Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Сонячне корпускулярне випромінювання робить сильний вплив на Землю, і перш за все на верхні шари її атмосфери і магнітне поле, викликаючи безліч цікавих геофізичних явищ.

Прилади нагляду за Сонцем

Для наглядів Сонця використовуються спеціальні інструменти, звані сонячними телескопами. Потужність випромінювання, що приходить від Сонця, в сотні мільярдів раз більше, ніж від найяскравіших зірок, тому в сонячних телескопах використовують об'єктиви з діаметрами не більше метра, але і в цьому випадку велика кількість світла дозволяє використовувати сильне збільшення і працювати, таким чином, із зображеннями Сонця діаметром до 1м. Для цього телескоп повинен бути довгофокусним. У найбільших сонячних телескопів фокусна відстань об'єктивів досягає сотні метрів. Такі довгі інструменти неможливо вмонтовувати на параллактичних установках, і звичайно їх роблять нерухомими. Щоб направити проміння Сонця в нерухомо розташований сонячний телескоп, користуються системою двох дзеркал, одне з яких нерухоме, а друге, зване цілостатом, обертається так, щоб компенсувати видиме добове переміщення Сонця по небу. Сам телескоп розташовують або вертикально (баштовий сонячний телескоп), або горизонтально (горизонтальний сонячний телескоп). Зручність нерухомого розташовує телескопа полягає ще і в тому, що можна використовувати великі прилади для аналізу сонячного випромінювання (спектрографи, збільшувальні камери, різного типу світлофільтри).

Крім баштових і горизонтальних телескопів для наглядів Сонця можуть бути використані звичайні невеликі телескопи з діаметром об'єктиву не більше 20-40см. Вони повинні бути забезпечені спеціальними збільшувальними системами, світлофільтрами і камерами із затворами, що забезпечують короткі експозиції.

Для нагляду сонячної корони застосовують коронограф, що дозволяє виділяти слабке випромінювання корони на фоні яскравого навколосонячного ореолу, викликаного розсіянням фотосферного світла в земній атмосфері. За своєю суттю це звичайний рефрактор, в якому розсіяне світло сильно ослабляється завдяки ретельному підбору високоякісних сортів скла, високому класу їх обробки, спеціальній оптичній схемі, що знімає велику частину розсіяного світу, і вживанню вузькополосних світлофільтрів.

Для вивчення сонячного спектру крім звичайних спектрографів широко використовуються спеціальні прилади — спектрогеліографи і спектрогеліоскопи, що дозволяють одержати монохроматичне зображення Сонця в будь-якій довжині хвилі.

Сонячне випромінювання і вплив його на Землю

Із загальної кількості енергії, випромінюваної Сонцем в міжпланетний простір, меж земної атмосфери досягає лише 1/2000000000 частина. Зразково третина сонячного випромінювання, падаючого на Землю, відображається нею і розсівається в міжпланетному просторі. Багато сонячній енергії йде на нагрівання земної атмосфери, океанів і суші. Але і Частка, що залишається, забезпечує існування життя на Землі.

В майбутньому люди обов'язково навчаться безпосередньо перетворювати сонячну енергію на інші види енергії. Вже застосовуються в народному господарстві найпростіші геліотехнічні установки: різні типи сонячних теплиць, парників, опріснювачів, водонагрівачів, сушарок. Сонячне проміння, зібране у фокусі увігнутого дзеркала, плавить самі тугоплавкі метали. Ведуться роботи із створення сонячних електростанцій, по використовуванню сонячної енергії для опалювання будинків і опріснення морської води. Практичне вживання знаходять напівпровідникові сонячні батареї, безпосередньо перетворюючі енергію Сонця в електричну енергію. Разом з хімічними джерелами струму сонячні батареї використовуються, наприклад, на штучних супутниках Землі і космічних ракетах. Все це лише перші успіхи геліотехніки.

Ультрафіолетове і рентгенівське проміння виходить в основному від верхніх шарів хромосфери і корони. Це вдалося довести, запускаючи ракети з приладами під час сонячних затьмарень. Дуже гаряча сонячна атмосфера завжди є джерелом невидимого короткохвильового випромінювання, але особливе могутнім воно буває в роки максимуму сонячної активності. В цей час ультрафіолетове випромінювання зростає приблизно в два рази, а рентгенівське — в десятки і навіть сотні раз в порівнянні з випромінюванням в роки мінімуму. Інтенсивність короткохвильового випромінювання змінюється також від дня до дня, різко зростаючи, коли в хромосфері Сонця відбуваються спалахи.

Короткохвильове випромінювання Сонця робить вплив на процеси, що відбуваються в атмосфері Землі. Так, наприклад, ультрафіолетове і рентгенівське проміння частково іонізують шари повітря, утворюючи шар земної атмосфери — іоносферу. Іоносфера грає важливу роль в здійсненні дальнього радіозв'язку: радіохвилі, що йдуть від радіопередавача, перш ніж досягти антени приймача, багато разів відображаються від іоносфери і від поверхні Землі. Стан іоносфери міняється залежно від умов освітлення її Сонцем і від явищ, що відбуваються на Сонці. Тому для забезпечення стійкого радіозв'язку доводиться враховувати час доби, пору року і стан сонячної активності. Під час наймогутніших спалахів на Сонці число іонізованих атомів в іоносфері зростає і радіохвилі частково або повністю поглинаються нею. Це приводить до погіршення або навіть до тимчасового припинення радіозв'язку.

Систематичне дослідження радіовипромінювання Сонця почалося тільки після другої світової війни, коли з'ясувалося, що Сонце — могутнє джерело радіовипромінювання. В міжпланетний простір проникають радіохвилі, які випромінює хромосфера (сантиметрові хвилі) і корона (дециметрові і метрові хвилі) — вони і досягають Землі.

Радіовипромінювання Сонця має дві складові — постійну, майже не змінну, і змінну, спорадичну (сплески, «шумові бурі»). Радіовипромінювання «спокійного» Сонця пояснюється тим, що гаряча сонячна плазма завжди випромінює радіохвилі разом з електромагнітними коливаннями інших довжин хвиль (теплове радіовипромінювання). Під час великих хромосферних спалахів радіовипромінювання Сонця зростає в тисячі і навіть мільйони раз в порівнянні з радіовипромінюванням спокійного Сонця. Це радіовипромінювання, породжене швидкопротікаючими нестаціонарними процесами, має нетеплову природу.

Ряд геофізичних явищ (магнітні бурі, тобто короткочасні зміни магнітного поля Землі, полярні сяйва і ін.) викликаний сонячною активністю. Але ці явища відбуваються не раніше ніж через доба після спалахів на Сонці. Викликаються вони не електромагнітним випромінюванням, що доходить до Землі через 8,3 мін, а виверженими корпускулами, які із запізненням проникають в навколоземний простір.

Корпускули випускаються Сонцем і тоді, коли на ньому немає спалахів і плям. Корона, що безперервно розширяється, створює сонячний вітер, що охоплює планети і комети, що рухаються поблизу Сонця. Спалахи супроводжуються «поривами» сонячного вітру. Експерименти на космічних ракетах і штучних супутниках Землі дозволили безпосередньо знайти сонячні корпускули в міжпланетному просторі.

Під час спалахів в міжпланетний простір проникають не тільки корпускули, але і магнітне поле — все це визначає «обстановку» в навколоземному космічному просторі. Так, наприклад, сонячний вітер деформує геомагнітне поле, стискає його і локалізує в просторі; корпускули заповнюють радіаційний пояс. З проникненням корпускул в земну атмосферу зв'язані полярні сяйва. Після спалахів на Сонці на Землі відбуваються магнітні бурі. Так, після спалаху 4 серпня 1972 р. відбулася сильна магнітна буря, радіозв'язок, що порушив, на коротких хвилях, спостерігалися полярні сяйва і різке зниження рівня космічного проміння, яке йшло до нас з глибин Галактики і якому перегородили шлях вивержені Сонцем плазмові потоки (ефект Форбуша).

Проблема «Сонце — Земля», що пов'язує сонячну активність з її дією на Землю, знаходиться на стику декількох найважливіших для людства наук — астрономії, геофізики, біології, медицини.

Деякі частини цієї комплексної проблеми досліджуються вже декілька десятиріч, наприклад іоносферні прояви сонячної активності. Тут вдалося не тільки накопичити безліч фактів, але і знайти закономірності, що мають велике значення для здійснення безперебійного радіозв'язку (вибір робочих частот радіозв'язку і прогнози умов радіозв'язку).

Давно відомо, що коливання магнітної стрілки під час магнітної бурі особливо помітні в денний час і мають найбільшу амплітуду, що іноді досягає декількох градусів, в періоди максимуму сонячної активності. Добре відомо і те, що магнітні бурі звичайно супроводжуються свіченням верхніх шарів атмосфери. Це полярні сяйва — одне з найкрасивіших явищ природи. Надзвичайна гра фарб, раптова зміна спокійного свічення стрімким переміщенням дуг, смуг і проміння, створюючого то гігантські шатри, то величні завіси, відвіку привертала до себе людей. Полярні сяйва, як правило, спостерігаються в полярних областях земної кулі. Але іноді в роки максимумів сонячної активності їх можна спостерігати і в середніх широтах. В полярних сяйвах переважають два кольори: зелений і червоний. Забарвлення полярних сяйв обумовлено випромінюванням атомів кисню. Існує зв'язок між явищами на Сонці і процесами в нижніх шарах земної атмосфери. Сонячне випромінювання впливає на тропосферу. З'ясування механізму цієї дії необхідне для метеорології.

Останнім часом всю більшу увагу учених привертають різноманітні явища в біосфері, які, як показують нагляди, пов'язані з сонячною активністю. Так, біологи відзначають, що протягом 11-річного циклу сонячної активності відбуваються зміни в прирості лісонасаджень, умовах існування окремих видів тваринних, птахів, комах. Лікарі помітили, що в роки максимуму сонячної активності помітно загострюються деякі серцево-судинні захворювання і нервові захворювання. Це, зокрема, зв'язується із знайденим впливом геомагнітного поля на різні колоїдні системи, включаючи кров людини. Вивчення подібних сонячно-земних зв'язків тільки починається.

Щоб всесторонньо досліджувати явища, що відбуваються на Сонці, проводяться систематичні нагляди Сонця на численних обсерваторіях. Вивчення дії Сонця на Землю вимагає об'єднання зусиль вчених багатьох країн.

Висновок

Резюмуємо вищесказане.

Сонце є типовою зіркою, однієї з 100 000 000 000 зірок в нашій Галактиці. Спектральний клас Сонця G2V, на діаграмі Герцшпрунга-Рессела воно знаходиться ближче до холодного кінця головної послідовності, і відноситься до класу жовтих карликів.

Сонце – центральне світило нашої планетної системи, і фізичні процеси, що протікають в ньому, в значній мірі визначають також фізику планет, принаймні, найближчих до Сонця. Середня відстань від Землі до Сонця – 150 мільйонів кілометрів – світло проходить його за 8 хвилин.

Маючи діаметр майже 1 392 000 км ( приблизно в 109 разів більше діаметра Землі) і маса 1.9891х1030кг (це складає 98% маси сонячної системи), Сонце є могутнім джерелом енергії - джерелом всього життя на Землі.

В даний час приблизно половина водню в ядрі вже вицвіла в термоядерних реакціях. Сонце в цілому на 92,1% складається з водню, 7,8% складає гелій і 0,01% доводиться на вуглець, залізо і інші елементи. Кожну секунду 700 млрд. тонн водню згоряє на Сонці. Не дивлячись на таку величезну швидкість втрат, енергії Сонця вистачить ще на 5 млрд. років такого життя (приблизно стільки ж років Сонцю від народження). Закінчить своє життя Сонце білим карликом.

Середня густина киплячої плазмової кулі, якою є Сонце, разу в 4 менше густини Землі. Фотону потрібен мільйон років, щоб добратися від ядра Сонця до його поверхні. Спочатку енергія передається випромінюванням – приблизно 70% шляху. Потім починає працювати конвекція - процес, що нагадує кипіння. За конвективною зоною слідує шар атмосфери Сонця, званий фотосферою – це поверхня Сонця, яку ми бачимо. Товщина фотосфери дуже маленька - ~350 км - це близько 1/200 радіусу Сонця. Розташовані над фотосферою хромосфера і корона практично вільно пропускають безперервне випромінювання фотосфери. В першому наближенні можна вважати, що фотосфера випускає безперервне теплове випромінювання як абсолютно чорне тіло з температурою 6000К. Практично вся енергія випромінювання Сонця укладена у випромінюванні фотосфери, що доводиться на інтервал довжин хвиль від 1500 А до 0,5см. У видимій області спектру випромінювання Сонця майже не залежить від сонячної активності – наявність на фотосфері плям і т.д. Кількість енергії, приношуваної сонячним промінням за 1 мін на майданчик в 1 см2, розташований зовні земної атмосфери на середній відстані від Землі до Сонця, називають сонячною постійною, її значення рівне 1,4х103 вт/м2. Звідси можна порахувати, що світимість Сонця рівна 3,86х1026 Ватів. Зірки типу Сонця – стаціонарні зірки з термоядерним джерелом енергії – не міняють своєї світимості протягом багатьох мільйонів років. Все ж таки слід помітити, що зміни сонячної постійної можуть складати частки відсотка залежно від сонячної активності.

До винаходу радіо і запуску космічних телескопів, які дозволили спостерігачам освоїти всю шкалу електромагнітних хвиль, від найжорсткішого гамма випромінювання, рентгена і ультрафіолета до метрових радіохвиль, єдиним свідоцтвом змінності сонячної активності була зміна кількості плям на фотосфері – воно міняється з періодом в 11 років.

В даний час Сонце знаходиться на списі активності.

Насправді повний магнітний цикл Сонця складає 22 роки – за цей час відбувається повна переполюсовка магнітного поля Сонця, і плями, які є місцями виходу магнітного поля з-під фотосфери, повертаються на свої місця.

Характеристики

Список файлов реферата