Реферат: Солнечно-Земные Связи и их влияние на человека

Сибирская аэрокосмическая академия

Им. Академика М. Ф. Решетнева

Институт финансов и бизнеса

Кафедра информации и сертификации

Курсоваяработа

по курсу «Концепции СовременногоЕстествознания»


Тема:«Солнечно-Земные Связи иИх Влияние На Человека»

Выполнил:

студент группы У-11

Бурых Д. Г.

Научный руководитель:

Доц., к.х.н.

Жереб В.П.

/>

г. Красноярск, 2002 г.


Бурых Д.Г., студентгруппы У-11.

«Солнечно-Земные Связи и ихвлияние на человека» — курсовая работа по дисциплине «Концепции Современного Естествознания».– Красноярск: САА – ИФБ, 2002г. – 27 листов.

В курсовой работепредставлены общие сведения о Солнце, его характеристики, а так же процессы происходящиена Солнце, а именно, Солнечная активность: солнечные пятна, солнечные вспышки исолнечные волокна. Их влияние на Землю, а в частности человека. Курсовая работасоставлена на основе обзора доступной литературы.

В курсовой работесодержится 2 рисунка и список литературы из 6 наименований источников.


Содержание

Введение… 4

1. Наша звезда – Солнце… 5

1.1. Характеристика Солнца… 5

1.2. Строение Солнца… 6

2. Солнечно – Земные Связи (Физическийаспект)… 8

3. Солнечная активность… 13

3.1. Важнейшие проявления и индексы солнечной активности… 13

3.2. Циклы солнечной активности… 16

3.3. Влияние Солнечной активности на человека… 18

Заключение… 26


Введение

Интерес ученых к проблеме солнечно – земных связейвызван несколькими причинами. Прежде всего по мере выяснения физических сторонвлияния Солнца на Землю выявилось громадное прикладное значение этой проблемыдля радиосвязи, магнитной навигации, безопасности космических полетов,прогнозирования погоды и так далее.

Природа Солнца и его значение для нашей жизни –неисчерпаемая тема. О его воздействии на Землю люди догадывались еще в глубокойдревности, в результате чего рождались легенды и мифы, в которых Солнце игралоглавную роль. Оно обожествлялось во многих религиях. Исследование Солнца –особый раздел астрофизики со своей инструментальной базой, со своими методами.Роль получаемых результатов исключительна, как для астрофизики (понимание природыединственной звезды, находящейся так близко), так и для геофизики (основаогромного числа космических воздействий). Постоянный интерес к Солнцу проявляютастрономы, врачи, метеорологи, связисты, навигаторы и другие специалисты,профессиональная деятельность которых сильно зависит от степени активностинашего дневного светила, на котором «также бывают пятна».

Первое описание пятен в русских летописях датируется1371 и 1385 годами, когда наблюдатели заметили их сквозь дым лесных пожаров.История борьбы взглядов на природу процессов на Солнце связана с кажущимися намсейчас почти невероятными драматическими коллизиями. Нас же интересует вопрос отом, какое влияние оказывает деятельность Солнца на наше здоровье, какимобразом солнечные бури, пятна и вспышки влияют на наше самочувствие.


1.Наша звезда – Солнце1.1. Характеристика Солнца

Из всего окружающего нас несметного множества звезднесопоставимо важнейшую роль в нашей жизни играет Солнце. Эта ближайшая к намзвезда обеспечивает нашу планету подавляющей частью энергии, которой мырасполагаем на Земле. Благодаря солнцу и земной атмосфере на поверхности землитемпература и другие условия такие, какие они есть,  а не космический холод,что делает нашу планету комфортной для обитающих на ней живых существ. Дажеотносительно мизерные изменения потока энергии, передаваемой Солнцем Земле,которые происходят при солнечных вспышках, существенно сказываются на земныхусловиях. С другой стороны, Солнце по своим свойствам является типичной длясвоего класса звездой, и постигая процессы, происходящие на Солнце, мы лучшепонимаем и то, что творится на очень далеких от нас звездах.

Астрономическими методами было измерено, что орбитаЗемли удалена от Солнца в среднем на r=150 миллионовкилометров. Эта орбита имеет формулу эллипса, так что в разные моменты временирасстояние от Земли до Солнца несколько изменяется; меняется и скоростьдвижения Земли по ее орбите. Как известно, период обращения Земли вокруг Солнцаравно одномуг., точнее, 365,2522 суток. Ближе всего к Солнцу Земля подходит вянваре, и в этот же период скорость движения Земли по ее орбите максимальна,хотя вариации скорости (в среднем 35 км/с) и расстояния между Землей и Солнцемочень невелики (1,7%). Угловой размер Солнца, видимый с Земли, составляет всреднем a=32,05 угловых минут. Радиус Солнца составляет697 тысяч километров. Масса Солнца 2*1030 кг. Средняя плотностьСолнца составляет 1,41*103 кг/м3, т.е. в 1,41 раза большеплотности воды. Однако распределение плотности по глубине Солнца неоднородно, ивеличина средней плотности не очень показательна. С другой стороны, вспомнив,до каких чудовищных величин возрастает давление на больших глубинах земныхокеанов, мы качественно поймем, что происходит с давлением и плотностью по мереприближения к центру Солнца (плотность солнечного вещества – газа – прямозависит от давления, в то время как вода практически несжимаема).

Казалось бы, странно рассуждать о распределенииплотности по глубине небесного тела, удаленного от нас на полторы сотнимиллионов километров. Но один из парадоксов естественнонаучных исследованийсостоит в том, что о внутреннем строении Солнца мы имеем, по-видимому, гораздолучшее представление, чем о внутреннем строении Земли. Кстати, химическийэлемент гелий был вначале открыт на Солнце, а уже потом обнаружен наЗемле. Состоит солнце примерно  на ¾ из водорода, на ¼ из гелия,с небольшой добавкой (примерно 2%) более тяжелых элементов.

1.2. Строение Солнца

/>

Рис.1 Строение солнца.

Яркая светящаяся поверхность Солнца, видимаяневооруженным глазом, имеет температуру порядка 6000о градусов иназывается фотосферой. Фотосфера абсолютно непрозрачна, и лежащее под нейвещество недоступно никаким наблюдениям. Над фотосферой располагается солнечнаяатмосфера: на высоте 2-3 тысяч километров – достаточно плотный и тонкий слой –хромосфера, получивший свое название за то, что он бывает виден во времязатмений как тонкая розовая окантовка Солнца. С высот порядка 10 тысячкилометров начинается разреженная, но неоднородная и удивительно горячая (1-2млн. градусов) корона Солнца. Она простирается до расстояний в несколькосолнечных радиусов.

Агрегатное состояние вещества на Солнце: при таких температурах (6000о и выше) это может быть только плазма, то есть ионизованный газ. Плазме присущ ряд весьма специфических свойств. Хотя она в целом электрически нейтральна, однако обладает электропроводностью, и при наличии магнитного поля сосуществует вместе с ним: с одной стороны, магнитное поле ограничивает подвижность плазмы – заряженные частицы перемещаются вдоль его силовых линий и труднее – поперек; с другой стороны, если облаку плазмы удалось оторваться от основной области, она увлекает магнитное поле за собой. Это явление образно называют вмороженностью магнитного поляв плазму. Еще одно характерное свойство плазмы: она поглощает электромагнитные колебания, частота которых ниже плазменной частоты. Вследствие этого, если плотность плазмы зависит только от высоты (нет неоднородностей), то более длинноволновые электромагнитные колебания (радиоволны) исходят из более высоких слоев солнечной атмосферы. Аналогичная ситуация существует и в ионосфере Земли, которая так же является плазмой.


2.Солнечно – Земные Связи (Физический аспект)

Система прямых или опосредованных физических связеймежду гелио- и геофизическими процессами. Земля получает от Солнца не толькосвет и тепло, обеспечивающие необходимый уровень освещённости и среднюютемпературу её поверхности, но и подвергается комбинированному воздействиюультрафиолетового и рентгеновского излучения, солнечного ветра, солнечных космическихлучей. Вариации мощности этих факторов при изменении уровня солнечнойактивности вызывают цепочку взаимосвязанных явлений в межпланетномпространстве, в магнитосфере, ионосфере, нейтральной атмосфере, биосфере,гидросфере и, возможно, литосфере Земли. Изучение этих явлений и составляетсуть проблемы Солнечно-Земных связей. Строго говоря, Земля оказывает некотороеобратное (по крайней мере, гравитационное) воздействие на Солнце, однако ононичтожно мало, так что обычно рассматривают только воздействие солнечнойактивности на Землю. Это воздействие сводится либо к переносу от Солнца к Землеэнергии, выделяющейся в нестационарных процессах на Солнце (энергетическийаспект Солнечно-Земные связи), либо к перераспределению уже накопленной энергиив магнитосфере, ионосфере и нейтральной атмосфере Земли (информационныйаспект). Перераспределение энергии может происходить либо плавно (ритмическиеколебания геофизических параметров), либо скачкообразно (триггерный механизм).

Представления о Солнечно-Земных связях складывалисьпостепенно, на основе отдельных догадок и открытий. Так, в конце XIX в.К.О.Биркелан (Биркеланд; Норвегия) впервые высказал предположение, что Солнцекроме волнового излучения испускает также и частицы. В 1915 г. А.Л.Чижевскийобратил внимание на циклическую связь между развитием некоторых эпидемий ипятнообразовательной деятельностью Солнца. Синхронность многих гелио- игеофизических явлений (а также форма кометных хвостов) наводила на мысль, что вмежпланетном пространстве имеется агент, передающий солнечные возмущения кЗемле. Этим агентом оказался солнечный ветер, существование которогоэкспериментально было доказано в начале 1960-х гг. путём прямых измерений спомощью автоматических межпланетных станций. Открытие солнечного ветра вместе снакопленными данными о других проявлениях солнечной активности послужилоосновой для исследования физики Солнечно-Земных связей.

Последовательность событий в системе Солнце-Земляможно проследить, наблюдая цепочку явлений, сопровождающих мощную вспышку наСолнце – высшее проявление солнечной активности. Последствия вспышки начинаютсказываться в околоземном пространстве почти одновременно с событиями на Солнце(время распространения электромагнитных волн от Солнца до Земли – чуть больше 8минут). В частности, ультрафиолетовое и рентгеновское излучение вызываетдополнительную ионизацию верхней атмосферы, что приводит к ухудшению или дажеполному прекращению радиосвязи (эффект Деллинджера) на освещённой сторонеЗемли.

Обычно мощная вспышка сопровождается испусканиембольшого количества ускоренных частиц – солнечных космических лучей (СКЛ).Самые энергичные из них начинают приходить к Земле спустя чуть более 10 минпосле максимума вспышки. Повышенный поток СКЛ у Земли может наблюдатьсянесколько десятков часов. Вторжение СКЛ в ионосферу полярных широт вызываетдополнительную ионизацию и, соответственно, ухудшение радиосвязи на короткихволнах. Имеются данные о том, что СКЛ в значительной мере способствуютопустошению озонного слоя Земли. Усиленные потоки СКЛ представляют собой такжеодин из главных источников радиационной опасности для экипажей и оборудованиякосмических кораблей.

Вспышка генерирует мощную ударную волну ивыбрасывает в межпланетное пространство облако плазмы. Ударная волна и облакоплазмы за 1.5-2 суток достигают Земли и вызывают магнитную бурю, понижениеинтенсивности галактических космических лучей, усиление полярных сияний,возмущения ионосферы и так далее.

Имеются статистические данные о том, что через 2-4суток после магнитной бури происходит заметная перестройка барического полятропосферы. Это приводит к увеличению нестабильности атмосферы, нарушениюхарактера циркуляции воздуха (развитию циклонов и др. метеоявлений). Мировыемагнитные бури представляют собой крайнюю степень возмущённости магнитосферы вцелом. Более слабые (но более частые) возмущения, называемые суббурями,развиваются в магнитосфере полярных областей. Ещё более слабые возмущениявозникают вблизи границы магнитосферы с солнечным ветром. Причиной возмущенийпоследних двух типов являются флуктуации мощности солнечного ветра. При этом вмагнитосфере генерируется широкий спектр электромагнитных волн с частотами0,001 – 10,0 Гц, которые свободно доходят до поверхности Земли.

Во время магнитных бурь интенсивность этого низкочастотногоизлучения возрастает в 10-100 раз. Большую роль в геомагнитных возмущенияхиграет межпланетное магнитное поле, особенно его южный компонент,перпендикулярный плоскости эклиптики. Со сменой знака радиального компонентамежпланетного магнитного поля связаны асимметрия потоков СКЛ, вторгающихся вполярные области, изменение направления конвекции магнитосферной плазмы и ряддругих явлений.

Статистически установлена связь между уровнямисолнечной и геомагнитной возмущённости и ходом ряда процессов в биосфере Земли(динамикой популяции животных, эпидемий, эпизоотий, количествомсердечно-сосудистых кризов и др.). Наиболее вероятной причиной такой связиявляются низкочастотные колебания электромагнитного поля Земли. Этоподтверждается лабораторными экспериментами по изучению действияэлектромагнитных полей естественной напряжённости и частоты на млекопитающих.

/>

Рис.2 Схема солнечно-земных связей

Хотя не все звенья цепочки Солнечно-Земных связейодинаково изучены, в общих чертах картина Солнечно-Земных связей представляетсякачественно ясной. Количественное исследование этой сложной проблемы с плохоизвестными (или вообще неизвестными) начальными и граничными условиямизатруднено из-за незнания конкретных физических механизмов, обеспечивающихпередачу энергии между отдельными звеньями.

Наряду с поисками физических механизмов ведутсяисследования информационного аспекта Солнечно-Земных связей. Связи проявляютсядвояко, в зависимости от того, плавно или скачкообразно происходитперераспределение энергии солнечных возмущений внутри магнитосферы. В первомслучае Солнечно-Земные связи проявляются в форме ритмических колебанийгеофизических параметром (11-летних, 27-дневных и др.). Скачкообразныеизменения связывают с так называемым триггерным механизмом, который применим кпроцессам или системам, находящимся в неустойчивом состоянии, близком ккритическому. В этом случае небольшое изменение критического параметра(давления, силы тока, концентрации частиц и т.п.) приводит к качественномуизменению хода данного явления или вызывает новое явление. Для примера можноуказать на явление образования внетропических циклонов при геомагнитныхвозмущениях. Энергия геомагнитного возмущения преобразуется в энергиюинфракрасного излучения. Последнее создаёт небольшой дополнительный разогревтропосферы, в результате которого и развивается её вертикальная неустойчивость.При этом энергия развитой неустойчивости может на два порядка превышать энергиюпервоначального возмущения.

Новым методом исследования Солнечно-Земных связей являютсяактивные эксперименты в магнитосфере и ионосфере по моделированию эффектов,вызываемых солнечной активностью. Для диагностики состояния магнитосферы иионосферы используются пучки электронов, облака натрия или бария (выпускаемые сборта ракеты). Для непосредственного воздействия на ионосферу используютсярадиоволны коротковолнового диапазона. Главное преимущество активныхэкспериментов – возможность контролировать некоторые начальные условия(параметры пучка электронов, мощность и частоту радиоволн и т.п.). Этопозволяет более уверенно судить о физических процессах на заданной высоте, авместе с наблюдениями на других высотах – о механизмемагнитосферно-ионосферного взаимодействия, об условиях генерации низкочастотныхизлучений, о механизме Солнечно-Земных связей в целом. Активные экспериментыимеют также и прикладное значение. Доказана возможность создать искусственныйрадиационный пояс Земли и вызвать полярные сияния, изменять свойства ионосферыи генерировать низкочастотное излучение над заданным районом.

Изучение Солнечно-Земных связей является не толькофундаментальной научной проблемой, но и имеет большое прогностическое значение.Прогнозы состояния магнитосферы и других оболочек Земли крайне необходимы длярешения практических задач в области космонавтики, радиосвязи, транспорта,метеорологии и климатологии, сельского хозяйства, биологии и медицины.


3.Солнечная активность3.1. Важнейшие проявления и индексы солнечнойактивности

Одной из самых замечательных особенностей Солнцаявляются почти периодические, регулярные изменения различных проявленийсолнечной активности, то есть всей совокупности наблюдаемых изменяющихся(быстро или медленно) явлений на Солнце. Это и солнечные пятна – области ссильным магнитным полем и вследствие этого с пониженной температурой, исолнечные вспышки – наиболее мощные и быстроразвивающиеся взрывные процессы,затрагивающие всю солнечную атмосферу над активной областью, и солнечныеволокна – плазменные образования в магнитном поле солнечной атмосферы, имеющиевид вытянутых (до сотен тысяч километров) волоконообразных структур. Когдаволокна выходят на видимый край (лимб) Солнца, можно видеть наиболееграндиозные по масштабам активные и спокойные образования – протуберанцы,отличающиеся богатым разнообразием форм и сложной структурой. Нужно ещеотметить корональные дыры – области в атмосфере Солнца с открытым вмежпланетное пространство магнитным полем. Это своеобразные окна, из которыхвыбрасывается высокоскоростной поток солнечных заряженных частиц.

Солнечные пятна – наиболее известные явления наСолнце. Впервые в телескоп их наблюдал Г. Галилей в 1610 г. Мы не знаем, когдаи как он научился ослаблять яркий солнечный свет, но прекрасные гравюры,изображающие солнечные пятна и опубликованные в 1613г. в его знаменитых письмахо солнечных пятнах, явились первыми систематическими рядами наблюдений.

С этого времени регистрация пятен то проводилась, топрекращалась, то возобновлялась вновь. В конце ХIX столетия два наблюдателя –Г. Шперер в Германии и Е. Маундер в Англии указали на тот факт, что в течение70-летнего периода вплоть до 1716г. пятен на солнечном диске, по-видимому, былоочень мало. Уже в наше время Д. Эдди, заново проанализировав все данные, пришелк выводу, что действительно в этот период был спад солнечной активности,названный Маундеровским минимумом.

К 1843г. после 20-летних наблюдений любительастрономии Г. Швабе из Германии собрал достаточно много данных для того, чтобыпоказать, что число пятен на диске Солнца циклически меняется, достигаяминимума примерно через каждые одиннадцать лет. Р. Вольф из Цюриха собрал всекакие только мог данные о пятнах, систематизировал их, организовал регулярныенаблюдения и предложил оценивать степень активности Солнца специальныминдексом, определяющим меру «запятненности» Солнца, учитывающим какчисло пятен, наблюдавшихся в данный день, так и число групп солнечных пятен надиске Солнца. Этот индекс относительного числа пятен, впоследствии названный«числами Вольфа», начинает свой ряд с 1749 года. Кривая среднегодовыхчисел Вольфа совершенно отчетливо показывает периодические изменения числасолнечных пятен.

Индекс «числа Вольфа» хорошо выдержалиспытание временем, но на современном этапе необходимо измерять солнечнуюактивность количественными методами. Современные солнечные обсерватории ведутрегулярные патрульные наблюдения за Солнцем, используя в качестве мерыактивности оценку площадей солнечных пятен в миллионных долях площади видимойсолнечной полусферы (м.д.п.). Этот индекс в какой-то мере отражает величинумагнитного потока, сосредоточенного в пятнах, через поверхность Солнца.

Группы солнечных пятен со всеми сопутствующимиявлениями являются частями активных областей. Развитая активная областьвключает в себя факельную площадку с группой солнечных пятен по обе сторонылинии раздела полярности магнитного поля, на которой часто располагаетсяволокно. Всему этому сопутствует развитие корональной конденсации, плотностьвещества в которой по крайней мере в несколько раз выше плотности окружающейсреды. Все эти явления объединены интенсивным магнитным полем, достигающимвеличины нескольких тысяч гаусс на уровне фотосферы.

Наиболее четко границы активной области определяютсяпо хромосферной линии ионизованного кальция. Поэтому был введен ежедневныйкальциевый индекс, который учитывает площади и мощности всех активных областей.

Самое сильное проявление солнечной активности,влияющее на Землю, – солнечные вспышки. Они развиваются в активных областях сосложным строением магнитного поля и затрагивают всю толщу солнечной атмосферы.Энергия большой солнечной вспышки достигает огромной величины, сравнимой сколичеством солнечной энергии, получаемой нашей планетой в течение целого года.Это приблизительно в 100 раз больше всей тепловой энергии, которую можно былобы получить при сжигании всех разведанных запасов нефти, газа и угля. В то жевремя это энергия, испускаемая всем Солнцем за одну двадцатую долю секунды, смощностью, не превышающей сотых долей процента от мощности полного излучениянашей звезды. Во вспышечно-активных областях основная последовательностьвспышек большой и средней мощности происходит за ограниченный интервал времени(40-60 часов), в то время как малые вспышки и уярчения наблюдаются практическипостоянно. Это приводит к подъему общего фона электромагнитного излученияСолнца. Поэтому для оценки солнечной активности, связанной со вспышками, сталиприменять специальные индексы, напрямую связанные с реальными потокамиэлектромагнитного излучения. По величине потока радиоизлучения на волне 10.7 см(частота 2800 МГц) в 1963 г. введен индекс F10.7. Он измеряется в солнечныхединицах потока (с.е.п.), причем 1 с.е.п. = 10-22 Вт/(м2·Гц). Индекс F10.7хорошо соответствует изменениям суммарной площади солнечных пятен и количествувспышек во всех активных областях. Для статистических исследований в основномиспользуются среднемесячные значения.

С развитием спутниковых исследований Солнцапоявилась возможность прямых измерений потока рентгеновского излучения вотдельных диапазонах.

С 1976 года регулярно измеряется ежедневное фоновоезначение потока мягкого рентгеновского излучения в диапазоне 1-8 A (12.5-1кэВ). Соответствующий индекс обозначается прописной латинской буквой (A, B, C,M, X), характеризующей порядок величины потока в диапазоне 1-8 A (10-8 Вт/м2,10-7 и так далее) с последующим числом в пределах от 1 до 9.9, дающим самозначение потока. Так, например, M2.5 означает уровень потока 2.5·10-5. В итогеполучается следующая шкала оценок:

А(1-9) = (1-9)·10-8 Вт/м2

В(1-9) = (1-9)·10-7

С(1-9) = (1-9)·10-6

М(1-9) = (1-9)·10-5

Х(1-n) = (1-n)·10-4

Этот фон изменяется от величин А1 в минимумесолнечной активности до С5 в максимуме. Эта же система применяется дляобозначения рентгеновского балла солнечной вспышки. Максимальный балл Х20 =20·10-4 Вт/м2 зарегистрирован во вспышке 16 августа 1989 года.

В последнее время стало использоваться в видеиндекса, характеризующего степень вспышечной активности Солнца, количествосолнечных вспышек за месяц. Этот индекс может быть использован с 1964 года,когда была введена применяющаяся сейчас система определения балльностисолнечной вспышки в оптическом диапазоне.

3.2. Циклы солнечной активности

Солнечная активность в числах Вольфа и, каквыяснилось позже, и в других индексах, имеет циклический характер со среднейпродолжительностью цикла в 11.2 года. Нумерация солнечных циклов начинается стого момента, когда начались регулярные ежедневные наблюдения числа пятен.Эпоха, когда количество активных областей бывает наибольшим, называетсямаксимумом солнечного цикла, а когда их почти нет – минимумом. За последние 80лет течение цикла несколько ускорилось и средняя продолжительность цикловуменьшилась примерно до 10.5 лет. За последние 250 лет самый короткий периодбыл равен 9 годам, а самый длинный 13.5 лет. Другими словами, поведениесолнечного цикла регулярно лишь в среднем. В подъеме и спаде солнечных цикловсуществует некоторая закономерность. Возможно, это указывает на существованиеболее длительного цикла, равного примерно 80-90 годам. Несмотря на различнуюдлительность отдельных циклов, каждому из них свойственны общие закономерности.Так, чем интенсивнее цикл, тем короче ветвь роста и тем длиннее ветвь спада, нодля циклов малой интенсивности как раз наоборот – длина ветви роста превышаетдлину ветви спада. В эпоху минимума в течение некоторого времени пятен наСолнце, как правило, нет. Затем они начинают появляться далеко от экватора наширотах ±40°. Одновременно с возрастанием числа солнечных пятен сами пятнамигрируют в направлении солнечного экватора, который наклонен к плоскости орбитыЗемли (то есть к эклиптике) под углом в 7°. Г.Шперер был первым, кто исследовалэти изменения с широтой. Он и Р.Кэррингтон – английский астроном-любитель –провели большие серии наблюдений периодов обращения пятен и установили тотфакт, что Солнце не вращается как твердое тело – на широте 30°, например,период обращения пятен вокруг Солнца на 7% больше, чем на экваторе.

К концу цикла пятна в основном появляются вблизишироты ±5°. В это время на высоких широтах уже могут появляться пятна новогоцикла.

В 1908г. Д.Хейл открыл, что солнечные пятна обладаютсильным магнитным полем. Более поздние измерения магнитного поля в группах,состоящих из двух солнечных пятен, показали, что эти два пятна имеютпротивоположные магнитные полярности, указывая, что силовые линии магнитногополя выходят из одного пятна и входят в другое. В течение одного солнечногоцикла в одной полусфере (северной или южной) ведущее пятно (по направлениювращения Солнца) всегда одной и той же полярности. По другую сторону экватораполярность ведущего пятна противоположная. Такая ситуация сохраняется в течениевсего текущего цикла, а затем, когда начинается новый цикл, полярности ведущихпятен меняются. Первоначальная картина магнитных полярностей таким образомвосстанавливается через 22 года, определяя магнитный цикл Солнца. Это означает,что полный магнитный цикл Солнца состоит из двух одиннадцатилетних – четного инечетного, причем четный цикл обычно меньше нечетного.

Одиннадцатилетней цикличностью обладают многиедругие характеристики активных образований на Солнце – площадь пятен, частота иколичество вспышек, количество волокон (и соответственно протуберанцев), атакже форма короны. В эпоху минимума солнечная корона имеет вытянутую форму,которую придают ей длинные лучи, искривленные в направлении вдоль экватора. Уполюсов наблюдаются характерные короткие лучи – «полярные щетки». Вовремя максимума форма короны округлая, благодаря большому количеству прямыхрадиальных лучей.

3.3. Влияние Солнечной активности на человека

В последние годы всё чаще говорится о солнечнойактивности, магнитных бурях и их влиянии на людей. Так как солнечная активностьнарастает, то вопрос о влиянии этого явления на здоровье становится вдостаточной степени актуальным.

Всё на Земле зависит от Солнца, поставляющего ейзначительную часть энергии. Спокойное Солнце (при отсутствии на его поверхностипятен, протуберанцев, вспышек) характеризуется постоянством во времениэлектромагнитного излучения во всём его спектральном диапазоне, включающемрентгеновские лучи, ультрафиолетовые волны, видимый спектр, инфракрасные лучи,лучи радиодиапазонов, а также постоянством во времени так называемогосолнечного ветра – слабого потока электронов, протонов, ядер гелия,представляющего собой радиальное истечение плазмы солнечной короны вмежпланетное пространство.

Магнитное поле планет (в том числе Земли) служитзащитой от солнечного ветра, но часть заряженных частиц способно проникатьвнутрь магнитосферы Земли. Это происходит в основном в высоких широтах, гдеимеются две так называемые воронки: одна в Северном, другая в Южном полушариях.Взаимодействие этих заряженных частиц с атомами и молекулами атмосферных газоввызывает свечение, которое называется северным сиянием. Энергия, приходящая ввиде этих частиц, далее распределяется в различных процессах вокруг всегоземного шара, в результате чего происходят изменения в атмосфере и ионосфере навсех широтах и долготах. Но эти изменения на средних и низких широтахпроисходят спустя определённое время после событий в высоких широтах, и последствияих в разных областях, на разных широтах и в разное время различны. Поэтомуимеется значительное многообразие последствий вторжения частиц солнечного ветрав зависимости от региона.

Волновое излучение Солнца распространяетсяпрямолинейно со скоростью 300 тыс. км/сек и доходит до Земли за 8 минут.Молекулы и атомы атмосферных газов поглощают и рассеивают волновое излучениеСолнца избирательно (на определённых частотах). Периодически, с ритмомприблизительно 11 лет, происходит усиление солнечной активности (возникаютсолнечные пятна, хромосферные вспышки, протуберанцы в короне Солнца). В этовремя усиливается волновое солнечное излучение на разных частотах, из солнечнойатмосферы выбрасываются в межпланетное пространство потоки электронов,протонов, ядер гелия, энергия и скорость которых много больше, чем энергия искорость частиц солнечного ветра. Этот поток частиц распространяется вмежпланетном пространстве наподобие поршня. Через определённое время (12–24часа) этот поршень достигает орбиты Земли. Под его давлением магнитосфера Землина дневной стороне сжимается в 2 раза и боле (с 10 радиусов Земли в норме до3–4х), что ведёт к увеличению напряжённости магнитного поля Земли. Такначинается мировая магнитная буря.

Период, когда магнитное поле увеличивается,называется начальной фазой магнитной бури и продолжается 4–6 часов. Далеемагнитное поле возвращается к норме, а затем его величина начинает уменьшаться,так как поршень солнечного корпускулярного потока уже прошёл за пределы Земноймагнитосферы, а процессы внутри самой магнитосферы привели к уменьшениюнапряжённости магнитного поля. Этот период пониженного магнитного поляназывается главной фазой мировой магнитной бури и длится 10–15 часов. Послеглавной фазы магнитной бури следует восстановительная (несколько часов), когдамагнитное поле Земли восстанавливает свою величину. В каждом регионе возмущениемагнитного поля происходит по-разному.

За последние годы стало понятно, что на человекадействует целый ряд космических факторов, вызывающих изменения в магнитосферепланеты в результате воздействия на неё солнечных корпускулярных потоков. Аименно:

1.      Инфразвук, представляющий собой акустические колебания очень низкойчастоты. Он возникает в областях полярных сияний, в высоких широтах ираспространяется на все широты и долготы, то есть является глобальным явлением.Через 4–6 часов от начала мировой магнитной бури плавно увеличивается амплитудаколебаний на средних широтах. После достижения максимума она постепенноуменьшается в течение нескольких часов. Инфразвук генерируется не только приполярных сияниях, но и при ураганах, землетрясениях, вулканических изверженияхтак, что в атмосфере существует постоянный фон этих колебаний, на которыйнакладываются колебания, связанные с магнитной бурей.

2.      Микропульсации или короткопериодические колебания магнитного поля Земли(с частотами от нескольких герц до нескольких кГц). Микропульсации с частотойот 0,01 до 10 Гц действуют на биологические системы, в частности на нервнуюсистему человека (2–3 Гц), увеличивая время реакции на возмущающий сигнал,влияют на психику (1 Гц), вызывая тоску без видимых причин, страх, панику. Сними также связывают увеличение частоты заболеваемости и осложнений со сторонысердечно–сосудистой системы.

3.      Также в это время меняется интенсивность ультрафиолетового излучения,приходящего к поверхности Земли из–за изменения озонового слоя в высокихширотах в результате действия на него ускоренных частиц.

Выбрасываемые из Солнца потоки очень разнообразны.Различны и условия в межпланетном пространстве, которое они преодолевают,поэтому нет строго одинаковых магнитных бурь. Каждая имеет своё лицо,отличается не только силой, интенсивностью, но и особенностями развитияотдельных процессов. Таким образом, следует иметь в виду, что понятие «магнитнаябуря»  в данной проблеме действия космоса на здоровье является своего родасобирательным образом.

Влияние солнечной активности на возникновениезаболеваний установил ещё в 20-х годах А.Л.Чижевский. Его считаютосновоположником науки гелиобиологии. С тех пор проводятся исследования,накапливаются научные данные, подтверждающие влияние солнечных и магнитных бурьна здоровье. Замечено, что ухудшение состояния больных максимально проявляется,во-первых, сразу после солнечной вспышки и, во-вторых, – с началом магнитнойбури. Это объясняется тем, что спустя примерно 8 минут от начала солнечнойвспышки солнечный свет (а также рентгеновское излучение) достигают атмосферыЗемли и вызывают там процессы, которые влияют на функционирование организма, апримерно через сутки начинается сама магнитосферная буря Земли.

Из всех заболеваний, которые подвержены воздействиюмагнитосферных бурь, сердечно–сосудистые были выделены, прежде всего, посколькуих связь с солнечной и магнитной активностью была наиболее очевидной. Проводилисьсопоставления зависимости количества и тяжести сердечно–сосудистых заболеванийот многих факторов внешней среды (атмосферное давление, температура воздуха,осадки, облачность, ионизация, радиационный режим и так далее), но достовернаяи устойчивая связь сердечно–сосудистых заболеваний выявляется именно схромосферными вспышками и геомагнитными бурями.

Во время магнитных бурь проявлялись субъективныесимптомы ухудшения состояния больных, учащались случаи повышения артериальногодавления, ухудшалось коронарное кровообращение, что сопровождалосьотрицательной динамикой ЭКГ. Исследования показали, что в день, когда на Солнцепроисходит вспышка, число случаев инфаркта миокарда увеличивается. Онодостигает максимума на следующий день после вспышки (примерно в 2 раза большепо сравнению с магнитоспокойными днями). В этот же день начинаетсямагнитосферная буря, вызванная вспышкой.

Исследования сердечного ритма показали, что слабыевозмущения магнитного поля Земли не вызывали увеличения числа нарушенийсердечного ритма. Но в дни с умеренными и сильными геомагнитными буряминарушения ритма сердца происходят чаще, чем при отсутствии магнитных бурь. Этоотносится как к наблюдениям в состоянии покоя, так и при физических нагрузках.

Наблюдения за больными гипертонической болезньюпоказали, что часть больных реагировала за сутки до наступления магнитной бури.Другие чувствовали ухудшение самочувствия в начале, середине или по окончаниигеомагнитной бури. В начале и на протяжении бури увеличивалось систолическоедавление (приблизительно на 10 – 20%), иногда в конце, а также в продолжениепервых суток после её окончания увеличивалось как систолическое, так идиастолическое артериальное давление. Только на вторые сутки после буриартериальное давление у больных стабилизировалось.

Проведённые исследования показали, что наиболеепагубно на больных действует буря в её начальный период. Анализ многочисленныхмедицинских данных вывел также сезонный ход ухудшения здоровья во времямагнитных бурь; он характеризуется наибольшим ухудшением в весеннееравноденствие, когда увеличивается число и тяжесть сосудистых катастроф (вчастности, инфарктов миокарда).

Выявлена связь солнечной активности и сфункционированием других систем организма, с онкозаболеваниями. В частности,изучалась заболеваемость раком в Туркмении за время одного цикла солнечнойактивности. Было установлено, что в годы снижения солнечной активностизаболеваемость злокачественными опухолями возрастала. Наибольшая заболеваемостьраком имела место в период спокойного Солнца, наименьшая – при самой высокойсолнечной активности. Предполагают, что это связано с тормозящим действиемсолнечной активности на малодифференцированные клеточные элементы, в том числена раковые клетки.

Во время магнитной бури чаще начинаются преждевременныероды, а к концу бури увеличивается число быстрых родов. Учёные также пришли квыводу, что уровень солнечной активности в год рождения ребёнка существенноотражается на его конституционных особенностях.

Исследованиями в разных странах на большом фактическомматериале было показано, что число несчастных случаев и травматизма натранспорте увеличивается во время солнечных и магнитных бурь, что объясняетсяизменениями деятельности центральной нервной системы. При этом увеличиваетсявремя реакции на внешние световой и звуковой сигналы, появляетсязаторможенность, медлительность, ухудшается сообразительность, увеличиваетсявероятность принятия неверных решений.

Проводились наблюдения влияния магнитных и солнечныхбурь на больных, страдающих психическими заболеваниями, в частности,маниакально–депрессивным синдромом. Было установлено, что у них при высокойсолнечной активности преобладали маниакальные фазы, а при низкой –депрессивные. Прослеживалась чёткая связь между обращаемостью в психиатрическиелечебницы и возмущённостью магнитного поля Земли. В такие дни увеличиваетсяколичество случаев суицида, что анализировалось по данным вызовов СМП.

Необходимо отметить, что больной и здоровый организмпо-разному реагирует на изменения космических и геофизических условий. Убольных ослабленных, утомлённых, эмоционально неустойчивых лиц в дни,характеризующиеся изменением космических и геофизических условий, ухудшаютсяпоказатели энергетики, иммунологической защиты, состояния различныхфизиологических систем организма, появляется психическое напряжение.    Апсихологически и физически здоровый организм оказывается в состоянииперестроить свои внутренние процессы в соответствии с изменившимися условиямивнешней среды. При этом активируется иммунная система, соответственноперестраиваются нервные процессы и эндокринная система; сохраняется или дажеувеличивается работоспособность. Субъективно это воспринимается здоровымчеловеком как улучшение самочувствия, подъём настроения.

Рассматривая психоэмоциональные проявления в периодыкосмических и геофизических возмущений, необходимо сказать о важном аспектеуправления мышлением и психоэмоцианальным состоянием. Отмечено, чтопсихоэмоциональный настрой на творческий труд является мощным стимуломактивности внутренних резервов организма, позволяющим легче переноситьэкстремальные воздействия природных факторов. Наблюдения не одного поколенияучёных говорят о том, что человек, находящийся в состоянии творческого подъёма,становится малочувствительным к любым воздействиям болезнетворных факторов.

Влияние Солнечной Активности на ребенка. Известно,что любая нагрузка даётся детям большим напряжением психических, эмоциональныхи физических функций. Во время экстремальных космических и геофизическихситуаций страдает энергетика ребёнка, развиваются функциональные расстройствасо стороны нервной, эндокринной, сердечно–сосудистой, дыхательной и другихсистем. Ребёнок ощущает дискомфорт, который не может объяснить. Появляютсянарушения сна, беспокойство, плаксивость, теряется аппетит. Иногда можетподниматься температура. После окончания экстремальной ситуации всё приходит внорму, и в этом случае прибегать к лечению неизвестной болезни не нужно.Лекарственная терапия детей, прореагировавших на изменение геомагнитнойобстановки, не оправдана и может иметь неблагоприятные последствия. В это времяребёнку больше необходимо внимание близких людей. У детей в такие моменты можетпоявиться повышенная возбудимость, нарушение внимания, некоторые становятсяагрессивными, раздражительными, обидчивыми. Ребёнок может более медленновыполнять школьную работу. Непонимание состояния детей в такие периоды состороны родителей, воспитателей, учителей усугубляет отрицательныйэмоциональный фон ребёнка. Могут возникать конфликтные ситуации. Чуткое отношениек ребёнку, поддержка в преодолении психологического и физического дискомфорта –наиболее реальный путь к достижению гармоничного развития детей. Ещё большетрудностей может быть при совпадении повышенной геомагнитной активности сначалом учебного года. В этой ситуации, как показывают наблюдения учёных,помогает творческое начало. Другими словами, учебный материал, методика егопреподнесения должны вызывать у ребёнка интерес к познанию нового. А этоприведёт к удовлетворению потребности в творческой деятельности и станетисточником радости. Освоение школьного материала должно быть направлено большене на механическое запоминание, а на обучение творческого осмысления ииспользования знаний.

Имеются индивидуальные различия чувствительностичеловека к воздействию возмущений геомагнитного поля. Так, люди, рождённые впериод активного Солнца, менее чувствительны к магнитным бурям. Всё большеданных свидетельствует о том, что сила фактора внешней среды в период развитиябеременности, а также изменения в самом организме матери определяетустойчивость будущего человека к тем или иным экстремальным условиям исклонность к определённым заболеваниям. Это позволяет предположить, что силавоздействия космических, геофизических и других факторов, их соотношение и ритмвоздействия на организм беременной женщины как бы заводят внутренниебиологические часы каждого из нас.

Результаты научных наблюдений за солнечнойактивностью в течение последних 170 лет позволяют отнести максимум 11–летнегоцикла в 2001г. к самому мощному за этот период. Он совпадает с вхождением вмаксимум 576 летнего цикла противостояния больших планет в 2000г., чтопозволяет учёным предположить усиление психопатогенного космическоговоздействия на биосферу в 2000–2001гг., а далее в 2004–2006гг. вызвать наибольшееусиление сейсмической активности Земли в новейшей истории.


Заключение

Солнце освещает и согревает нашу планету, без этогобыла бы невозможна жизнь на ней не только человека, но даже микроорганизмов.Солнце – главный (хотя и не единственный) двигатель происходящих на Землепроцессов. Но не только те­пло и свет получает Земля от Солнца. Различные видысолнечного излучения и по­токи частиц оказывают постоянное влияние на её жизнь.

Солнце посылает на Землю  электромагнитные волнывсех областей спектра – от многокилометровых радиоволн до гамма-лучей.Окрестностей Земли достигают также заряжённые частицы разных энергий – каквысоких (солнечные космические лучи), так и низких и средних (потоки солнечноговетра, выбросы от вспышек). На­конец, Солнце испускает мощный потокэлементарных частиц – нейтрино. Однако воздействие  последних на земныепроцессы пренебрежимо мало: для этих частиц земной шар прозрачен, и онисвободно сквозь него пролетают.

Только очень малая часть заряженных частиц измежпланетного пространства попадает в атмосферу Земли (остальные отклоняет илизадерживает геомагнитное поле). Но их энергии достаточно для того чтобы вызватьполярные сияния и возму­щения магнитного поля нашей планеты, все это неизбежновлияет на все живое и возможно неживое на планете Земля.


Литература:

1.         Чижевский А.Л. «Земное эхо солнечных бурь»: М., Мысль 1976г.

2.         Мирошниченко Л.И. «Солнечная активность и земля»: М., Наука 1981г.

3.         Широкова Е. «В плену солнечных бурь» // Камчатское Время 26.04.2001г.

troyka.iks.ru/kv/archive/26_04_2001/7.shtml

4.         Кауров Э. «Человек, Солнце и Магнитные Бури» // «Астрономия»РАН.   19.01.2000г. science.ng.ru/astronomy/2000-01-19/4_magnetism.html

5.         Короновский Н.В. «Магнитное поле геологического прошлого земли» // СОЖ,1996г. №6

6.         Воронов, Гречнева «Основы современного естествознания»: М. Учебноепособие.

еще рефераты
Еще работы по астрономии