- поток частиц высоких энергий, со всех сторон падающий на Землю. Ядерные реакции в высоких слоях атмосферы вызваны космическими лучами отнюдь не солнечного, а галактического происхождения. И тем не менее, интенсивность этих космических лучей связана с солнечной активностью: чем больше пятен на Солнце, тем слабее поток космических лучей. Эта связь осуществляется солнечным ветром. Солнечный ветер на расстоянии порядка 1013 м, т. е. на расстоянии примерно полусотни радиусов земной орбиты, сжимает силовые линии галактических магнитных полей Подробнее см.: Бялко А. В. Наша планета Земля. М., 1989. С. 133. Космические лучи распространяются в основном вдоль магнитного поля. Только наиболее энергичные частицы космических лучей Галактики могут проникнуть вглубь этого магнитного пузырька вокруг Солнца. Расстояние до его границы солнечный ветер проходит за полгода — год. При спокойном Солнце солнечный ветер слабее, граница солнечной магнитосферы придвигается ближе и становится менее плотной. В результате растет интенсивность космических лучей, достигающих Земли, и доля 14С в атмосферной углекислоте. Тепловое излучение Солнца постоянно. Солнечная активность изменяет только коротковолновую, нетепловую часть излучения при длинах волн, меньших 100 нм. На эту область, однако, приходится менее 1% всей светимости Солнца. Коротковолновая часть солнечного излучения не проникает через верхние слои земной атмосферы. Поэтому солнечная активность практически не меняет тепловой поток, приходящий к нашей планете, почти не сказывается на погоде Земли. Переменное коротковолновое излучение Солнца существенно изменяет состояние только самой внешней оболочки земной атмосферы. И ветры, и течения вызваны падающим на Землю излучением Солнца. Оно дает энергию движениям атмосферы и океана. Эта энергия диссипируется, переходит в тепло, при этом действительно возникают силы трения. Однако эти силы -- внутренние. Для каждой такой силы, замедляющей вращение планеты, по третьему закону Ньютона найдется равная и противоположно направленная сила, ускоряющая вращение Земли. Суммарный момент всех внутренних сил равен нулю. Солнечное излучение не изменяет момента количества движения Земли -- ветры и течения в среднем не замедляют Землю и не ускоряют ее. 3. Магнитные бури и их влияние на биосферу. Идеи Чижевского о пульсации Вселенной и Солнца Магнитные бури возникают под действием потоков солнечного ветра, интенсивность которых зависит от состояния нашего светила. Солнце, как и Земля, обладает магнитным полем. На поверхности Солнца средняя величина магнитного поля оценивается в 1-- 2 эрстед, т. е. в 2--4 раза выше земного. Напряженность магнитных полей солнечных пятен достигает более высоких значений: обычно 20--30 эрстед, а иногда и 3000 эрстед. Такая высокая напряженность магнитного поля внутри пятен приводит к снижению их излучатель ной способности. Магнетизм в группе больших пятен противоположен по знаку. Силовые линии выходят из одного такого пятна и замыкаются в другом. С противоположной стороны замыкание силовых линий происходит во внутренних областях Солнца. Сильное магнитное поле под пятнами снижает их температуру с 6000 до 4500 К. Вынос горячих масс плазмы из внутренних недр светила происходит в светлых областях солнечной поверхности. Появление максимума солнечных пятен связано с 11-летней цикличностью. Последний максимум такого цикла наблюдался в начале 1991 года. Нарастание максимума происходит 4,3 года, а спад -- 6,7 года. С периодом 11 лет связана инверсия магнитного поля Солнца. В итоге полный цикл изменения его намагниченности происходит с полным периодом в 22 года. Изучая глинистые слои, исследователи установили, что и 700 миллионов лет назад проявлялся 11-летний цикл в солнечной деятельности См.: Филиппов Е. М. О развитии Земли и биосферы. М., 1990. С. 33. С 11-летней цикличностью Солнца связан целый ряд явлений в атмосфере, гидросфере, литосфере и биосфере Земли. Эта периодичность четко увязывается с чередованием засух и наводнений на планете, отмечается в строении годичных колец деревьев, нарастании слоев целого ряда минералов (кальцитовых сталактитов, целестинов и т. д.), в напластовании песчано-глинистых осадков различных геологических эпох и т. д. В изменениях солнечной активности обнаруживаются и короткопериодические циклы: 3-, 5- и 7--8-летние, а также длиннопериодные: 90--180-летние и др. Однако физическая природа всех этих циклов весьма слабо изучена. В солнечную плазму «вморожено» магнитное поле, которое вытягивается из его короны в космическое пространство в виде волокон или струй. Вращение Солнца вокруг своей оси ведет к закручиванию линий в так называемую спираль Архимеда. Возникает 4 магнитных сектора. Направление магнитных полей в секторах взаимопротивоположно -- в одном секторе оно направлено к Солнцу, а в другом -- от Солнца. При вращении светила за один оборот (27 суток) тоновый слой 4 раза пересекает Землю, что ведет к изменению полярности внешнего магнитного поля также в 4 раза. Потоки плазмы (солнечного ветра) располагаются вдоль силовых линий Солнца. Наиболее мощные потоки частиц солнечного ветра вырываются из района полюсов светила, т. е. в тех его местах, где не замкнуты его магнитные силовые линии. Исследователи, занимающиеся изучением солнечно-земных связей, в течение последних десятилетий на основе изучения статистических данных пришли к заключению, что при пересечении Землей неоднородных участков магнитных полей (на границе между двумя соседними секторами) происходит их воздействие на Землю. Советский геофизик А. И. Оль впервые отметил, что с этими границами должны быть связаны различные явления на нашей планете. На переход Земли из одного сектора в другой затрачивается двое суток. Магнитосфера Земли при этом испытывает некоторую перестройку, которая ощущается в нижней атмосфере, гидросфере, биосфере и литосфере. Специалисты указывают, что именно в такие периоды наблюдаются наиболее значительные изменения метеорологических факторов: турбулентность атмосферы, увеличение числа гроз, изменение давлений в атмосфере и т. д. Так, американский исследователь Р. Марксон еще в 1969 году отметил увеличение частоты гроз при пересечении Землей границы двух секторов. В 1974 году Дж. Уилкокс с коллегами на основе обработки данных искусственных спутников Земли обнаружили уменьшение количества облаков в атмосфере в момент перехода пограничной области между секторами. Это явление в 1977 году подметили также С. Хейнес и И. Халеви. Они объясняют его тем фактом, что корпускулы солнечного ветра способны в указанные моменты времени проникнуть через ионосферу и воздействовать на кучевые облака, располагающиеся в стратосфере. Воздушные шары-зонды, запускаемые в эти слои в момент солнечных вспышек, обнаружили увеличение электропроводности в 10 раз. В период спокойного Солнца токовый слой распределяется в виде плоского диска. В период высокой активности Солнца токовый слой переходит из плоского в гофрированный. Земля в процессе своего движения по орбите находится то под токовым слоем, то над ним. Заметим, что ток по поверхности раздела течет в направлении, перпендикулярном магнитным силовым линиям. Напряженность магнитного поля с удалением от Солнца падает. Величина его на орбитах планет достигает следующих значений (в гаммах): 25 -- у Меркурия, 12 -- у Венеры, 6 -- у Земли, 3 -- у Марса и 1,5 -- у Юпитера. В процессе возрастания и спада солнечной активности наблюдаются солнечные вспышки, обусловленные аномальными магнитными полями. Образуются они в местах максимального перепада магнитных полей. Академик А. Б. Северный (1913--1987) и его коллеги из Крымской астрофизической обсерватории показали, что в этих областях под действием магнитных полей возникают электрические токи в сотни миллиардов ампер. При вспышках выделяется энергия величиной примерно до 1025 джоулей в виде электромагнитного излучения и заряженных частиц высоких энергий. Величина вспышки эквивалентна ядерному взрыву в один миллиард мегатонн. Возникающее электромагнитное излучение достигает орбиты Земли за 8 минут 20 секунд, а частицы высокоэнергетической плазмы -- за 1--2 суток. То и другое излучения прежде всего воздействуют на магнитосферу Земли и вызывают различные геофизические явления: магнитные бури, изменения геоэлектрических полей, перепады давления в атмосфере, оживление зон разломов литосферы, поступление через них повышенных количеств радиоактивного газа радона. Указанные явления приводят к оживлению землетрясений и вулканизма. Магнитные бури возникают как при воздействии излучения вспышки на магнитосферу и ионосферу Земли, так и при пересечении планетой границ магнитных секторов. При возмущении ионосферы нарушается коротковолновая радиосвязь. Интенсивные потоки солнечной плазмы могут вызывать радиационную опасность для космонавтов, выходящих в открытый космос. Магнитные бури оказывают воздействие и на состояние здоровья человека на Земле. Возрастает число несчастных случаев на производстве, в быту и на транспорте из-за того, что снижается внимание водителей и пешеходов. В день появления сильных магнитных бурь увеличивается число заболеваний сердечно-сосудистой системы и смертельных случаев в 3--5 раз. А.Л. Чижевский -- мыслитель, поэт и художник -- является основателем фундаментального направления в естествознании -- гелио- и космобиологии. Ученый развивает идеи пульсации Вселенной, Солнца и их влияния на процессы жизни на Земле. «В этом бесконечном числе разной величины подъемов и падений, -- пишет Чижевский, -- сказывается биение общемирового пульса, великая динамика природы, различные части которой созвучно резонируют одна с другой» Чижевский А. Л. Земное эхо огненных бурь. М., 1973. С. 43. Пульсация Вселенной оказывает значительное воздействие на жизнь на Земле, на людей -- их сознание, ритм жизни. Всем своим существом человек находится под влиянием мощных космических и геофизических факторов. В работе «Физические факторы исторического процесса» Чижевский предлагает сопоставить исторические и Солнечные ритмы и объединить их в одной дисциплине -- историометрии. В рамках последней он формулирует свой «основной морфологический закон»: «Течение всемирно-исторического процесса составляется из непрерывного ряда циклов, занимающих промежуток времени, равный, в среднем арифметическом, 11 годам и синхроничных в степени своей активности периодической пятнообразовательной активности солнца» Чижевский А. Л. Физические факторы исторического процесса // Химия и жизнь. 1990. № 1. С. 90. Исторические циклы он разбивает на четыре периода: период минимальной возбуди-умости, равный трем годам, вмещает до 5% исторических событий; период нарастания возбудимости, длящийся два года, включает 20% событий истории; период максимальной возбудимости длиною в три года охватывает около 60% исторических событий; период падения возбудимости, равный трем годам, содержит 15% всех исторических событий. Обращая внимание на существенную зависимость всплесков социально-психической активности от солнечных циклов, Чижевский вместе с тем считает, что человечество способно познать эту зависимость и повергнуть ее себе во благо (используя дополнительную космическую энергию на созидание, творчество), не дожидаясь проявления разрушительной силы стихии. А.Л. Чижевский считает необходимым обратить внимание на изучение влияния колебаний среды обитания на настроение, поведение человека. Он также убежден, что увеличение электромагнитной и радиоактивной деятельности Солнца влечет за собой увеличение заболеваний и смертей на планете Земля. Жизнь во Вселенной имеет свой пульс, свои периоды и ритмы. Задача науки будущего -- выявить, где зарождаются, откуда исходят эти ритмы, познать биение общемирового пульса, великой динамики природы. Исследование внеземных радиации, считает Чижевский, способно в значительной степени повлиять на развитие эпидемиологии, которой следует связать данные явления с эпидемическими заболеваниями, человеческой патологией и смертностью. Заключение солнце вселенная магнитный пульсация Итак, сегодня все более расширяется круг научных данных о влиянии космических излучений на различные земные организмы. Современные исследования по биомедицине приводят все больше свидетельств тому, что ритмы Земли, Солнца, Космоса оказывают влияние на эволюцию жизни. Человечество широко использует не только прямую солнечную энергию в виде тепла и света, но и другие виды и формы, в которые она переходит, например, энергию воды и ветра (посредством водяных турбин на гидроэлектростанциях и т. п.). Каменный уголь — окаменевшие остатки растений, развившихся благодаря солнечному теплу. Это тоже запас солнечной энергии, скрытый в недрах Земли. Солнце заливает Землю целым океаном энергии, который практически неисчерпаем. В настоящее время иногда применяются так называемые солнечные машины разных типов, т. е. аппараты, собирающие непосредственно солнечную энергию и превращающие ее в другие виды — энергию паровых и электродвигателей. В разных странах работают солнечные опреснители, водонагреватели, осушители. Полностью на энергии солнечной радиации работают запускаемые с Земли искусственные спутники, космические корабли. Огромная часть солнечной энергии, падающей на Землю, остается, однако, не использованным. Кроме того, в понимании физических причин солнечной активности и других феноменов атмосферы Солнца, к сожалению, еще далеко нет полной ясности. А воздействие Солнца на окружающий нас мир огромно. Список использованной литературы Аллен Дж., Нельсон М. Космические биосферы. М., 1991. Биологические ритмы. М., 1984. Бялко А. В. Наша планета Земля. М., 1989. Вернадский В. И. Биосфера (избранные труды по биогеохимии). М., 1967. Владимирский Б.М., Кисловодский Л. Д. Космические воздействия и эволюция биосферы. М., 1986. Войткевич Г. В., Вронский В. А. Основы учения о биосфере. М., 1989. Почтарев В. И. Земля большой магнит. Л., 1974. Филиппов Е.М. О развитии Земли и биосферы. М., 1990. Чижевский А. Л. Земное эхо огненных бурь. М., 1973. Чижевский А. Л. Физические факторы исторического процесса // Химия и жизнь. 1990. № 1. Показать Свернутьreferat.bookap.info 3. Влияние солнечной активности на земные процессы. Солнечная система и ЗемляПохожие главы из других работ:Земля - планета Солнечной системы 3. Геодинамические процессы.Вещество геосфер Земли находится в непрерывном движении и изменении. Быстрее всего они протекают в жидкой и газообразной оболочках, но основное содержание истории развития земного шара составляют гораздо более медленные изменения... Земля - планета Солнечной системы 3. Геодинамические процессы.Вещество геосфер Земли находится в непрерывном движении и изменении. Быстрее всего они протекают в жидкой и газообразной оболочках, но основное содержание истории развития земного шара составляют гораздо более медленные изменения... Земля как планета солнечной системы: формирование и строение 4. Геодинамические процессыВещество геосфер Земли находится в непрерывном движении и изменении. Быстрее всего они протекают в жидкой и газообразной оболочках, но основное содержание истории развития земного шара составляют гораздо более медленные изменения... Корреляционный анализ солнечной и геомагнитной активностей 1.1 Количественное измерение солнечной активностиДля количественной оценки Солнечной активности наиболее часто применяют показатель относительных чисел солнечных пятен, называемых числами Вольфа, вычисляемых по формуле Rw = k (10g + f), гдек - коэффициент... Месяц ясный 2.2 Влияние Луны на рост растенийЛуна также оказывает сильное влияние на рост растений, и новолуние считается «запрещенный» для посева, посадки и пересадки огородных культур дней. Часто в газетах весной публикуют «Лунный посевной календарь»... Месяц ясный 2.4 Влияние фаз Луны на успешность обученияНо самым главным и интересным опытом мы считаем исследование по выявлению влияния на работоспособность (умственной) фаз Луны. Метод: Анкетирование в виде математических диктантов. Схема опыта: В течение 3 месяцев мы проводили эксперимент... Поверхностное исследование характеристик Солнца 2.2 Список циклов солнечной активностиНиже приводится список 11-летних циклов солнечной активности, которые отсчитываются с 1755 года (см. рисунок 15)... Проявление солнечной активности в геофизических параметрах 2. Параметры Солнечной активности и ее влияние на погоду и климатНаиболее близкий к нам источник частиц высоких энергий это, разумеется, наша звезда - Солнце. Поэтому для того, чтобы понять и оценить уровень энергии (или мощность) рассматриваемых воздействий... Разработка жидкостного ракетного двигателя первой ступени ракетоносителя 5.2 Влияние неадибатности процесса наТеплоотвод на участке сопла (обусловленный охлаждением) приводит к потерям . Коэффициент потерь может быть определен по зависимости: ; где изменение энтальпии на выходе из сопла, обусловленное отводом тепла... Солнечно-Земные связи и их влияние на человека 7. Солнечно-земные связиПроцессы, идущие в космосе и внутри Солнца, приводят к излучениям энергии в виде электромагнитных волн различной длины. Животные и люди являются преобразователями энергии и неотделимы от мира растений и микроорганизмов... Солнечно-земные связи и их влияние на человека 7. Солнечно-земные связиПроцессы, идущие в космосе и внутри Солнца, приводят к излучениям энергии в виде электромагнитных волн различной длины. Животные и люди являются преобразователями энергии и неотделимы от мира растений и микроорганизмов... Солнце - уникальная звезда Солнечное излучение и влияние его на ЗемлюИз общего количества энергии, излучаемой Солнцем в межпланетное пространство, границ земной атмосферы достигает лишь 1/2000000000 часть. Примерно треть солнечного излучения, падающего на Землю... Солнце, его состав и строение. Солнечно-земные связи 3. Солнечно - Земные Связи (Физический аспект)Система прямых или опосредованных физических связей между гелио- и геофизическими процессами. Земля получает от Солнца не только свет и тепло, обеспечивающие необходимый уровень освещённости и среднюю температуру её поверхности... Солнце, его состав и строение. Солнечно-земные связи 3.2 Циклы солнечной активностиСолнечная активность в числах Вольфа и, как выяснилось позже, и в других индексах, имеет циклический характер со средней продолжительностью цикла в 11.2 года. Нумерация солнечных циклов начинается с того момента... Способы астрономических наблюдений 1. Наблюдения солнечной активностиастрономическое наблюдение небесный солнце комета При наблюдении солнечной активности ежедневно зарисовываются солнечные пятна и определяются их координаты с помощью заранее заготовленной угломерной сетки... kosmos.bobrodobro.ru Доклад - Тема 4. Влияние Солнца и Луны на Земные процессы§ 7. Влияние Солнца и Луны на земные процессы Изучение содержания параграфа предоставляет возможность: Ø узнать причины образования энергии и характер проявления солнечной активности на Солнце и ее влияния на земные процессы; Ø углубить представление о сущности влияния Луны на Землю и следствия этого влияния. Факторы, определяющие солнечное влияние на Землю Солнца и Луны можно разделить на два вида. Первый – постоянно действующие факторы, к которым относятся форма размеры Земли, гравитационные и магнитные силы, определяющие удержание на орбите и движение Земли вокруг Солнца, второй — солнечная радиация, которая является основным источником энергии на Земле, взаиморасположение Земли, Луны и Солнца. Форма и размеры Земли имеют большое значение для развития всех географических явлений и процессов на Земле. Например, шарообразность Земли вызывает неравномерное нагревание Солнцем. Наибольшее нагревание земной поверхности происходит на территории между тропиками, где угол падения солнечных лучей на поверхность планеты в течение года наиболее высокий. В сторону полюсов идет постепенное уменьшение тепла. Это определяет общую географическую зональность Земли и образование различных природных зон. Кроме формы Земли большое географическое значение имеют ее масса, объем, плотность. С этими параметрами связаны такие свойства Земли как сила гравитации, магнитные и тепловые поля. Гравитационные, магнитные и электрические поля Земли, определяются ее формой, размерами и вещественным составом и, в свою очередь, определяют свойства и процессы географической оболочки. Масса Земли равна 5,976 1027 г, объем 1,083 1012 м3, средняя плотность – 5,518 кг/м3. В составе Земли преобладают железо: (34,6%), кислород(29,5%), кремний(15,2%) и магний (12,7%). Плотность Земли меняется в зависимости от состава и свойств горных пород и глубины от поверхности. Средняя плотность Земли составляет 5,52 г/см3. В центре Земли плотность достигает 12-17г/см3(12-17тыс т/м3). Плотность верхних слоев Земли зависит от состава слагающих их пород. С этими параметрами связаны такие свойства Земли как сила гравитации, магнитные и тепловые поля. Гравитация – это взаимное притяжение двух физических тел, имеющих массу. Силы гравитации, удерживают планеты вокруг Солнца, определяют сферическую форму Земли и удерживают ее атмосферу. Магнитное поле Земли подобно магнитному полю условного стержня, концы которого имеют противоположные магнитные полюса, т.е. магнитный диполь. Точки пересечения магнитного диполя с земной поверхностью называются геомагнитными полюсами (северный и южный). Магнитные полюса не совпадают с географическими, их положение постоянно меняется со временем. Зона околоземного пространства, физические свойства которой определяются магнитным полем Земли, называется магнитосферой. Она имеет внутренний (на высоте 3-4 тыс. км) и внешний (22 тыс. км) радиационные пояса. Как вы знаете, Земля вращается вокруг своей оси в направлении с запада на восток и одновременно вокруг Солнца. Полный оборот вокруг своей оси Земля делает за 23 часа 56 минут 4 секунды. Этот отрезок времени называется звездными сутками. Однако, в связи с тем, что Земля одновременно вращается и вокруг Солнца, фактическая продолжительность суток несколько большая. Для удобства в практическом применении было решено считать среднюю продолжительность солнечных суток – 24 часа. С вращением Земли вокруг своей оси связана смена дня и ночи и многие земные процессы. Линейная скорость вращения Земли – расстояние, которое проходит любая точка на поверхности Земли за единицу времени. В зависимости от географической широты она меняется от 0 (на полюсах) до 464 м/с (на экваторе). Кроме линейной скорости осевое вращение Земли определяет и угловая скорость, которая показывает угол поворота любой точки земной поверхности за единицу времени. Она одинакова для всех широт Земли и равна 1о за 4 минуты (15о за один час.). Угловая скорость определяет величину силы Кориолиса, которая влияет на перемещение водных и воздушных масс, подмыв берегов рек, направление морских течений и др. С формой Земли и ее вращением вокруг своей оси связаны и такие понятия как поясное и местное время, а также перемена дат и календарь. (Вспомните, что такое часовые пояса, местное и поясное время?). В зависимости от положения Земли относительно Солнца на Земном шаре выделяют пояса освещенности (Вспомните, сколько и каких поясов освещенности выделяют на Земле?) Земля имеет один естественный спутник – Луну. Луна оказывает тормозящее воздействие на скорость вращения Земли, что сказывается на величине силы Кориолиса и, в первую очередь на подвижных средах (вода, воздушные массы). Под влиянием Луны и частично Солнца изменяется интенсивность процессов Земли, включая и тектонические процессы (горообразование, землетрясение, извержение вулканов), уменьшается величина ее полярного сжатия. Доказано, что Луна влияет на биологические ритмы на Земле, а через них на состояние здоровья человека и животных. Интенсивность влияния Луны на Земные процессы зависит от взаимного расположения Земли, Солнца и Луны и фазы Луны. Разные формы освещенной Солнцем части Луны, которые мы видим с Земли, называются фазами Луны. Их четыре: новолуние, когда Луна находится между Землей и Солнцем; первая и последняя четверти, когда Луна видна с Земли под углом 90о с востока и запада от Солнца; полнолуние, когда Луна находится в направлении противоположной Солнцу. (Вспомните из астрономии продолжительность лунных фаз) Влияние Солнца на земные процессы определяется явлениями, происходящими в недрах Солнца, т.е. от солнечной активности. Огромное количество энергии, которую Солнце излучает в космическое пространство, образуется в ее недрах в результате термоядерной реакции превращения водорода в гелий. Несмотря на то, что на Землю попадает только одна двухмиллиардная часть этой энергии, Солнце является основным источником энергии для всех процессов, протекающих в географической оболочке. Признаками проявления солнечной активности являются солнечные пятна, зоны повышенной яркости (факелы) и взрывоподобные выбросы энергии (сполохи) на поверхности Солнца (Вспомните из астрономии причины их образования). Повышение солнечной активности отражается на геофизических процессах Земли. Существуют 11-летние, 33 –летние и 98 –летние циклы усиления солнечной активности. В эти периоды влияние Солнца на Землю возрастает. Солнечная активность оказывает большое влияние на такие земные процессы как полярные сияния, магнитные бури, землетрясения, рост и продуктивность растений, размножение и миграции насекомых, эпидемии болезней человека (грипп, тиф, холера и др.). Исключительно велико влияние солнечной активности на климат Земли. Усиливающиеся во время солнечных бурь потоки излучения Солнца влияют на содержание озона в верхних слоях атмосферы. Это, в свою очередь, изменяет интенсивность тепло — и влагообмена на Земле. Одним из факторов солнечного влияния на Землю является «солнечный ветер» – потоки протонов и электронов которые распространяются от Солнца во всех направлениях. На Землю попадает очень малая часть вещества «солнечного ветра», однако его влияние на магнитные свойства нашей планеты огромное. Как вы знаете из астрономии, все планеты Солнечной системы находятся в состоянии гравитационного взаимодействия. Взаимодействие Солнца, Луны и Земли видны на примере образования приливных процессов в гидросфере Земли. В образовании приливов основную роль играет Луна. Влияние Солнца, несмотря на его огромную массу, из-за большой удаленности (149,5 млн. км), в 2,71 раза меньше чем влияние Луны. Наибольшая высота прилива в океанах наблюдается тогда, когда Земля, Луна, Солнце находятся на одной линии и их приливообразующие силы суммируются. Такой прилив называется сизигийный (от греческого syzygia – соединение, сопряжение). Наименьший прилив – квадратурный (от латинского guadratura – квадратная форма), когда Луна и Солнце находится под прямым углом к Земле. Вопросы и задания: 1. Что такое солнечная активность? 2. В чем заключается роль гравитационных сил Солнца и Луны? 3. В чем проявляется влияние Луны на приливные процессы Земли? 4. *Составьте в произвольной форме схему (таблицу), отражающую факторы воздействия Солнца и Луны на Землю и их географические проявления.
www.ronl.ru Механизм влияния солнечной активности на земные процессыМеханизм влияния солнечной активности на земные процессы
Автор предлагает схему взаимосвязи различных небесных тел, например, Солнца и Земли, посредством магнитного поля. При этом исходит из того, что магнитное поле есть вихревое поле, поле сил вращения и генерируется любым небесным телом, которое находится в движении. Спин-спиновый момент Солнца определяет спин-орбитальный момент Земли либо, наоборот, спин-орбитальный момент Солнца определяет спин-спиновый момент Земли. В зависимости от преобладания спин-орбитального или спин-спинового члена меняется масса Земли – за счет генерируемого Землей магнитного поля. Изменение массы планеты и сил Кориолиса влияет на геологические процессы, климат, скорость протекания эволюции и т.д. Сегодняшнее состояние науки таково, что механизм влияния солнечной активности на жизнь планет по существу неизвестен. Например, неясно, как увеличение солнечных пятен способствует возрастанию сейсмической активности. Между тем, новые – альтернативные – подходы к теоретической физике, т.н. “физике абсолюта”, разрабатываемой Саматом Кадыровым, в принципе позволяют ответить на этот вопрос. Мы должны допустить: а) вселенная вращается, б) существует универсальная ИСО, в) любое явление во вселенной может быть рассматриваемо сквозь призму энергетических уровней (в соответствии с определенной иерархией), и системы в процессе самоорганизации стремятся самопроизвольно изменить занимаемый энергетический уровень – в сторону наименьших затрат энергии. Рассмотрим Солнце и природу солнечных пятен. Солнечная активность постоянно меняется и связана с магнитным полем Солнца. По нашему мнению, активизация зависит от спина (вращения). Чем больше угловая скорость, тем больше кинетическая энергия периферийных областей и соответственно больше потенциальная энергия ядра, что ведет к повышению интенсивности термоядерных реакций внутри светила. Спин Солнца всё время изменяется: то увеличивается, то уменьшается, хотя на практике мы можем говорить о крайне малых вариациях в пределах определенного диапазона. Это связано со своего рода нутациями, т.е. Солнце, продвигаясь по внутригалактической орбите, как бы дрожит – мы, поскольку “дрожим” вместе с Солнцем, замечаем это явление по бесконечным вариациям магнитного поля. Если линейная скорость светила высока (объем, или ядро, обладает большой кинетической энергией и малой потенциальной, а периферийные области, наоборот, малой кинетической энергией и большой потенциальной), то мы можем сказать, что спин-орбитальный момент Солнца преобладает над спин-спиновым, масса звезды меньше, соответственно меньше сила притяжения, и планеты занимают дальние орбиты. В такие периоды Солнцу присущ более высокий энергетический уровень. Если же, напротив, линейная скорость уменьшается с ростом угловой (объем обладает малой кинетической энергией и большой потенциальной, а периферийные области – большой кинетической и малой потенциальной), то спин-спиновый момент преобладает над спин-орбитальным, магнитное поле звезды растет согласно [1], масса увеличивается, и планеты переходят на ближние орбиты. Общий энергетический уровень понижается, что противоречит стреле оптимальности – постоянному стремлению к повышению уровня. В результате система (в данном случае – Солнце и Солнечная система) оказывается в невыгодном энергетическом состоянии и самопроизвольно стремится изменить это состояние, т.е. заменить преобладание спин-спинового члена над спин-орбитальным преобладанием спин-орбитального над спин-спиновым. Как следствие Солнце постепенно замедляет свое вращение и остывает (в пределах цикла). Чем “холоднее” Солнце, тем более правильную форму должно по идее иметь его магнитное поле, хотя об идеальной правильности применительно к газофазному объекту говорить не приходится – лишь у жидко-твердофазных небесных тел магнитное поле может принимать более упорядоченные, с точки зрения экономии энергии, формы, т.е. их общий энергетический уровень выше, чем у газофазных объектов. При максимуме солнечной активности интенсивность термоядерных реакций внутри звезды на какую-то долю процента возрастает, Солнце “разогревается”, и форма его магнитного поля еще больше размывается, приобретает ярко выраженную “непоследовательность”, хаотичность, “расхристанность”, т.е. степень изогнутости силовых линий увеличивается по сравнению с тем, что было раньше. Различают полоидальный и азимутальный момент магнитного поля – в зависимости от закрученности и направленности магнитных силовых линий. Азимутальная составляющая при преобладании спин-спинового члена возрастает: увеличивается магнитное поле (и масса Солнца), внешнее, облекающее магнитное поле в большей степени сжимает источник, а внутренние экваториальные силовые линии напрягаются и – выходят на поверхность, делая разрывы во внешнем слое звезды! Этому способствует уменьшение объема светила, т.е. предполагаемое сокращение площади поверхности. Эти “выползшие” из глубин Солнца, “оголившиеся” магнитные линии называются петлями. В местах выхода петель температура плазмы ниже, и образуются более холодные участки с меньшей светимостью, которые воспринимаются астрономами как солнечные пятна. Как раз в этот период при волнообразном – дрожащем или вибрирующем (из-за нутаций) продвижении по внутригалактической орбите Солнце ненадолго “замирает” – имеется в виду на гребне циклической волны при минимуме ускорения. Т.е. его линейная скорость уменьшается, а угловая – возрастает (напомним, что возрастание угловой скорости может проходить внешне незаметно, т.к. дополнительная кинетическая энергия периферийных областей может неравномерно распределяться между различными внутренними слоями светила). Масса Солнца в этот момент – благодаря повышенному магнитному полю – больше, планеты притягиваются к светилу, т.е. переходят на ближние (относительно ближние) орбиты и, согласно второму закону Кеплера, их линейная скорость возрастает. Мы видим закономерность: при преобладании спин-спинового момента у Солнца для планет в это же время характерно преобладание спин-орбитального момента (а для спутников планет, для Луны, например, – спин-спинового, т.е. фаза Луны будет совпадать с фазой Солнца). И действительно, если спин Земли (угловая скорость вращения всей системы, включая особенности поведения внутренних слоев и процессы кристаллизации и внутреннего остывания) уменьшается, то уменьшается и масса Земли, в результате Луна отдаляется от нее, а на более дальних орбитах ее угловая скорость увеличивается, и спин-спиновый момент преобладает над спин-орбитальным. Т.е. Солнце и Луна (небесные тела, допустим, первого и третьего порядка) находятся в фазе, Земля (второго порядка) – в противофазе и т.д. Назовем это законом чересполосицы. Если спин Земли уменьшается, то это значит, что преобладание кинетической энергии поверхностных слоев над потенциальной сменяется преобладанием потенциальной энергии над кинетической. И напротив, преобладание потенциальной энергии внутреннего объема (ядра в частности) над кинетической сменяется преобладанием кинетической над потенциальной. В результате система Земля в целом разгоняется, т.е. ее линейная скорость возрастает, спин-орбитальный член преобладает над спин-спиновым. Но если поверхностные слои получают дополнительную потенциальную энергию, то это чревато активизацией сейсмических процессов. Согласно докладу “Об уровневом подходе в физике”, потенциальная энергия и электрическая энергия имеют общую природу (Е0, что соответствует низшему энергетическому уровню). Электрическая энергия отвечает за образование поверхности раздела. В такие моменты площадь Земли должна возрастать – за счет появления новых трещин, разрывов, образования складчатости. До сих пор потенциальная энергия копилась в недрах Земли – и вот она находит свой выход, поскольку перешла из внутреннего объема к поверхностным слоям, затронув кору. В такие периоды внешнее магнитное поле, облекающее Землю, уменьшаясь, не так сильно сжимает источник. Силы Кориолиса, природа которых магнитная, также уменьшаются. Известна формула: (1) где m – масса молекул воздуха, – угловая скорость Земли, – скорость молекул относительно Земли. Согласно формуле, при уменьшении сил Кориолиса уменьшается движение атмосферы. Идет выравнивание климата Земли, т.е. стирание резкой разницы между температурой полярных и экваториальных областей: на крайнем севере и крайнем юге становится относительно теплей, а в тропиках – несколько прохладней; возможно, в целом для Земли в эти моменты наблюдается общее похолодание, поскольку уменьшение сил Кориолиса свидетельствует об уменьшении парникового эффекта. Удаление Луны соответствующим образом влияет на величину приливов. В процессе последующего снижения солнечной активности Солнце “разгоняется”, т.е. движется ускоренно. Преобладание спин-спинового члена над спин-орбитальным, как уже говорилось, сменяется преобладанием спин-орбитального над спин-спиновым. Согласно закону чересполосицы, Земля, будучи в противофазе, испытывает обратные процессы: спин-спиновый момент у нее преобладает, масса Земли возрастает за счет увеличения магнитного поля, которое в большей степени сжимает источник. В результате потенциальная энергия Земли в целом как системы (ее ядра и внутренних слоев) возрастает – так же, как растет и внутренняя напряженность, а линейная скорость Земли снижается. Зато увеличивается угловая скорость вращения, поверхностные области получают добавочную кинетическую энергию, кора освобождается от внутренней напряженности, сейсмические процессы замедляются. Растет сила Кориолиса и давление на земную атмосферу, особенно увеличивается движение воздушных масс в области экватора, повышается парниковый эффект. На Земле в среднем становится теплей, но при этом увеличиваются температурные “ножницы”: на полюсах заметно холодней, а в экваториальной зоне – заметно теплей по сравнению с тем, что было. Изменяется величина приливов и отливов. Также надо учесть, что в периоды большей и меньшей активизации земных процессов может несколько меняться и общий радиоактивный фон: при некотором уменьшении магнитного поля космические лучи в большей степени воздействуют на Землю, а при увеличении поля, – наоборот, естественная радиоактивность в целом ниже. Если говорить о “дыхании Земли” – явлении, открытом В.И.Вернадским, то, конечно, интенсивность “дыхания” (улёта земных молекул в межзвездное пространство) возрастает тогда, когда магнитное поле Земли в меньшей степени сжимает источник, т.е. когда спин Земли меньше. Схема, которую мы здесь нарисовали, охватывает 11-летний цикл солнечной активности: каждые 11 лет спин-спиновый момент Солнца меняется на спин-орбитальный, и соответственно спин-орбитальный момент Земли (и планет) меняется на спин-спиновый. Однако, помимо 11-летнего цикла, связанного с поведением Солнца на внутригалактической орбите, существуют еще и микроциклы и макроциклы самых разных уровней. Как известно, Земля обращается вокруг Солнца по эллиптической орбите; в афелии спин-спиновый момент у нее преобладает над спин-орбитальным, а в перигелии, наоборот, – спин-орбитальный преобладает над спин-спиновым. Это происходит ежегодно и, в свою очередь, вносит поправки (дополнения) к 11-летней зависимости от Солнца. Всё, сказанное о земных процессах выше, в данном докладе, можно распространить и на годичные земные циклы, только отклонения от среднего (в сторону спин-орбитального или спин-спинового члена) будут крайне невелики из-за малого эксцентриситета Земли. Нужно также учесть и собственные нутации Земли, а также прецессию ее оси и ее орбиты, вызванную как внешними процессами (влияние Солнца, Луны, других планет и небесных тел), так и внутренними процессами, происходящими в самой Земле (свой момент вращения у ядра, различных слоев, оболочек и подоболочек, коры, прецессии и нутации ядра, несовпадение осей вращения Земли в целом – ее внешней оболочки – и внутренних слоев, ядра в частности). Отсюда следует, что и внутри годичного цикла могут существовать свои микро-микроциклы. Тот факт, что Земля в афелии и перигелии имеет разное соотношение спин-спинового и спин-орбитального членов, ведет к разной степени активности сейсмических процессов в течение земного года. Так, в афелии (в июле) сейсмическая активность в целом ниже, во всяком случае, просматривается такая тенденция, поскольку периферийные (близкие к поверхности) слои Земли обладают большой кинетической энергией. Благодаря выветриванию в июльский период (три месяца) на земной поверхности намечаются трещины и границы будущих разломов. Сами же генеральные разломы образуются в большинстве в январский период (три месяца), когда Земля находится в точке перигелия и на участках орбиты, близких к перигелию, поскольку в этот момент она обладает большой кинетической энергией в целом (ядро Земли и ее внутренний объем как таковой), а потенциальная энергия вытесняется на периферию, т.е. в сторону земной коры. Говоря о макроциклах, следует иметь в виду, что нарисованная выше схема применима и к процессу оборота Солнца внутри Галактики. Так, Солнце делает полный оборот вокруг центра масс Галактики за . При этом оно проходит свои собственные точки афелия (в данном случае – внутригалактического) и перигелия (внутригалактического). Т.е. примерно каждые 100 млн. лет оно меняет местами соотношение спин-спинового и спин-орбитального моментов. Т.е. каждые сто миллионов лет оно то разогревается (с увеличением массы и светимости), то остывает (с уменьшением массы и светимости). Соответственно планеты то сильно приближаются к Солнцу (при этом вращаются медленнее вокруг оси), то удаляются от него (вращение возрастает). Данная схема абстрагируется от дополнительной энергии, которая может быть получена за этот период Солнцем со стороны в силу тех или иных обстоятельств (например, “незапланированного” взрыва сверхновой). Соответственно примерно каждые 100 млн. лет на планетах может меняться климат, состав атмосферы, геологические условия и т.д., а также геометрические характеристики и даже число спутников, которые могут в исключительных случаях оторваться от своей планеты-сюзерена и улететь. При сильном удалении от Солнца Земля может приобрести очень большой спин, ее масса возрастет, и эволюция на Земле пойдет в сторону уменьшения размеров живых существ. Также возможно потепление климата; как результат биомасса живого резко увеличивается, в атмосфере возрастает удельный вес , что также влияет на возникновение парникового эффекта. Кстати, скорость эволюции должна возрастать, живые существа быстро сменяют друг друга, продолжительность их жизни в среднем невелика, и новые виды оперативно приходят на смену старым. Зато при приближении к Солнцу на Земле может возникнуть нечто вроде “ядерной зимы” – с сильным похолоданием, высоким уровнем радиоактивности. Масса Земли уменьшается, эволюция идет в сторону увеличения размеров живых существ и высокой продолжительности их жизни, с низкой сменяемостью живых форм. Число особей меньше, биомасса невелика, и уровень в атмосфере понижается, что также способствует общему похолоданию. Период полуоборота Солнца , как было указано в предыдущих докладах, является условной величиной. Продолжительность полного оборота Солнца внутри Галактики вокруг центра масс не может быть фиксированной величиной, потому что сама Галактика как сложная система оборачивается внутри скопления галактик не по круговой, а, конечно же, тоже по эллиптической орбите. Следовательно, и сама Галактика, переживая скопленческий афелий и перигелий, может иметь разные энергетические уровни, что, в свою очередь, влияет на общую энергию Солнца и других звезд. Скопление обращается по эллиптической орбите в сверхскоплении, сверхскопление – во вселенной как вращающейся системе как таковой. Поэтому период полуоборота Солнца (и геологических периодов Земли) может постоянно меняться, т.е. , либо 80 млн. лет, либо 60 млн. лет, либо 120 млн. лет и т.д., каждый раз по-новому. Автор доклада называет это законом неповторимости звездных моментов. И последнее. Из [1] следует, что массы сближающихся тел должны уменьшаться. Однако это справедливо при равенстве масс. Если мы имеем разницу масс – М и m, то m будет обращаться вокруг М, причём чем меньше расстояние r между М и m и чем больше разница между М и m, тем быстрее будет обращаться m. Тем меньше будет спин m и соответственно больше спин М (с поправкой на действительное влияние m на М). Масса М при сближении с m не уменьшается, а растет (в виде увеличивающегося магнитного поля) – за счет того, что m теряет в массе, т.е. передает часть своей массы М, либо, лучше сказать, передает свое магнитное поле М. По Кадырову, поле имеет массу, и полная, или наблюдаемая, масса состоит из массы вещества () и массы поля (): (2) Побочный вывод: если космонавт улетает от Земли, значит, массы разлетаются в разные стороны, и Земля при этом… замедляет свое вращение (на практике – на исчезающе малую величину; масса космонавта при этом должна несколько возрастать). Но вся биомасса живых существ в целом вносит свою лепту во вращение планеты и, следовательно, в определенной степени влияет на величину магнитного поля. Если бы биомасса уменьшилась, то Земля бы немного замедлила свое вращение, и наоборот, при возрастании биомассы спин Земли должен быть больше. Об этом как раз и шла речь выше, в тексте доклада: при увеличении магнитного поля Земли и соответственно ее спина эволюция ускоряется, а живых существ становится больше, зато при уменьшении – темпы эволюции замедляются, многие виды вымирают, а оставшиеся видоизменяются, популяции заметно снижают свою численность; возможно, становится меньше насекомых и микроорганизмов. ЛИТЕРАТУРА: С.К.Кадыров. Всеобщая физическая теория единого поля. Бишкек: Кыргыз Жер (журнал) №1/2001. Также: URL: http://www.newphysics.h2.ru. О.Я.Бондаренко. Заметки на полях Солнца (на правах рукописи). Бишкек: 2001. Также: URL: http://www.newphysics.h2.ru.
www.referatmix.ru Лекция - Тема 4. Влияние Солнца и Луны на Земные процессы§ 7. Влияние Солнца и Луны на земные процессы Изучение содержания параграфа предоставляет возможность: Ø узнать причины образования энергии и характер проявления солнечной активности на Солнце и ее влияния на земные процессы; Ø углубить представление о сущности влияния Луны на Землю и следствия этого влияния. Факторы, определяющие солнечное влияние на Землю Солнца и Луны можно разделить на два вида. Первый – постоянно действующие факторы, к которым относятся форма размеры Земли, гравитационные и магнитные силы, определяющие удержание на орбите и движение Земли вокруг Солнца, второй — солнечная радиация, которая является основным источником энергии на Земле, взаиморасположение Земли, Луны и Солнца. Форма и размеры Земли имеют большое значение для развития всех географических явлений и процессов на Земле. Например, шарообразность Земли вызывает неравномерное нагревание Солнцем. Наибольшее нагревание земной поверхности происходит на территории между тропиками, где угол падения солнечных лучей на поверхность планеты в течение года наиболее высокий. В сторону полюсов идет постепенное уменьшение тепла. Это определяет общую географическую зональность Земли и образование различных природных зон. Кроме формы Земли большое географическое значение имеют ее масса, объем, плотность. С этими параметрами связаны такие свойства Земли как сила гравитации, магнитные и тепловые поля. Гравитационные, магнитные и электрические поля Земли, определяются ее формой, размерами и вещественным составом и, в свою очередь, определяют свойства и процессы географической оболочки. Масса Земли равна 5,976 1027 г, объем 1,083 1012 м3, средняя плотность – 5,518 кг/м3. В составе Земли преобладают железо: (34,6%), кислород(29,5%), кремний(15,2%) и магний (12,7%). Плотность Земли меняется в зависимости от состава и свойств горных пород и глубины от поверхности. Средняя плотность Земли составляет 5,52 г/см3. В центре Земли плотность достигает 12-17г/см3(12-17тыс т/м3). Плотность верхних слоев Земли зависит от состава слагающих их пород. С этими параметрами связаны такие свойства Земли как сила гравитации, магнитные и тепловые поля. Гравитация – это взаимное притяжение двух физических тел, имеющих массу. Силы гравитации, удерживают планеты вокруг Солнца, определяют сферическую форму Земли и удерживают ее атмосферу. Магнитное поле Земли подобно магнитному полю условного стержня, концы которого имеют противоположные магнитные полюса, т.е. магнитный диполь. Точки пересечения магнитного диполя с земной поверхностью называются геомагнитными полюсами (северный и южный). Магнитные полюса не совпадают с географическими, их положение постоянно меняется со временем. Зона околоземного пространства, физические свойства которой определяются магнитным полем Земли, называется магнитосферой. Она имеет внутренний (на высоте 3-4 тыс. км) и внешний (22 тыс. км) радиационные пояса. Как вы знаете, Земля вращается вокруг своей оси в направлении с запада на восток и одновременно вокруг Солнца. Полный оборот вокруг своей оси Земля делает за 23 часа 56 минут 4 секунды. Этот отрезок времени называется звездными сутками. Однако, в связи с тем, что Земля одновременно вращается и вокруг Солнца, фактическая продолжительность суток несколько большая. Для удобства в практическом применении было решено считать среднюю продолжительность солнечных суток – 24 часа. С вращением Земли вокруг своей оси связана смена дня и ночи и многие земные процессы. Линейная скорость вращения Земли – расстояние, которое проходит любая точка на поверхности Земли за единицу времени. В зависимости от географической широты она меняется от 0 (на полюсах) до 464 м/с (на экваторе). Кроме линейной скорости осевое вращение Земли определяет и угловая скорость, которая показывает угол поворота любой точки земной поверхности за единицу времени. Она одинакова для всех широт Земли и равна 1о за 4 минуты (15о за один час.). Угловая скорость определяет величину силы Кориолиса, которая влияет на перемещение водных и воздушных масс, подмыв берегов рек, направление морских течений и др. С формой Земли и ее вращением вокруг своей оси связаны и такие понятия как поясное и местное время, а также перемена дат и календарь. (Вспомните, что такое часовые пояса, местное и поясное время?). В зависимости от положения Земли относительно Солнца на Земном шаре выделяют пояса освещенности (Вспомните, сколько и каких поясов освещенности выделяют на Земле?) Земля имеет один естественный спутник – Луну. Луна оказывает тормозящее воздействие на скорость вращения Земли, что сказывается на величине силы Кориолиса и, в первую очередь на подвижных средах (вода, воздушные массы). Под влиянием Луны и частично Солнца изменяется интенсивность процессов Земли, включая и тектонические процессы (горообразование, землетрясение, извержение вулканов), уменьшается величина ее полярного сжатия. Доказано, что Луна влияет на биологические ритмы на Земле, а через них на состояние здоровья человека и животных. Интенсивность влияния Луны на Земные процессы зависит от взаимного расположения Земли, Солнца и Луны и фазы Луны. Разные формы освещенной Солнцем части Луны, которые мы видим с Земли, называются фазами Луны. Их четыре: новолуние, когда Луна находится между Землей и Солнцем; первая и последняя четверти, когда Луна видна с Земли под углом 90о с востока и запада от Солнца; полнолуние, когда Луна находится в направлении противоположной Солнцу. (Вспомните из астрономии продолжительность лунных фаз) Влияние Солнца на земные процессы определяется явлениями, происходящими в недрах Солнца, т.е. от солнечной активности. Огромное количество энергии, которую Солнце излучает в космическое пространство, образуется в ее недрах в результате термоядерной реакции превращения водорода в гелий. Несмотря на то, что на Землю попадает только одна двухмиллиардная часть этой энергии, Солнце является основным источником энергии для всех процессов, протекающих в географической оболочке. Признаками проявления солнечной активности являются солнечные пятна, зоны повышенной яркости (факелы) и взрывоподобные выбросы энергии (сполохи) на поверхности Солнца (Вспомните из астрономии причины их образования). Повышение солнечной активности отражается на геофизических процессах Земли. Существуют 11-летние, 33 –летние и 98 –летние циклы усиления солнечной активности. В эти периоды влияние Солнца на Землю возрастает. Солнечная активность оказывает большое влияние на такие земные процессы как полярные сияния, магнитные бури, землетрясения, рост и продуктивность растений, размножение и миграции насекомых, эпидемии болезней человека (грипп, тиф, холера и др.). Исключительно велико влияние солнечной активности на климат Земли. Усиливающиеся во время солнечных бурь потоки излучения Солнца влияют на содержание озона в верхних слоях атмосферы. Это, в свою очередь, изменяет интенсивность тепло — и влагообмена на Земле. Одним из факторов солнечного влияния на Землю является «солнечный ветер» – потоки протонов и электронов которые распространяются от Солнца во всех направлениях. На Землю попадает очень малая часть вещества «солнечного ветра», однако его влияние на магнитные свойства нашей планеты огромное. Как вы знаете из астрономии, все планеты Солнечной системы находятся в состоянии гравитационного взаимодействия. Взаимодействие Солнца, Луны и Земли видны на примере образования приливных процессов в гидросфере Земли. В образовании приливов основную роль играет Луна. Влияние Солнца, несмотря на его огромную массу, из-за большой удаленности (149,5 млн. км), в 2,71 раза меньше чем влияние Луны. Наибольшая высота прилива в океанах наблюдается тогда, когда Земля, Луна, Солнце находятся на одной линии и их приливообразующие силы суммируются. Такой прилив называется сизигийный (от греческого syzygia – соединение, сопряжение). Наименьший прилив – квадратурный (от латинского guadratura – квадратная форма), когда Луна и Солнце находится под прямым углом к Земле. Вопросы и задания: 1. Что такое солнечная активность? 2. В чем заключается роль гравитационных сил Солнца и Луны? 3. В чем проявляется влияние Луны на приливные процессы Земли? 4. *Составьте в произвольной форме схему (таблицу), отражающую факторы воздействия Солнца и Луны на Землю и их географические проявления.
www.ronl.ru Реферат Солнце и его влияние на Землю 2ВведениеИзучение Солнца во все времена было одной из важнейших задач астрономии и многих других наук. Как само Солнце, так и влияние его на Землю являются важнейшими объектами исследования.Интерес ученых к проблеме солнечно – земных связей вызван несколькими причинами. Прежде всего, по мере выяснения физических сторон влияния Солнца на Землю выявилось громадное прикладное значение этой проблемы для радиосвязи, магнитной навигации, безопасности космических полетов, прогнозирования погоды и так далее. Не менее важной была проблема влияния активности солнца на здоровье людей. В 1915 г. Александр Леонидович Чижевский(1897-1964 гг.) обратил внимание на циклическую связь между развитием некоторых эпидемий и пятнообразовательной деятельностью Солнца. А.Л.Чижевский установил влияние солнечной активности на возникновение заболеваний ещё в 20-х годах. Его считают основоположником науки гелиобиологии. С тех пор проводятся исследования, накапливаются научные данные, подтверждающие влияние солнечных и магнитных бурь на здоровье. Из всех заболеваний, которые подвержены воздействию магнитосферных бурь, сердечно–сосудистые были выделены, прежде всего, поскольку их связь с солнечной и магнитной активностью была наиболее очевидной. Необходимо отметить, что больной и здоровый организм по-разному реагирует на изменения космических и геофизических условий. Рассматривались эмоциональные проявления в периоды космических и геофизических возмущений, причем необходимо сказать о важном аспекте управления мышлением и эмоциональным состоянием. Отмечено, что психоэмоциональный настрой на творческий труд является мощным стимулом активности внутренних резервов организма, позволяющим легче переносить экстремальные воздействия природных факторов. Экстремальные космические и геофизические ситуации влияют также и на детей, на их нервную, эндокринную, сердечно–сосудистую, дыхательную и другие системы. Поэтому изучение Солнца и его влияния на Землю крайне важно. Солнце и его влияние на ЗемлюГлава 1. Солнце – общая характеристика и строение1.1. Общая характеристика СолнцаСолнце - центральное тело Солнечной системы, раскаленный плазменный шар, типичная звезда-карлик спектрального класса G2. Среди звезд Солнце по размеру и яркости занимает среднее положение, хотя в солнечной окрестности большинство звезд имеет меньшие размеры и яркости. Поверхностная температура Солнца около 5800 K. Вращение Солнца вокруг оси происходит в том же направлении, что и Земли (с запада на восток), ось вращения образует угол 82 °45' с плоскостью орбиты Земли (эклиптикой). Один оборот относительно Земли совершается за 27,275 сут (синодический период обращения), относительно неподвижных звезд — за 25,38 сут (сидерический период обращения). Период вращения (синодический) изменяется от 27 сут на экваторе до 32 суток у полюсов. Химический состав, определенный из анализа солнечного спектра: водород — около 90%, гелий — 10%, остальные элементы — менее 0,1% (по числу атомов). Подобно всем звездам, оно представляет собой шар горячего газа, а источником энергии является ядерный синтез, происходящий в его недрах. Земля, находящаяся на расстоянии 149,6 млн. км от Солнца, получает около 2.1017Вт солнечной лучистой энергии. Солнце — основной источник энергии для всех процессов, совершающихся на земном шаре. Вся биосфера, жизнь существуют только за счет солнечной энергии. Точные измерения показывают, что диаметр Солнца в 1392000км не постоянная величина. Около пятнадцати лет назад астрономы обнаружили, что Солнце худеет и полнеет на несколько километров каждые 2 часа 40 минут, причем этот период сохраняется строго постоянным. С периодом 2 часа 40 минут на доли процента меняется и светимость Солнца, то есть излучаемая им энергия. Указания на то, что диаметр Солнца испытывает еще и очень медленные колебания со значительным размахом, были получены путём анализа результатов астрономических наблюдений многолетней давности. Точные измерения продолжительности солнечных затмений, а также прохождения Меркурия и Венеры по диску Солнца показали, что в XVII веке диаметр Солнца превышал нынешний примерно на 2000 км, то есть на 0,1%. Среднее расстояние от Земли до Солнца составляет 149.6 миллионов км. Так как Земля обращается вокруг Солнца по эллиптической орбите, то в январе она ближе к нему на 2.5 миллиона км, а в июле – настолько же дальше. Радиус Солнца R = 696 000 км, масса m = 1.99 10 г, средняя плотность p = 1,41 г/см. Полное количество энергии излучаемой, Солнцем, составляет L = 3.86 10 эрг/сек или L = 3.86 10 Вт. Но Земля получает лишь 5 10 долю всей излучаемой Солнцем энергии. Солнце вращается не как твёрдое тело, его угловая скорость по мере удаления от экватора уменьшается .. Такое вращение получило название дифференциального или зонального вращения. По наблюдениям многих тысяч пятен установлено, что w = 14.4 – 2.7 sin b,где - угловое расстояние от экватора, гелиографическая широта период вращения Солнца изменяется от 25 суток на экваторе до 30 суток вблизи полюсов. Линейная скорость вращения на экваторе близка к 2 км/с. Протяжённость хромосферы составляет около 10 000 км. Было найдено, что плотность в ней изменяется с высотой медленнее, чем в фотосфере. Подтверждение сказоному является присутствие в спектре хромосферы линий ионизированного гелия В то же время в спектре хромосферы видны также линии бальмеровской серии водорода, которые могут образовываться лишь в случаях низкой температуры излучающего газа. Эти противоречивые данные можно согласовать, если в хромосфере одновременно присутствуют и холодные, и горячие элементы газа. Поэтому модель хромосферы выглядит следующим образом. В нижней её части температура равна 4500 – 4800 К. на высоте около 2000 км появляются горячие струи – спикулы, температура которых достигает 50 000 К и которые окружены более холодным газом с температурой 20 000 К (рис.4.). Высота отдельной спикулы достигает нескольких тысяч километров, толщина - около одной тысячи километров. Со скоростями порядка 20 км/сек спикулы движутся вверх и растворяются в короне. У основания короны плотность равна 10 г/см (соответствующая концентрация частиц N = 10 см), а температура очень резко возрастает до 100 000 К. на высоте h = 70 000 км Т = 2 млн. градусов. 1.2. Строение Солнца Солнце состоит из следующих элементов: ЯДРО - где температура в центре равна 27 млн. K, здесь протекает ядерный синтез. В процессе превращения водорода в гелий ежесекундно аннигилируется 4 млн. т солнечного вещества. Выделяемая при этом энергия и является источником солнечной энергии. В общепринятой теоретической модели Солнца (так называемой "Стандартной модели") предполагается, что подавляющая часть энергии вырабатывается реакциями прямого синтеза водорода c образованием гелия, и только лишь 1,5% - реакциями так называемого цикла CNO, в котором в процессе реакции углерод циклически превращается сначала в азот и кислород, после чего реакция снова приводит к образованию углерода. Поверх ядра расположена ЗОНА ИЗЛУЧЕНИЯ, где образовавшиеся в процессе ядерного синтеза фотоны с высокой энергией сталкиваются с электронами и ионами, порождая повторное световое и тепловое излучение. С внешней стороны зоны излучения лежит КОНВЕКТИВНАЯ ЗОНА (во внешнем слое толщиной 150-200 тыс. км, расположенный непосредственно под фотосферой), в который нагретые газовые потоки направляются вверх, отдают свою энергию поверхностным слоям и, стекая вниз, повторно нагреваются. Конвективные потоки приводят к тому, что солнечная поверхность имеет ячеистый вид, солнечные пятна, спикулы и т. д. Интенсивность плазменных процессов на Солнце периодически изменяется (11-летний период – солнечная активность). В противовес данной теории, что наше Солнце состоит главным образом из водорода, 10 января 2002г обсуждалась гипотеза профессора кафедры ядерной химии из университета Миссури-Роллана Оливер Мануэль (Oliver Manuel) на 199-й конференции Американского астрономического общества, утверждающая, что основную массу Солнца составляет не водород, а железо. В статье «Происхождение солнечной системы с "железным" Солнцем") он утверждает, что реакция синтеза водорода, которая дает часть солнечного тепла, происходит вблизи поверхности Солнца. Но основное тепло выделяется из ядра Солнца, которое состоит главным образом из железа. Изложенную в статье теорию происхождения Солнечной системы из взрыва сверхновой, после чего из ее сжавшегося ядра образовалось Солнце, а из выброшенной в космос материи - планеты, выдвинул в 1975г вместе с доктором Дварка Дас Сабу. 1.3. Солнечная атмосфера. Фотосфера, хромосфера, коронаВся солнечная атмосфера постоянно колеблется. В ней распространяются как вертикальные, так и горизонтальные волны с длинами в несколько тысяч километров. Колебания носят резонансный характер и происходят с периодом около 5 минут (от 3 до 10 минут). Скорости колебаний чрезвычайно малы - десятки сантиметров в секунду. Фотосфера – это видимая поверхность Солнца. Достигает толщины около 0,001 RD (200-300 км), плотность 10-9 — 10-6 г/см3, температура убывает снизу вверх от 8 до 4,5 тыс. К. Фотосфера представляет собой зону, где характер газообразных слоев меняется от полностью непрозрачных для излучения до совершенно прозрачных. Фактически фотосфера излучает весь видимый свет. Температура фотосферы Солнца около 5800 K, причем к основанию хромосферы она падает примерно до 4000 K. Линии поглощения в спектре Солнца формируются в результате поглощения излучения и рассеяния именно в этом слое. Явления, характерные для активного Солнца, такие как солнечные пятна, вспышки и факелы, также возникают в фотосфере. Быстрые атомные частицы, высвобождаемые при вспышках, движутся сквозь пространство, воздействуя на Землю и ее окрестности. В частности, они вызывают радиопомехи, геомагнитные бури и полярные сияния. Новые снимки края солнечного диска в 2002г шведским Солнечным телескопом 1-m, установленном на острове Ла-Пальма (Канарские острова), позволили обнаружить ландшафты из гор, долин и огненных стен, впервые показав трехмерную структуру солнечной поверхности. Новые снимки позволили разглядеть смещающиеся пики и низины сверхгорячей плазмы – разница в высоте их может достигать сотни километров. Грануляция - видимая в телескоп зернистая структура солнечной фотосферы. Представляет собой совокупность большого числа тесно расположенных гранул — ярких изолированных образований диаметром 500-1000 км, покрывающих весь диск Солнца. Отдельная гранула возникает, разрастается и затем распадается за 5-10 мин. Межгранульное расстояние достигает в ширину 300-500км. Одновременно на Солнце наблюдается около миллиона гранул. Поры - темные округлые образования диаметром несколько сот километров, возникающие группами в промежутках между фотосферными гранулами. Некоторые поры, увеличиваясь, превращаются в солнечные пятна.Факел - яркая область фотосферы Солнца (цепочки ярких гранул, обычно окружающих группу солнечных пятен). Появление факелов связано с последующим возникновением в их окрестности солнечных пятен и вообще с солнечной активностью. Они имеют размер около 30000 км и температуру на 2000К выше окружающей. Факелы – зазубренные стены, высота которых достигает 300 километров. Причем эти стены излучают гораздо больше энергии, чем предполагали астрономы. Возможно даже, что именно они и вызывали эпохальные изменения в земном климате. Суммарная площадь цепочек (волокон фотосферных факелов) в несколько раз больше площади пятен, и существуют фотосферные факелы в среднем дольше, чем пятна - иногда 3-4 месяца. В годы максимума солнечной активности фотосферные факелы могут занимать до 10% всей поверхности Солнца. Солнечное пятно - область на Солнце, где температура ниже (области с сильным магнитным полем) , чем в окружающей фотосфере. Поэтому солнечные пятна кажутся относительно более темными. Эффект охлаждения вызывается наличием сильного магнитного поля, сконцентрированного в зоне пятна. Магнитное поле препятствует образованию конвективных потоков газа, которые переносят к поверхности Солнца горячее вещество из нижележащих слоев. Солнечное пятно состоит из перекручивающихся магнитных полей в мощном плазменном вихре, видимая и внутренняя области которого вращаются в противоположных направлениях. Солнечные пятна формируются там, где магнитное поле Солнца имеет большую вертикальную компоненту. Солнечные пятна могут возникать индивидуально, но часто они образуют группы или пары противоположной магнитной полярности. Развиваются из пор, могут достигать 100 тыс. км (самые маленькие 1000-2000км) в поперечнике, существуют в среднем 10-20 суток. В темной центральной части солнечного пятна (тени, где силовые линии магнитного поля направлены вертикально, а напряженность поля, как правило, в несколько тысяч раз больше, чем у поверхности Земли), температура составляет около 3700 K по сравнению с 5800 K в фотосфере, вследствие чего они в 2-5 раз темнее фотосферы. Внешняя и более яркая часть солнечного пятна (полутень) состоит из тонких длинных сегментов. Особенно выделяется наличие темных сердцевин в светлых участках на солнечных пятнах. Минимум Маундера - интервал протяженностью около 70 лет, начиная примерно с 1645г, в течение которого солнечная активность постоянно была на низком уровне, а солнечные пятна наблюдались редко. В течение 37 лет не было зарегистрировано ни одного полярного сияния. Бабочки Маундера - диаграмма, представляющая изменения гелиографической широты, на которой появляются солнечные пятна в течении солнечного цикла. Впервые диаграмма была построена в 1922 г. Э. В. Маундером. На графике в качестве вертикальной оси взята гелиографическая широта, а в качестве горизонтальной оси - время (в годах). Далее для каждой группы солнечных пятен, относящихся к некоторой широте, и каррингтоновского номера строятся вертикальные линии, покрывающие один градус широты. Получаемая картина напоминает крылья бабочки, что и дало диаграмме это популярное название. Гелиографическая долгота - долгота, измеренная для точек на поверхности Солнца. На Солнце нет фиксированной нулевой точки, так что гелиографическая долгота отсчитывается от номинального эталонного большого круга: солнечного меридиана, который прошел через восходящий узел солнечного экватора на эклиптике 1 января 1854 г. в 12.00 UT. Относительно этого меридиана долгота рассчитывается в предположении равномерного сидерического вращения Солнца с периодом 25,38 суток. В справочниках для наблюдателей помещаются таблицы положений солнечного эталонного меридиана для данной даты и времени. Каррингтоновский номер- номер, присваиваемый каждому обороту Солнца. Отсчет был начат Р.К. Каррингтоном 9 ноября 1853г с первого номера. Он взял за основу среднюю величину периода синодического вращения солнечных пятен, который определил как 27,2753 дня. Поскольку Солнце не вращается как твердое тело, фактически этот период меняется с широтой. Хромосфера Газообразный слой Солнца, лежащий выше фотосферы толщиной 7-8 тыс. км, отличается значительной неоднородностью температуры (5-10 тыс. К). С увеличением расстояния от центра Солнца температура слоев фотосферы уменьшается, достигая минимума. Затем в вышележащей хромосфере снова начинает постепенно повышаться до 10000 K. Название означает буквально “цветная сфера”, поскольку при полном солнечном затмении, когда свет фотосферы закрыт, хромосфера видна в виде яркого кольца вокруг Солнца как розоватое сияние. Она динамична, в ней наблюдаются вспышки, протуберанцы. Элементы структуры — хромосферная сетка и спикулы. Ячейки сетки — динамические образования диаметром 20 — 50 тыс. км, в которых плазма движется от центра к периферии. Вспышка - самое мощное проявление солнечной активности, внезапное местное выделение энергии магнитных полей в короне и хромосфере Солнца (до 1025 Дж при наиболее сильных солнечных вспышках), при котором вещество солнечной атмосферы нагревается и ускоряется. При солнечных вспышках наблюдаются: увеличение яркости хромосферы (8-10 мин), ускорение электронов, протонов и тяжелых ионов (с частичным выбросом их в межпланетное пространство), рентгеновское и радиоизлучение. Вспышки связаны с активными областями Солнца и представляют собой взрывы, в которых вещество разогревается до температур в сотни миллионов градусов. Сгустки солнечного вещества, выброшенные с поверхности светила, могут быть поглощены другими сгустками, когда оба выброса происходят в одной и той же области солнечной поверхности, причем второй выброс движется с большей скоростью, чем первый. Солнечное вещество выбрасывается с поверхности Солнца со скоростью от 20 до 2000 километров в секунду. Его масса оценивается в миллиарды тонн. В случае, когда сгустки вещества распространяются в направлении Земли, на ней происходят магнитные бури. Специалисты полагают, что в случае космического "каннибализма" магнитные бури на Земле имеют большую, чем обычно силу, и их труднее прогнозировать. Спикулы - отдельные столбы (похожие на шипы структуры) светящейся плазмы в хромосфере, видимые при наблюдении Солнца в монохроматическом свете (в спектральных линиях Н, Не, Са+ и др.), которые наблюдаются в лимбе или около него. Флоккулы - (лат. flocculi, от floccus — клочок) (факелы хромосферные), тонкие волокнистые образования в хромосферном слое центров солнечной активности, имеют большую яркость и плотность, чем окружающие участки хромосферы, ориентированы вдоль силовых линий магнитного поля; являются продолжением факелов фотосферных в хромосфере. Флоккулы можно видеть, когда солнечная хромосфера отображается в монохроматическом свете, например, в свете однократно ионизированного кальция. Протуберанец (от лат. protubero — вздуваюсь) - термин, используемый для разнообразных по форме структур (похожих на облака или вспышки) в хромосфере и короне Солнца. Они имеют более высокую плотность и более низкую температуру, чем окружающая их среда, на солнечном лимбе выглядят как яркие детали короны, а в проекции на солнечный диск имеют вид темных волокон, а на его краю — в виде светящихся облаков, арок или струй. По данным двух исследовательских спутников TRACE и SOHO, которые ведут постоянные наблюдения за Солнцем, потоки электрически заряженного газа движутся в атмосфере Солнца почти со скоростью звука в данных условиях. Их скорость может достигать 320 тыс. км/час. То есть сила ветра на Солнце "перебивает" гравитационную силу при определении плотности атмосферы, а ведь на Солнца сила гравитационного притяжения в 28 раз больше, чем на поверхности Земли. Корона Самая внешняя часть атмосферы Солнца, состоит из горячей (1-2 млн. К) разреженной высокоионизованной плазмы, которая во время полного солнечного затмения видна как яркое гало. Корона простирается на расстояние, во много раз превышающее радиус Солнца, и переходит в межпланетную среду (в несколько десятков радиусов Солнца и постепенно рассеивается в межпланетном пространстве). Протяженность и форма короны изменяются в течение солнечного цикла, главным образом благодаря потокам, образующимся в активных областях. Корона состоит из следующих частей: K-корона (электронная корона или непрерывная корона). Видна как белый свет фотосферы, рассеиваемый высокоэнергетическими электронами при температуре порядка миллиона градусов. K-корона неоднородна, она содержит различные структуры, такие как потоки, уплотнения, перья и лучи. Поскольку электроны движутся в высокой скоростью, фраунгоферовы линии в спектре отраженного света стерты. F-корона (фраунгоферова корона или пылевая корона) - свет фотосферы, рассеиваемый более медленными частицами пыли, движущимися вокруг Солнца. В спектре видны фраунгоферовы линии. Продолжение F-короны в межпланетное пространство наблюдается как зодиакальный свет. E-корона (корона эмиссионных линий) образуется светом в дискретных эмиссионных линиях сильно ионизированных атомов, особенно железа и кальция. Она обнаруживается на расстоянии двух солнечных радиусов. Эта часть короны излучает также в крайнем ультрафиолетовом и мягком рентгеновском диапазонах спектра. Фраунгоферовы линии Темные линии поглощения в спектре Солнца и, по аналогии, в спектре любой звезды. Впервые такие линии были выделены Йозефом фон Фраунгофером (1787-1826), который обозначил самые заметные линии буквами латинского алфавита. Некоторые из этих символов все еще используются в физике и астрономии, особенно линии натрия D и линии кальция H и K. Корональные линии - запрещенные линии в спектрах многократно ионизованных Fe, Ni, Ca, Al и других элементов, возникают в солнечной короне и указывают на высокую (ок. 1,5 млн. К) температуру короны. Выброс корональной массы (ВКМ) - эрупция вещества из солнечной короны в межпланетное пространство. ВКМ связан с особенностями магнитного поля Солнца. В периоды высокой солнечной активности каждый день происходит один или два выброса, возникающих в самых разных солнечных широтах. В периоды спокойного Солнца они происходят существенно реже (примерно один раз каждые 3 -10 дней) и ограничиваются более низкими широтами. Средняя скорость выброса изменяется от 200 км/сек при минимальной активности до величин примерно вдвое больших в максимуме активности. Большинство выбросов не сопровождается вспышками, а в тех случаях, когда вспышки происходят, они обычно начинаются после начала ВКМ. ВКМ представляют собой наиболее мощные из всех нестационарных солнечных процессов и оказывают заметное влияние на солнечный ветер. Большие ВКМ, ориентированные в плоскости земной орбиты, ответственны за геомагнитные бури. Солнечный ветер - поток частиц (в основном протонов и электронов), истекающих за пределы Солнца со скоростью до 900 км/сек. Солнечный ветер фактически представляет собой горячую солнечную корону, распространяющуюся в межпланетное пространство. На уровне орбиты Земли средняя скорость частиц солнечного ветра (протонов и электронов) около 400 км/с, число частиц — несколько десятков в 1 см3. Сверхкорона - наиболее удаленные (на несколько десятков радиусов от Солнца) области солнечной короны, наблюдаются по рассеянию ими радиоволн от далеких источников космического радиоизлучения (Крабовидной туманности и др.)Глава 2. Влияние Солнца на Землю2.1. Солнечная активностьСолнечная активность - различные регулярные возникновения в атмосфере Солнца характерных образований, связанные с выделением большого количества энергии, частота и интенсивность которых циклически изменяются: солнечных пятен, факелов в фотосфере, флоккулов и вспышек в хромосфере, протуберанцев в короне, выбросы корональной массы. Области, где в совокупности наблюдаются эти явления, называются центрами солнечной активности. В солнечной активности (росте и спаде числа центров солнечной активности, а также их мощности) существует приблизительно 11-летняя периодичность (цикл солнечной активности), хотя имеются свидетельства существования и других циклов (от 8 до 15 лет). Солнечная активность влияет на многие земные процессы. Активная область - область во внешних слоях Солнца, где возникает солнечная активность. Активные области образуются там, где из подповерхностных слоев Солнца появляются сильные магнитные поля. Солнечная активность наблюдаются в фотосфере, хромосфере и короне. В активной области имеют место явления типа солнечных пятен, флоккул и вспышек. Возникающее излучение занимает весь спектр, от рентгеновского диапазона до радиоволн, хотя в солнечных пятнах видимая яркость несколько меньше из-за пониженной температуры. По размерам и продолжительности существования активные области сильно различаются - они могут наблюдаться от нескольких часов до нескольких месяцев. Электрически заряженные частицы, как и ультрафиолетовое и рентгеновское излучение активных областей, воздействуют на межпланетную среду и верхние слои атмосферы Земли. Волокно - характерная деталь, наблюдаемая в изображениях активных областей Солнца, сделанных в линии альфа водорода. Волокна имеют вид темных полос шириной 725-2200 км и средней длиной 11000 км. Время жизни отдельного волокна составляет 10-20 мин., хотя общий рисунок области волокон мало меняется в течение нескольких часов. В центральных зонах активных областей Солнца волокна соединяют пятна и флоккулы противоположной полярности. Регулярные пятна окружены радиальным узором волокон, называемым сверхполутенью. Они представляют собой вещество, втекающее в пятно со скоростью около 20 км/сек. 2.1. Солнечные вспышкиНаиболее мощным проявлением солнечной активности являются вспышки, во время которых за очень короткий промежуток времени (до 1000 с) выделяется очень большое количество энергии эквивалентное выделяемому при взрыве нескольких десятков миллионов (а в редких случаях и сотни миллионов) водородных бомб.В годы максимальной активности может быть около 10 вспышек в сутки, в минимуме на протяжении многих месяцев их может не быть ни одной. Чаще всего вспышки возникают в так называемых нейтральных областях между пятнами, имеющими противоположную полярность. Размеры области, охваченной вспышкой, меньше 1000км. Процесс развития не большой вспышки продолжается 5-10 мин. Самых мощных – несколько часов. Обычно вспышки начинаются с внезапного выделения энергии в верхней хромосфере или нижней короне, причём за 1–2мин, а для очень больших вспышек за 10 – 60 мин. количество освобождённой энергии достигает 10 – 10 Дж. Основные эффекты, проявляющиеся при вспышке, - это нагрев большого объёма солнечной плазмы до очень высокой температуры (до 100 млн. К) и ускорение значительного числа частиц до релятивистских энергий (генерация солнечных космических лучей). Проявление вторичных эффектов при вспышке связанно с распространением нагретого газа и ускоренных частиц вдоль силовых линий магнитного поля в хромосферу, что вызывает интенсивное излучение в оптическом и ультрафиолетовом диапазонах. Кроме того, горячий газ испускает тепловое рентгеновское излучение, а энергичные электроны, тормозясь в плотной плазме хромосферы, дают рентгеновское излучение с нетепловым спектром (в котором интенсивность излучения изменяется с частотой по степенному закону). Исследования ультрафиолетового и рентгеновского (нетеплового) излучения вспышек, проведённые в последние годы с помощью ракет и спутников, позволили установить, что это излучение отчётливо разделяется на две компоненты – медленно изменяющуюся и импульсивную. ''Медленная'' компонента обычно с начала слабо, а затем всё быстрее возрастает и после достижения максимума постепенно спадает. Импульсивная компонента появляется в момент быстрого роста медленно меняющейся и состоит обычно из одного или нескольких отдельных всплесков. Таким образом, излучение вспышки практически во всех диапазонах спектра состоит из множества различных всплесков различной продолжительности, а, следовательно, характер изменения теплового рентгеновского излучения и эмиссии в линии Н не может быть объяснён медленным нагревом и постепенным охлаждением всей области, занимаемой вспышкой. Это заставляет предположить тонкую структуру области вспышки, где процессы ускорения и нагрева частиц происходят в отдельных, сравнительно не больших объёмах плазмы с магнитным полем. Появление же всплесков рентгеновского излучения может быть связано с лучами быстрых частиц, имеющих степенное распределение по энергиям. Вспышки связаны с активными областями Солнца и представляют собой взрывы, в которых вещество разогревается до температур в сотни миллионов градусов. Большую часть излучения составляют рентгеновские лучи, но вспышки легко наблюдаются в видимом свете и в радиодиапазоне. Заряженные частицы, выброшенные из Солнца, через несколько дней достигают Земли и вызывают полярные сияния, влияют на работу средств связи. Вспышки приводят к значительному увеличению ультрафиолетового излучения Солнца, сопровождаются всплесками рентгеновского излучения и радиоизлучения. Некоторые, так называемые протонные, вспышки сопровождаются сильными потоками частиц - космическими лучами солнечного происхождения, которые достигают Земли через несколько десятков минут. Протонные вспышки создают опасность для находящихся в полете космонавтов, так как частицы, сталкиваясь с атомами оболочки корабля, порождают рентгеновское и гамма-излучение, причем иногда в опасных дозах. В результате вспышек происходят колебания напряженности геомагнитного поля Земли (магнитные бури), наблюдаются полярные сияния и другие явления, отражающие общее возмущение магнитного поля Земли. Что касается последних вспышек конца марта - начала апреля, то область, где все это произошло (обозначенная как Noaa 9393) сместилась вместе с вращением Солнца, так что, к счастью, большая часть энергии этой вспышки была направлена в сторону от Земли.. Отмечались лишь кратковременные нарушения радиосвязи и сильное полярное сияние (свечение атмосферы наблюдалось даже на широте Мехико). Внимание, которое ученые уделили этим вспышкам, связано и с проблемой так называемого цикла солнечной активности. В 1843 году немецкий астроном Г. Швабе обнаружил периодичность солнечной активности. Как оказалось, усредненное за год число наблюдаемых пятен, а также площадь, занимаемая ими, меняется с периодом около 11 лет. Разумеется, эта величина приблизительная, продолжительность отдельных циклов может колебаться от 7,5 до 16 лет. Существуют и колебания величины максимумов 11-летнего цикла с периодом около 90 лет. Хотя полной теории солнечных циклов еще не существует, их проявления на Земле видны на целом ряде периодически (с разницей примерно в 11 лет) изменяющихся явлений, включая число магнитных бурь и полярных сияний. Что еще важнее, эта цикличность отражается и в изменениях биологических событий. Одним из тех, кто впервые обратил внимание на подобные взаимосвязи, был российский ученый Александр Леонидович Чижевский. Интересно, что на выбор профессии существенно повлияли личные мотивы. Дело в том, что будущий ученый рос слабым ребенком, его самочувствие зависело от внешних климатических факторов, да так, что он почти за сутки мог предсказать перемену погоды. Сейчас это называют метеочувствительностью, и ее в той или иной степени испытывает значительное число людей. У Чижевского метеочувствитсльность проявлялась всю жизнь, так что многие свои гипотезы он проверял на себе. Многочисленные наблюдения позволили ему сделать вывод о том, что сильные "пертурбации на Солнце" вызывают повышенную нервную возбудимость и резко выраженную эмоциональность у людей. Исследования Чижевского и его последователей позволили выделить связь между 11-летним циклом солнечной активности и землетрясениями, урожаями сельскохозяйственных культур, числом сердечно-сосудистых заболеваний, эпидемий и эпизоотий, а также периодами бурного размножения животных. В большинстве случаев те или иные неблагоприятные для человека события усиливаются на фоне максимумов солнечной активности, поэтому ученые пристально отслеживают развитие каждого цикла. Текущему циклу солнечной активности присвоен номер 23, и, по расчетам, его максимум пришелся на 2000 год. Цикл характеризовался учеными как средний по силе, а для таких циклов типичны мощные солнечные вспышки и в фазу спада. Учитывая, что эта фаза началась как раз в 2001 году, вспышки конца марта - начала апреля могут быть лишь первыми в целом ряду таких же, и тогда Солнце не успокоится до конца 2004 года2.3. Солнечные пятнаСолнце состоит из раскаленных газов, которые все время движутся и перемешиваются, и поэтому ничего постоянного и неизменного на солнечной поверхности нет. Самыми устойчивыми образованиями являются солнечные пятна. Но и их вид изо дна в день меняется, и они тоже то появляются, то исчезают. В момент появления солнечное пятно обычно имеет небольшие размеры, оно может исчезнуть, но может и сильно увеличиться. Главную роль в большинстве наблюдаемых на Солнце явлений играют магнитные поля. Солнечное магнитное поле имеет очень сложную структуру и непрерывно меняется. Совместные действия циркуляции солнечной плазмы в конвективной зоне и дифференциального вращения Солнца постоянно возбуждает процесс усиления слабых магнитных полей и возникновения новых. Видимо это обстоятельство и является причиной возникновения на Солнце пятен. Пятна то появляются, то исчезают. Их количество и размеры меняются. Но, примерно, каждые 11 лет число пятен становится наибольшим. Тогда говорят, что Солнце активно. С таким же периодом (~ 11 лет) происходит и переполюсовка магнитного поля Солнца. Естественно предположить, что эти явления связанны между собой. Развитие активной области начинается с усиления магнитного поля в фотосфере, что приводит к появлению более ярких участков - факелов (температура фотосферы Солнца в среднем 6000К, в области факелов примерно на 300К выше). Дальнейшее усиление магнитного поля приводит к появлению пятен. В начале 11-летнего цикла пятна в небольшом количестве начинают появляться на сравнительно высоких широтах (35 - 40 градусов), а за тем постепенно зона пятнообразования спускается к экватору, до широты плюс 10 - минус 10 градусов, но на самом экваторе пятен, как правило, не бывает. Галилео Галилей одним из первых заметил, что пятна наблюдаются не всюду на Солнце, а, главным образом, на средних широтах, в пределах так называемых "королевских зон". Сначала обычно появляются одиночные пятна, но затем из них возникает целая группа, в которой выделят два больших пятна - одно - на западном, другое - на восточном краю группы. В начале нашего века выяснилось, что полярности восточных и западных пятен всегда противоположны. Они образуют как бы два полюса одного магнита, а потому такую группу называют биполярной. Типичное солнечное пятно имеет размеры несколько десятков тысяч километров. Галилей, зарисовывая пятна, отмечал вокруг некоторых из них серую каемку. Действительно, пятно состоит из центральной, более темной части - тени и более светлой области - полутени. Солнечные пятна иногда бывают видны на его диске даже невооруженным глазом . Кажущаяся чернота этих образований вызвана тем, что их температура примерно на 1500 градусов ниже температуры окружающей их фотосферы (и соответственно непрерывное излучение от них гораздо меньше). Одиночное развитое пятно состоит из темного овала - так называемой тени пятна, окруженного более светлой волокнистой полутенью. Неразвитые мелкие пятна без полутени называют порами. Зачастую пятна и поры образуют сложные группы. Типичная группа пятен изначально возникает в виде одной или нескольких пор в области невозмущенной фотосферы. Большинство таких групп обычно исчезают через 1-2 суток. Но некоторые последовательно растут и развиваются, образовывая достаточно сложные структуры. Солнечные пятна могут быть больше в диаметре чем Земля.Они часто объединяются в группы.Они формируюся за несколько дней и обычно исчезают за неделю.Некоторые большие пятна ,хотя,могут сохраняться в течении месяца. Большие группы солнечных пятен более активны чем маленькие группы или отдельные пятна. Солнце меняет состояние магнитосферы и атмосферы Земли. Магнитные поля и потоки частиц, которые идут от солнечных пятен, достигают Земли и влияют прежде всего на мозг, сердечно-сосудистую и кровеносную системы человека, на ее физическое, нервное и психологическое состояние. Высокий уровень солнечной активности, его быстрые изменения возбуждают человека, а поэтому и коллектив, класс, общество, особенно, когда есть общие интересы и понятная и воспринимаемая идея. Поворачиваясь к Солнцу то одним, то другим своим полушарием, Земля получает энергию. Этот поток можно представить в виде бегущей волны: там, где падает свет - ее гребень, где темно - провал. Иными словами, энергия то прибывает, то убывает. Об этом в своем знаменитом естественном законе говорил еще Михаил Ломоносов. Теория о волнообразном характере поступления энергии на Землю побудила основоположника гелиобиологии Александра Чижевского обратить внимание на связь между увеличением солнечной активности и земными катаклизмами. Первое наблюдение, сделанное ученым, датируется июнем 1915 года. На Севере блистали полярные сияния, наблюдавшиеся как в России, так и в Северной Америке, а "магнитные бури непрерывно нарушали движение телеграмм". Как раз в этот период ученый обращает внимание на то, что повышенная солнечная активность совпадает с кровопролитием на Земле. И действительно, сразу после появления больших пятен на Солнце на многих фронтах Первой мировой усилились военные действия. Теперь астрономы говорят, что наше светило становится все более ярким и жарким. Это связано с тем, за последние 90 лет активность его магнитного поля увеличилась более чем вдвое, причем наибольший рост произошел за последние 30 лет. В Чикаго, на ежегодной конференции Американского астрономического общества, прозвучало предупреждение ученых о грозящих человечеству неприятностях. Это может привести к тому, что на Земле выйдут из строя линии электропередач, изменятся орбиты спутников, которые обеспечивают работу систем связи, "направляют" самолеты и океанские лайнеры. Солнечное "буйство" обычно характеризуется мощными вспышками и появлением множества тех самых пятен. Александр Чижевский еще в 20-х гг. обнаружил, что солнечная активность влияет на экстремальные земные события – эпидемии, войны, революции… Земля не только обращается вокруг Солнца – все живое на нашей планете пульсирует в ритмах солнцедеятельности, – установил он. В 1915–1916 гг., следя за происходящим на русско-германском фронте, Александр Чижевский сделал поразившее его современников открытие. Усиление солнечной активности, фиксируемое в телескоп, совпадало по времени с активизацией боевых действий. Заинтересовавшись, он провел статистическое исследование среди родных и знакомых на предмет возможной связи нервно-психических и физиологических реакций с появлением вспышек и пятен на Солнце. Математически обработав полученные таблички, он пришел к потрясающему выводу: Солнце влияет на всю нашу жизнь гораздо тоньше и глубже, чем это представлялось до этого. В кровавой и мутной замяти конца века мы видим наглядное подтверждение его идей. А в спецслужбах разных стран ныне целые отделы занимаются анализом солнечной активности... В главном, была доказана синхронность максимумов солнечной активности с периодами возникновения революций и войн, периоды усиленной деятельности солнечных пятен часто совпадали со всякими общественными смятениями. Недавно несколько космических спутников зафиксировали выброс солнечных протуберанцев, характеризующийся необычно высоким уровнем рентгеновского излучения. Такие явления представляют серьезную угрозу для Земли и ее жителей. Вспышка такой мощности потенциально способна дестабилизировать работу энергетических сетей. К счастью, поток энергии не затронул Землю и никаких ожидаемых неприятностей не случилось. Но само по себе событие является провозвестником так называемого "солнечного максимума", сопровождающегося выбросом гораздо большего количества энергии, способного вывести из строя коммуникации связи и силовые линии, трансформаторы, под угрозой будут находиться космонавты и космические спутники, находящиеся вне магнитного поля Земли и не защищенные атмосферой планеты. На сегодняшний день спутников NASA на орбите больше, чем когда-либо прежде. Существует угроза и для самолетов, выражающаяся в возможности прекращения радиосвязи, глушении радиосигналов. Солнечные максимумы плохо поддаются прогнозированию, известно только, что они повторяются примерно через каждые 11 лет. Протуберанцы в течение солнечного максимума могут возникать ежедневно, но неизвестно, какой именно силой они будут обладать и затронут ли они нашу планету. В течение нескольких прошлых месяцев всплески солнечной активности и вызванные ими направленные на Землю потоки энергии были слишком слабы, чтобы причинить какой-либо ущерб. Помимо рентгеновского излучения, это явление несет и другие опасности: Солнце выбрасывает миллиард тонн ионизированного водорода, волна которого перемещается со скоростью миллион миль в час и способна достигнуть Земли за несколько дней. Еще большую проблему представляют собой энергетические волны протонов и альфа-частиц. Они перемещаются с гораздо большей скоростью и не оставляют времени для принятия контрмер, в отличие от волн ионизированного водорода, с пути которых можно успеть убрать спутники и самолеты. В некоторых, самых экстремальных случаях все три волны могут достигнуть Земли внезапно и почти одновременно. Защиты нет, ученые пока не в силах точно предсказать такой выброс и тем более его последствия.2.4. Солнечная энергияЭлектромагнитное излучение подвергается строгому отбору в земной атмосфере. Она прозрачна только для видимого света и ближних ультрафиолетового и инфракрасного излучений, а также для радиоволн в сравнительно узком диапазоне (от сантиметровых до метровых). Все остальное излучение либо отражается, либо поглощается атмосферой, нагревая и ионизуя ее верхние слои. Поглощение рентгеновских и жестких ультрафиолетовых лучей начинается на высотах 300 – 350 километров; на этих же высотах отражаются наиболее длинные радиоволны, приходящие из космоса. Мягкое (длинноволновое) ультрафиолетовое излучение способно проникать еще глубже, оно поглощается на высоте 30 – 35 километров. Здесь ультрафиолетовые кванты разбиваются на атомы (диссоциируют) молекулы кислорода (О2) с последующим образование озона (03). Тем самым создается не прозрачный для ультрафиолета "озонный экран", предохраняющий жизнь на Земле для гибельных лучей. Не поглотившаяся часть наиболее длинноволнового ультрафиолетового излучения доходит до земной поверхности. Именно эти лучи и вызывают у людей загар и даже ожоги кожи при длительном пребывании на солнце. Излучение в видимом диапазоне поглощается слабо. Облака, состоящие из капелек воды и твердых частиц, значительно усиливают отражение солнечного излучения. В результате до поверхности планеты доходит в среднем около половины падающего на границу земной атмосферы света. Количество солнечной энергии, приходящейся на поверхность площадью 1 м2, развернутую перпендикулярно солнечным лучам на границе земной атмосферы, называется солнечной постоянной. Измерять ее с Земли очень трудно, и потому значения, найденные для начала космических исследований, были весьма приблизительными. На Земле излучение поглощается сушей и океаном. Нагретая Земля поверхность в свою очередь излучает в длинноволновой инфракрасной области. Для такого излучения азот и кислород атмосферы прозрачны. Зато оно жадно поглощается водяным паром и углекислым газом. Благодаря этим малым составляющим воздушная оболочка удерживает тепло. В этом и заключается парниковый эффект атмосферы. Между приходом солнечной энергии на Землю и ее потерями на планете в общем существует равновесие: сколько поступает, столько и расходуется. В противном случае температура земной поверхности вместе с атмосферой либо постоянно повышалась бы, либо падала.2.5. Влияние процессов на Солнце на здоровье человека и на события на ЗемлеОбычно излучения, приходящие из космоса, являются благоприятными для человека и несут оздоравливающую информацию. Однако есть факторы, на которые очень многие люди реагируют болезненно. Это увеличение солнечной активности (например, вспышка на Солнце), магнитные бури, затмения, кометы и т.п. При солнечных вспышках образуются крупнокластерных патогенные излучения. Связь энергетической активности Солнца с поведением человека, его здоровьем и социальными явлениями установил российский ученый Л.А.Чижесвский в 20-30 годы XX в. Луна и Солнце являются наиболее важными факторами, которые оказывают воздействие на состояние человека. Их взаимное расположение относительно Земли способно как поднять настроение и повыить тонус, так и создать полную апатию, склонность к несдержанности, раздражительности, плохому самочувствию. Александр Леонидович Чижевский внес большой вклад в изучение влияние Солнца на возникновение эпидемических заболеваний. Результаты этих исследований имеют особую ценность: ведь он работал с материалом тех эпох, когда медицина еще не умела бороться ни с чумой, ни с холерой, ни с тифом. Стихийный характер возникновения и распространения эпидемий давал надежду выявить их взаимосвязь с солнечной активностью "в чистом виде" На обширном материале ученый показал, что самые сильные и смертоносные эпидемии всегда совпадали с максимумами солнечной активности. Такая же закономерность была обнаружена для заболеваний дифтерией, менингитом, полиомиелитом, дизентерией и скарлатиной. А в начале 60-х годов появились научные публикации о связи сердечно-сосудистых заболеваний с солнечной активностью. В них было показано, что наиболее подвержены солнечному воздействию люди, уже перенесшие один инфаркт. При этом выяснилось, что их организм реагирует не на абсолютное значение уровня активности, а на скорость его изменения. В ряду многообразных проявлений солнечной активности особое место занимают хромосферные вспышки. Эти мощные взрывные процессы существенно влияют на магнитосферу, атмосферу и биосферу Земли. Магнитное поле Земли начинает беспорядочно меняться, и это является причиной магнитных бурь. В 30-х годах ХХ столетия в городе Ницце (Франция) случайно было замечено, что число инфарктов миокарда и инсультов у пожилых людей резко возрастает в те дни, когда на местной телефонной станции наблюдались сильные нарушения связи вплоть до полного ее прекращения. Как впоследствии выяснилось, нарушения телефонной связи были вызваны магнитными бурями. Действие Солнца на человеческий организм, прежде всего, сказывается в изменении химизма кожного пигмента, который играет очень значительную роль в регуляции тепла, в защите организма от болезнетворных агентов и пр. Роль пигмента в связи с влиянием на него света изучалась большим числом исследователей. Воздействие солнечного света на кожу вызывает гиперемию сосудов с расширением капилляров. Этот процесс охватывает не одни капилляры кожи, а проникает в область глубоколежащих сосудов, понижая артериальное давление, что продолжается в течение всего периода действия света. He все лучи света оказывают на кровяное давление одинаковое влияние. Синий свет повышает кровяное давление сильнее, чем красный и зеленый. В наше время существует специальная отрасль медицинского знания - фототерапия, занимающаяся излечением различных патологических и нервнопсихических болезней при посредстве света. Общее влияние последнего по акад. В. М. Бехтереву, поднимает возбудимость нервно-психической деятельности вообще. Так же как в случае с растениями и животными различные части спектра оказывают на человеческий организм и на психическую деятельность различное влияние, ибо различные цвета вызывают соответствующие изменения скорости физико-химических процессов в организме, в кровообращении, в функциях головного мозга и т. д. Еще в 1876 г. наблюдения итальянского профессора Ponza установили неодинаковость влияния различных цветов на психическое состояние душевно-больных. Другой известный итальянский ученый - психиатр и криминалист Ломброзо собрал интересные данные о влиянии времени года, т.е. о влиянии большего или меньшего количества лучистой энергии Солнца, на состояние психических способностей человека. Он установил совпадения развития умопомешательства с резким повышением температуры весной и летом. Максимум "психических" заболеваний, приходится на июль. Минимум на декабрь. Тоже говорит он и о гениальных умах, творческие силы которых достигают своего расцвета в мае и сентябре, минимум творческой деятельности приходится на зиму, когда эта деятельность вспыхивает лишь в теплые дни данного времени года. Следовательно, теплые и светлые месяцы и дни оказываются плодотворными, не только для растительной или животной природы, но равно и для человеческого ума. В самом деле, если мы проследим условия возникновения и развития цивилизаций, то ясно увидим, что величайшие центры умственной жизни человечества первоначально локализуются в местах с оптимумом температуры. Это распространяется на культуры: китайскую, вавилонскую, египетскую, индийскую, античную, арабскую. Влиянию Солнца на нашу жизнь посвящено множество популярных и научных книг, газетных статей, однако далеко не все гипотезы удалось доказать. Дискуссии продолжаются уже в течение многих десятилетий. Впрочем, даже тех фактов, в достоверности которых нет сомнений, достаточно, чтобы понять, насколько земляне зависят от поведения дневного светила. Яркий пример - сильная магнитная буря 1989-го. Из-за нее 13 - 14 марта вышли из строя высоковольтные линии электропередачи в канадской провинции Квебек. В проводах ЛЭП возникли индуцированные геомагнитные токи, и сети не выдержали дополнительных перегрузок. Шесть миллионов жителей остались без электричества. В те же дни во многих других энергосистемах Северной Америки отключались силовые трансформаторы, срабатывали защитные реле. Эхо докатилось и до Европы. На высоковольтных линиях средней и южной Швеции произошел сильный скачок напряжения. В довершение бед четыре американских навигационных спутника "Транзит" не смогли выполнять свои функции в течение нескольких дней. Ранее, в 1958-м, аналогичная буря тоже отключила электроэнергию - в Торонто. А магнитная гроза в 1972-м вывела из строя кабельную линию связи между американскими городами Плано (Иллинойс) и Каскед (Айова). Потоки заряженных частиц, вырывающиеся из недр Солнца, могут представлять серьезную опасность для космонавтов, особенно на межпланетных трассах. Если б американцы отправили к Луне пилотируемый корабль "Аполлон-16" не в апреле 1972-го, а четырьмя месяцами позже, перед мощной августовской вспышкой, то на астронавтов обрушилась бы практически смертельная доза облучения. Подобных фактов, иллюстрирующих влияние Солнца на Землю и ее окрестности, можно привести немало. ЗаключениеВ моей работе были рассмотрены такие вопросы, как строение Солнца и его характерные особенности, проанализировано влияние Солнца на процессы, происходящие на Земле. Делая вывод, нужно сказать, что принимая во внимание огромный объём нашего светила, а также сравнительно небольшое расстояние, отделяющее Солнце от Земли, можно сказать, что Земля находится под непосредственным вполне мощным влиянием центрального тела системы. Излучение Солнца составляется из радиоактивного распада его материи и несёт с собой отрицательные и положительные заряды электричества. Затем Солнце окружено электромагнитным полем, уходящим за пределы крайней планеты системы - Нептуна, который также испытывает на себе влияние Солнца, несмотря на то, что отстоит от Солнца в тридцать раз далее, чем Земля. Поэтому земной шар со своим электромагнитным полем находится в таковом же поле Солнца огромного действия. Изменение взаимного положения названных тел при их движении оказывает некоторое влияние на состояние их электромагнитных полей. Известно, что всякое движение материи представляет одновременно и электромагнитное явление, ибо материя вмещает в себе интромолекулярные и интро-атомные электрические поля, приходящие в движение при перемещении материи в пространстве. На изменение состояния электромагнитного поля Земли оказывают влияние также колебания физико-химических процессов в веществе Солнца. Эти процессы, достигающие в эпохи максимальных напряжений солнцедеятельности огромных размеров, вызывают во многих участках Солнца появление электродвижущих сил; бурные колебания и разрывы солнечной материи, движения вещества пятен и т.д. - всё это должно давать в окружаем пространстве ряды электромагнитных волн. Что же касается зависимости органического мира Земли от периодической деятельности Солнца, вопрос этот в литературе предмета до сего времени считается открытым. Между тем, общее влияние Солнца на развитие органической жизни еще с древнейших времен тщательно наблюдалось многими мыслителями и было подвергнуто подробному изучению. Использованная литература1. Дагаев М.М., Чаручин В.М. Астрофизика. М., 2000 2. Климишин М.А. Астрономия наших дней. М.,1996 3. Липунов. В.М. В мире двойных звезд. М., 1996. 4. Мартынов. Я. Курс общей астрофизики. М., 1995. 5. Мухин И.М. Мир астрономии: Рассказы о Вселенной, звёздах и галактиках. М., 1997. 6. Подковырина О. Н. Наблюдения солнечных пятен в древнем Китае // Звездочет. 1999. N 56. 7. Сурдин В. Г., Карташев М. А. Камера-обскура // Квант. 1999. N 2. 8. Чижевский А. Физические факторы исторического процесса М, 2000 bukvasha.ru |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|