|
| |||
Реферат: Солнечные пятна, динамика и механизм их образования, способы их учета в экологии и астрофизикеМинистерство образования Российской Федерации Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет “ЛЭТИ” реферат на тему “Солнечные пятна, динамика и механизм их образования, способы их учета в экологии и астрофизике.” Работу выполнил студент группы 0221 Голиков А.Н. Преподаватель: Бойцов А.А. Санкт-Петербург 2002 Оглавление: 1. Введение. 3 2.1 Вид Солнца в телескоп. 3 2.2 Вращение Солнца 4 2.3 Характеристики Солнца 4 2.4 Строение Солнца 4 3.1 Наблюдения. 6 3.2 Механизм образования. 8 3.3 Воздействие на биосферу 9 3.4 Способы учета в экологии и астрофизике. 11 1. Введение. Солнце играет исключительную роль в жизни Земли. Весь органический мир нашей планеты обязан Солнцу своим существованием. Солнце - не только источник света и тепла, но и первоначальный источник многих других видов энергии (энергии нефти, угля, воды, ветра). О том, что на Солнце бывают пятна, люди узнали уже очень давно. В древних русских и китайских летописях, а также в хрониках других народов не редко встречались упоминания о наблюдениях пятен на Солнце. В русских летописях отмечалось, что пятна были видны "Аки гвозди". Записи помогли подтвердить установленную уже позже (в 1841 году) закономерность периодического увеличения числа солнечных пятен. Чтобы заметить такой объект простым глазом (при соблюдении, конечно, мер предосторожности - сквозь густо закопченное стекло или засвеченную негативную фотопленку), необходимо, чтобы его размер на Солнце был не менее 50 - 100 тысяч километров, что в десятки раз превышает радиус Земли.[2] Что мы знаем о Солнце и периодически возникающих на нем явлениях, солнечных пятнах? Кажется не мало, но по-прежнему нет точных ответов на следующие вопросы: . Какова причина и способ периодического возникновения солнечных пятен? . Что является спусковым механизмом их образования? . Как и посредством чего пятна влияют на земную жизнь? . Что является источником всех периодических процессов проходящих на Солнце? . Заключен ли он вне Солнца или в нем самом? На данный момент нет даже единой гипотезы, которая смогла бы пролить свет на темный лик солнечных пятен. Здесь можно лишь описать загадку, как она представляется сегодня. [2] 2. Общие сведения о солнце. 2.1 Вид Солнца в телескоп. Наблюдения Солнца требуют большой осторожности. Нельзя смотреть на 2.2 Вращение Солнца Если сравнить несколько последовательных фотографий Солнца, то можно
заметить, как меняется положение всех пятен на диске. Это происходит из-за
вращения Солнца. Солнце вращается не как твёрдое тело. Пятна, находящиеся в
близи экватора Солнца, опережают пятна, расположенные в средних широтах. 2.3 Характеристики Солнца . Масса MS~2*1023 кг,
Химический состав был определен из анализа солнечного спектра. Под тяжестью внешних слоев плотность Солнца увеличивается к центру
вместе с ростом давления и температуры. (см. рис.1)Температура ядра
достигает 15 млн. кельвинов. Ядро имеет радиус не более четверти общего
радиуса Солнца, однако в его объеме сосредоточена половина солнечной массы
и выделяется практически вся энергия, которая поддерживает свечение Солнца. Через зону лучистой передачи (лучистый перенос) и конвективную зону Атмосфера Солнца начинается на 200-300 тыс. км. глубже видимого края солнечного диска называют фотосферой. Поскольку их толщина составляет не более одной трехтысячной доли солнечного радиуса, фотосферу иногда условно называют поверхностью Солнца. Хромосфера весьма неоднородна и состоит в основном из продолговатых вытянутых язычков (спикул), придающих ей вид горящей травы. Температура этих хромосферных струй в два-три раза выше, чем в фотосфере, а плотность в сотни тысяч раз меньше. Общая протяженность хромосферы 10-15 тыс. километров. Крона - самая внешняя часть атмосферы Солнца. В отличие от фотосферы и
хромосферы она обладает огромной протяженностью: она простирается на
миллионы километров, что соответствует нескольким солнечным радиусам, а ее
слабое продолжение уходит еще дальше. Главным образом корона состоит из
частичек электричества – электронов, выделяющихся из нижележащих слоев. Все
они быстро движутся в разных направлениях, но преимущественно в сторону от Фактически мы живем окруженные солнечной короной, хотя и защищенные от
ее проникающей радиации надежным барьером в виде земного магнитного поля. 3. Солнечные пятна.
На данный момент нет даже единой гипотезы, которая смогла бы пролить свет на темный лик солнечных пятен. Здесь можно лишь описать загадку, как она представляется сегодня. Начнем с того, что уже точно известно за счет наблюдений. Пятна практически не образуются на полюсах и на экваторе Солнца. Две узкие полосы в пределах от 25 - 30 и до 8 - 12 градусов северной и южной широты - вот места наиболее интенсивного образования пятен. Причем, пики их образования повторяются с периодичностью от 7 до 17 лет. Этот цикл, составляющий в среднем 12 лет, четко прослеживается в широтности образования пятен. Когда исчезают последние пятна на нижних широтах (8 - 12 градусов), начинают образовываться пятна на верхних широтах (25 - 30 градусов). Новые пятна станут образовываться уже ниже этого уровня, то есть они будут как бы сползать к нижним широтам. К концу цикла область образования пятен вновь окажется в пределах от 8 до 12 градусов северной и южной широты. Начало цикла пятнообразования и минимум солнечной активности совпадают. Пятна, как правило, образуются группами или хотя бы парами. Пара пятен
на одной широте находится в любопытной взаимосвязи. Прежде чем в фотосфере Солнце, как известно, вращается вокруг своей оси с периодичностью
примерно 27 суток, из-за чего пара пятен наблюдается с некоторым периодом
исчезая на западном краю Солнца и появляясь вновь на восточном менее чем
через 2 недели. Первое в этом движении пятно является головным. Солнечное пятно может существовать от нескольких часов до нескольких
месяцев. Размер пятен также широко варьируется от "пор" - зародышей пятен,
до гигантских площадей в которые можно уложить по 100 земных глобусов. Для характеристики активности Солнца используют числа Вольфа, учитывающие количество одиночных пятен и групп пятен на Солнце.[5] Само пятно по форме является воронкой на видимой поверхности Солнца
Солнце представляет собой огромный бурлящий котел плазмы, причем
внутри оно горячее, а снаружи – холоднее. Из-за этого перепада температур
возникают конвекционные потоки: остывшие массы идут вглубь, а на их место
поднимаются более горячие. Этому процессу мешает сильное магнитное поле Конвективные процессы продолжают идти на глубине, однако более горячий газ не может прорваться на поверхность сквозь более холодные области, и вынужден их огибать.[6] 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.[1] Развитие активной области начинается с усиления магнитного поля в
фотосфере, что приводит к появлению более ярких участков - факелов 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.[1] 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.[1] Галилей, зарисовывая пятна, отмечал вокруг некоторых из них серую каемку. Действительно, пятно состоит из центральной, более темной части - тени и более светлой области - полутени.[1] 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. [1] 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. Наиболее вероятной гипотезой периодического повторения солнечной
активности считают возмущения от планет гигантов, которое смещает центр
тяжести Солнечной системы. Но это далеко не единственная гипотеза. Наряду с 3.3 Воздействие на биосферу В активной области Солнца наблюдаются "солнечные вспышки" - мощные
ядерные взрывы - непременный атрибут повышенной солнечной активности. Они
длятся всего несколько минут (а то и секунд), но производят весьма сильный
эффект. В межпланетное пространство выбрасывается огромное число заряженных
частиц или ионов, которые попадая в атмосферу Земли вызывают усиление
северного сияния, магнитные бури и другие, более продолжительные эффекты. В
момент вспышки происходит возрастание солнечного излучения почти во всех
диапазонах, от рентгеновского до километровых радиоволн. А. Л. Чижевский
был одним из первых, кто усмотрел в ионизированных солнечных частицах
реальный механизм воздействия на биосферу Земли. За свои исследования
воздействия ионов на все живое он получил титул отца космобиологии, как
основатель науки изучающей реальные механизмы воздействия космических
излучений на живые организмы, человека и общество. [pic] Рис 6. Статистика чисел Вольфа, магнитных бурь, урожайности и эпидемий по годам. 3.4 Способы учета в экологии и астрофизике. 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. [1] 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 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. Как раз в тот момент, когда компьютеры по всей
планете будут приспосабливаться к условиям работы в 2000 году, наше светило
вступит в наиболее бурную фазу своей 11-летней циклической .Теперь ученые
смогут безошибочно предсказывать солнечные вспышки, что даст возможность
заблаговременно подготовиться к возможным сбоям в работе радио- и
электросетей. Сейчас большинство солнечных обсерваторий подтвердило 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.[1] 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. [1] 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. [1] |[pic] |[pic] | 4. Заключение. Кроме солнечных пятен существуют и другие интересные явления, источник
которых не ясен. Это пульсации солнечной поверхности с периодом от
нескольких минут и более. Эти пульсации сказываются на ритмичном изменении
интенсивности солнечного излучения, - в свечении его поверхности. Когда Последнее может означать только одно - Солнечная система развивается
по законам замкнутой системы с большим числом внутренних обратных связей,
регулирующих все процессы в ней. Так солнечная активность проявляется в
состоянии планет, а движение последних регулирует саму солнечную
активность.[2] 5. Литература. [1] Солнце. (статья неизвестного автора) http://www.gr0221.narod.ru/sun.htm |
|