Реферат: Солнечная активность. Солнечно-земные связи
<img src="/cache/referats/13313/image002.jpg" v:shapes="_x0000_i1025">Солнечнаяактивность.Надо признать, что на поставленныйв заголовке вопрос всё ещё нет чёткого ответа. По всей видимости, солнечнаяактивность – результат сложного взаимодействия плазмы солнечной атмосферы,присутствующих в ней магнитных полей, конвективных движений и дифференциальноговращения солнца. Проявления солнечной активности тесно связаны с магнитнымисвойствами солнечной плазмы. Возникновение активной области начинается спостепенного увеличения магнитного потока в некоторой области фотосферы. Всоответствующих местах хромосферы вскоре после этого наблюдается увеличениеяркости в линиях водорода и кальция. Такие области называются флоккулами.Примерно в тех же участках на Солнце в фотосфере (т.е. несколько глубже) приэтом также наблюдается увеличение яркости в белом (видимом) свете – факелы.Увеличение энергии, выделяющейся из области факела и флоккула, являетсяследствием увеличившейся до нескольких десятков эрстед напряжённости магнитногополя.
<img src="/cache/referats/13313/image004.jpg" align=«left» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1026">Через 1-2дня после появления флоккула в активной области возникают солнечные пятна ввиде маленьких чёрных точек – пор. Многие из них вскоре исчезают, и лишьотдельные поры за 2 – 3 дня превращаются в крупные тёмные образования. Типичноесолнечное пятно имеет размеры в несколько десятков тысяч километров и состоитиз тёмной центральной части – тени и волокнистой полутени. Важнейшаяособенность пятен – наличие в них сильных магнитных полей, достигающих вобласти тени наибольшей напряжённости, в несколько тысяч эрстед. В целом пятнопредставляет собой выходящую в фотосферу трубку силовых линий магнитного поля,целиком заполняющих одну или несколько ячеек хромосферной сетки. Верхняя частьтрубки расширяется, и силовые линии в ней расходятся, как колосья в снопе.Поэтому вокруг тени магнитные силовые линии принимают направление близкое кгоризонтальному. Полное, суммарное давление в пятне включает в себя давлениемагнитного поля и уравновешивается давлением окружающей фотосферы, поэтомугазовое давление в пятне оказывается меньшим чем в фотосфере. Магнитное полекак бы расширяет пятно изнутри. Кроме того магнитное поле подавляетконвективное движения газа, переносящие энергию из глубины вверх. Вследствиеэтого в области пятна температура оказывается меньше примерно на 1000 К. Пятнокак бы охлаждённая и скованная магнитным полем яма в солнечной фотосфере.
Большейчастью пятна возникают целыми группами, в которых, однако, выделяются двабольших пятна. Одно, небольшое, — на западе, а другое, чуть поменьше, — навостоке. Вокруг и между ними часто бывает множество мелких пятен. Такая группапятен называется биполярной, потому что у обоих больших пятен всегдапротивоположная полярность магнитного поля. Они как бы связаны с одной и той жетрубкой силовых линий магнитного поля, которая в виде гигантской петли вынырнулаиз-под фотосферы, оставив концы где-то в ненаблюдаемых, глубоких слоях. Топятно, которое соответствует выходу магнитного поля из фотосферы имеет севернуюполярность, в области которого силовые линии входят обратно под фотосферу, — южную.
Самоемощное проявление солнечной активности – это вспышки. Они происходят всравнительно небольших областях хромосферы и короны, расположенных над группамисолнечных пятен. По своей сути вспышка – это взрыв, вызванный внезапным сжатиемсолнечной плазмы. Сжатие происходит под давлением магнитного поля и приводит кобразованию длинного плазменного жгута или ленты. Длинна такого образованиясоставляет десятки и даже сотни тысяч километров. Общее количество энергии,выделяющееся в результате взрыва, может составлять в зависимости от его силы от1023 до 1025 Дж. Продолжается вспышка обычно около часа.
<img src="/cache/referats/13313/image006.jpg" align=«left» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1027">Мощностьэнерговыделения 1 гр. вещества в области вспышки в среднем в 1012раз больше, чем мощность энерговыделения 1 гр. вещества всего Солнца. Этоговорит о том, что источник энергии вспышек отличается от источника энергиивсего Солнца. Хотя детально физические процессы, приводящие к возникновениювспышек, ещё не изучены, ясно, что они имеют электромагнитную природу. Основнойжгут вспышки обычно располагается вдоль нейтральной линии магнитного поля –направления, разделяющего области различной полярности. При некоторых условияхвозникает неустойчивость, магнитные поля вблизи нейтральной линии сильносближаются, сливаются и нейтрализуются(аннигилируют). При этом энергия магнитного поля переходит в другие формы: визлучение, тепло и кинетическую энергию движущихся газов. В электромагнитноеизлучение переходит примерно половина всей энергии. Это излучение можетнаблюдаться в видимых, ультрафиолетовых, рентгеновских лучах и даже гамма-лучах.Особенно много энергии излучается в красной спектральной линии водорода, вкоторой вспышки чаще всего и наблюдают при помощи узкополосных светофильтров.Энергия, излучаемая вспышкой в коротковолновой области спектра, состоит изультрафиолетовых рентгеновских лучей. Эти лучи испускаются очень сильноионизованными атомами. Например, во время некоторых вспышек наблюдалосьрентгеновское излучение, характерное для атома железа, лишённого 25 электронов,которые, по сути дела, представляет собой атомное ядро, обладающее подобноводороду, только одним электроном!
Другаяполовина энергии вспышки идёт на ускорение, иногда до релятивистских скоростей,элементарных частиц, главным образом электронов и протонов. Поток таки частицдобавляется во время вспышек к общему потоку космических лучей, наблюдаемыхвблизи Земли. Сталкиваясь с другими атомами, энергичные ядра вызывают ихнеобычайно сильную ионизацию, а в некоторых случаях проникает даже черезэлектронные оболочки атмов и приводят к ядернымпревращениям, сопровождающимся испусканием гамма-квантов. Как и всякий сильныйвзрыв, вспышка порождает ударную волну, распространяющуюся как вверх в корону, так и горизонтально вдольповерхностных слоев солнечной атмосферы. Излучение солнечных вспышек оказываетособо сильное воздействие на верхние слои земной атмосферы и ионосферу иприводит к возникновению целого комплекса геофизических явлений.
Наиболееграндиозными образованьями в солнечнойатмосфере являются протуберанцы – сравнительно плотные облака газов, возникающиев солнечной короне или выбрасываемые в нее из хромосферы. Типичный протуберанецимеет вид гигантской светящейся арки, опирающейся на хромосферу и образованнойструями и потоками более плотного и холодного, чем окружающая корона, вещества.Иногда это вещество удерживается прогнувшимися под его тяжестью силовымилиниями магнитного поля, а иногда медленно стекает вдоль магнитных силовыхлиний. Имеется множество различных типов протуберанцев. Некоторые из них, такназываемые эруптивные протуберанцы, связаны с взрывоподобными выбросамивещества из хромосферы в корону.
Областина Солнце, в которых наблюдаются проявления солнечной активности, называютсяцентрами солнечной активности.
Общаяактивность Солнца, характеризуемая количеством и силой проявления центровсолнечной активности, периодически изменяется. Существует множество различныхудобных способов количественно оценивать уровень солнечной активности. Обычнопользуются наиболее простым и раньше всех введенным индексом солнечнойактивности – числами Вольфа W. ЧислаВольфа пропорциональны сумме полного числа пятен, наблюдаемых в данный моментна Солнце (f), иудесятеренного числа групп, которые они образуют (g). Таким образом, W=k(f+10g), где k–коэффициент, учитывающий качество инструмента и производимых с его помощьюнаблюдений. Эпоху, когда количество центров активности наибольшее, считаютмаксимумом солнечной активности, а когда их совсем нет или почти совсем нет –минимумом. Максимумы и минимумы чередуются в среднем с периодом 11 лет. Этосоставляет так называемый одиннадцатилетний цикл солнечной активности.
<img src="/cache/referats/13313/image008.jpg" align=«left» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1028">Солнечно-земныесвязи.Ужепервые автоматические космические аппараты, вышедшие за пределы атмосферыЗемли, обнаружили в межпланетном пространстве поток исходящих от Солнцазаряженных частиц – протонов, электронов, a-частиц. Этот поток, обтекающий Землю с сверхзвуковымискоростями 400 – 800 км/с, получил название «солнечного ветра». Частицысолнечного ветра, вытекающие из одного и того же места Солнца, связаны друг сдругом. Из-за вращения Солнца магнитные силовые линии межпланетного поля, вдолькоторых распространяется солнечный ветер, зависящий от уровня солнечнойактивности, позволил объяснить детали некоторых процессов. Стало гораздо яснее,например, почему солнечные вспышки сопровождаются увеличением числа полярныхсияний, магнитными бурями, нарушением радиосвязи. Появился ключ к пониманиютого, каким образом солнечная деятельность может влиять на погоду, а вместе стем на растительность и жизнедеятельность человеческого организма.
Самособой разумеется, что длительный срок своего развития человеческий организмприспособился к изменениям солнечной активности. Мы недаром называем Солнцеисточником жизни. И совершенно неправильно думать, что солнечная активностьпредставляет для человечества какую-то угрозу. Однако вполне резонно, чтоизменение солнечной активизации естественных процессов, с точки зрения людей,как полезных, так и вредных.
<span Times New Roman",«serif»">Солнце влияет на следующие факторы:
·<span Times New Roman"">
<span Times New Roman",«serif»">эпидемиологическуюобстановку на Земле;·<span Times New Roman"">
<span Times New Roman",«serif»">количестворазного рода стихийных бедствий (тайфуны, землетрясения, наводнения и т. д.);·<span Times New Roman"">
<span Times New Roman",«serif»">на количествоавтомобильных и железнодорожных аварий.<span Times New Roman",«serif»">Максимум всего этого приходится на годы активногоСолнца.
Например, замечена связь роста солнечной активностис вспышками эпидемий некоторых болезней. Одно из более интересных исследованийв этой области принадлежит советскому учёному А.Л. Чижевскому. Он собралподробные сведения о периодичности эпидемических заболеваний и сопоставил их сданными о солнечной активности. На основании выведенной связи А.Л. Чижевский в1929 году предпринял попытку предсказать некоторые эпидемии на 35 лет вперёд.Результаты его прогноза поразительны. Семь из восьми предсказанных Чижевскимэпидемий гриппа действительно произошли.
Изучениявоздействия солнечной активности на атмосферу Земли поможет уяснить, какимпутём воздействует Солнце на человеческий организм. Эти знания в свою оче6редьпомогут улучшить условия жизни человека, помогут профилактике заболеваний,правильной постановки медицинских исследований.
Дляастрономов и геофизиков в наши дни нет сомнений, что важные солнечно-земныесвязи существуют. Их влияние может быть различно в зависимости от состояниясолнечной активности, и от положения Земли относительно Солнца.
Смерчии ураганы рождаются в атмосфере из-за неодинакового разогрева отдельных еёучастков. Они чаще всего появляются в определённые сезоны. Такого рода явленияпрямо – самым непосредственным образом – связаны с Солнцем. Но ведь связь можетбыть и косвенной.
Вы,конечно, слышали о лавинах в горах. Как будто бы ни чего не предвещаетнесчастья, всё спокойно. Но вот покатился по склону маленький камешек, увлёк засобой несколько других – ещё мгновение, и вниз по склону, ломая вековыедеревья, сметая всё на своём пути, устремляется громадная лавина. Причина в первомкамешке? Нет. Коварные горы исподволь «подготовили» эту лавину. Падение камешкапослужило только сигналом.
Цепьсобытий в этом случае напоминает ту, которая бывает при ружейном выстреле.Ружьё заряжено, всё готово к выстрелу, но само по себе ружьё стрелять нестанет. Охотник спускает предохранитель, нажимает спусковой крючок – всё этособытия незначительные, человек не прикладывает больших физических усилий.Щелчок – и из дула вырывается смертоносная пуля.
Может быть, нечто аналогичное происходит при разрушительныхземлетрясениях, и при извержениях вулканов. Исподволь идет «подготовка» внедрах Земли к этим страшным событиям. И вдруг небольшое изменение солнечнойактивности – как будто Солнце нажало на невидимый крючок – влечёт за собойизлияние расплавленной лавы, сотрясения почвы, появление чудовищных океанскихволн цунами.
Так ли всё это – ответить пока невозможно. Но,повторяем, учёные в принципе не сомневаются в существовании солнечно-земныхсвязей. Им предстоит установить характер этих связей, научиться на этомосновании предвидеть будущее.
Весь мир, вся живая и неживая природа находится вразвитии. Мы должны всегда изучать процессы, должны следить за событиями в ихразвитии. Ни какое развитие не может происходить гладко, его никак нельзяуподобить поезду, безостановочно мчащегося по накатанной дороге. Совсемнаоборот. Всякое развитие происходит в борьбе, скачками, оно неизбежносопряжено с многочисленными трудностями.
Предсказание будущего – это основная задача любойнауки. Например, математик предсказывает траекторию предстоящего полёта ракеты.Ошибка астрологов в средневековье состояло в том, что они пытались предсказатьбудущее, не имея на то научных оснований.
Потребовались сотни лет, чтобы открыть многие законыастрономии. И теперь наука вплотную подошла к вопросу о влиянии Солнца наЗемлю.
Земля совершает оборот вокруг Солнца за год. Втечение этого срока Солнце для земного наблюдателя проходит круг по небосводу.Как говорили астрологи, Солнце проходит знаки Рыб, Овна, Тельца и т.д. – всезнаки зодиака. Не исключено, что с прохождением Солнцем тех или иных знаковзодиака, а лучше сказать, с положением Земли относительно Солнца действительнокаким-то образом связаны те или иные проявления особенностей солнечноговоздействия.
В 1957 – 1958 гг. наблюдается очевидный максимумсолнечной активности. Именно в этот период для лучшего изучения солнечно-земныхсвязей и выявления процессов, вызываемых на земле повышением солнечнойактивности, по призыву Международного Совета научных союзов при ЮНЕСКО учёныеразных стран объединили свои усилия в проведении Международного ГеофизическогоГода. На протяжении 20-и месяцев лучшие научные кадры во всём мире былисосредоточены на одновременном совместном изучении разнообразных процессов насуше и в атмосфере, в Арктика и Антарктике, на Солнце и в недрах земли – техпроцессов, которые расширяют наши представления об общих закономерностях«жизни» солнечной системы.
Список используемой литературы.·<span Times New Roman"">
А.А. Гурштейн – «Извечныетайны неба»;·<span Times New Roman"">
Э.В. Кононович – «Солнце – дневная звезда»;·<span Times New Roman"">
«Энциклопедия по астрономии».