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

Курсовая работа

по курсу «КонцепцииСовременного Естествознания»

Тема: «Солнечно-Земные Связи и Их Влияние На Человека»

Выполнил:

студент группы У-11

БурыхД. Г.

Научныйруководитель:

Доц., к.х.н.

ЖеребВ.П.

г. Красноярск, 2002 г.

БурыхД.Г., студент группы У-11.

«Солнечно-ЗемныеСвязи и их влияние на человека» — курсовая работа по дисциплине «Концепции СовременногоЕстествознания». – Красноярск: САА – ИФБ, 2002г. – 27 листов.

Вкурсовой работе представлены общие сведения о Солнце, его характеристики, а также процессы происходящие на Солнце, а именно, Солнечная активность: солнечные пятна,солнечные вспышки и солнечные волокна. Их влияние на Землю, а в частностичеловека. Курсовая работа составлена на основе обзора доступной литературы.

Вкурсовой работе содержится 2 рисунка и список литературы из 6 наименованийисточников.

Содержание

TOC o «1-2» f … PAGEREF _Toc4693761 h

1. Наша звезда – Солнце… PAGEREF _Toc4693762 h

1.1. Характеристика Солнца… PAGEREF _Toc4693763 h 5

1.2. Строение Солнца… PAGEREF _Toc4693764 h 6

2. Солнечно – Земные Связи (Физическийаспект)… PAGEREF _Toc4693765 h

3. Солнечная активность… PAGEREF _Toc4693766 h 3

3.1. Важнейшие проявления ииндексы солнечной активности… PAGEREF _Toc4693767 h 13

3.2. Циклы солнечной активности… PAGEREF _Toc4693768 h 16

3.3. Влияние Солнечной активностина человека… PAGEREF _Toc4693769 h 18

Заключение… PAGEREF _Toc4693770 h

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 нашупланету комфортной для обитающих на ней живых существ. Даже относительномизерные изменения потока энергии, передаваемой Солнцем Земле, которыепроисходят при солнечных вспышках, существенно сказываются на земных условиях.С другой стороны, Солнце по своим свойствам является типичной для своего классазвездой, и постигая процессы, происходящие на Солнце, мы лучше понимаем и то,что творится на очень далеких от нас звездах.

Астрономическими методами было измерено, что орбитаЗемли удалена от Солнца в среднем на r=150 миллионов километров. Эта орбита имеет формулу эллипса, такчто в разные моменты времени расстояние от Земли до Солнца несколькоизменяется; меняется и скорость движения Земли по ее орбите. Как известно,период обращения Земли вокруг Солнца равно одномуг., точнее, 365,2522 суток.Ближе всего к Солнцу Земля подходит в январе, и в этот же период скоростьдвижения Земли по ее орбите максимальна, хотя вариации скорости (в среднем 35км/с) и расстояния между Землей и Солнцем очень невелики (1,7%). Угловой размерСолнца, видимый с Земли, составляет в среднем a=32,05 угловых минут. Радиус Солнцасоставляет 697 тысяч километров. Масса Солнца 2*1030 кг. Средняяплотность Солнца составляет 1,41*103 кг/м3, т.е. в 1,41раза больше плотности воды. Однако распределение плотности по глубине Солнцанеоднородно, и величина средней плотности не очень показательна. С другойстороны, вспомнив, до каких чудовищных величин возрастает давление на большихглубинах земных океанов, мы качественно поймем, что происходит с давлением иплотностью по мере приближения к центру Солнца (плотность солнечного вещества –газа – прямо зависит 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 наСолнце, а уже потом обнаружен на Земле. Состоит солнце примерно на ¾ из водорода, на ¼ изгелия, 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 поля в 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 Схемасолнечно-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 солнечной активности

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.

2.

3.

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 космосана здоровье является своего рода собирательным 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

еще рефераты

Еще работы по астрономии

Реферат по астрономии

Черные дыры

29 Августа 2013

Реферат по астрономии

Затменно-переменные звёзды и возможности их наблюдений любителями астрономии

29 Августа 2013

Реферат по астрономии

Строение и эволюция звезд и планет

29 Августа 2013

Реферат по астрономии

Эволюция Вселенной

29 Августа 2013