Sun (692924), страница 4

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

Текст из файла (страница 4)

Фактически мы живём окружённые солнечной короной, хотя и защищённые от её проникающей радиации надёжным барьером в виде земного магнитного поля. Че­рез корону солнечная активность влияет на многие процессы, происходящие на Земле (геофизические явления).

Как Солнце влияет на Землю

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

Солнце посылает на Землю электромагнитные волны всех областей спектра – от многокилометровых радиоволн до гамма-лучей. Окрестностей Земли достигают также заряжённые частицы разных энергий – как высоких (солнечные космические лучи), так и низких и средних (потоки солнечного ветра, выбросы от вспышек). На­конец, Солнце испускает мощный поток элементарных частиц – нейтрино. Однако воздействие последних на земные процессы пренебрежимо мало: для этих частиц земной шар прозрачен, и они свободно сквозь него пролетают.

Только очень малая часть заряженных частиц из межпланетного пространства попадает в атмосферу Земли (остальные отклоняет или задерживает геомагнитное поле). Но их энергии достаточно для того чтобы вызвать полярные сияния и возму­щения магнитного поля нашей планеты.

Энергия солнечного света

Электромагнитное излучение подвергается строгому отбору в земной атмо­сфере. Она прозрачна только для видимого света и ближних ультрафиолетового и инфракрасного излучений, а также для радиоволн в сравнительно узком диапазоне (от сантиметровых до метровых). Всё остальное излучение либо отражается, либо поглощается атмосферой, нагревая и ионизуя её верхние слои.

Поглощение рентгеновских и жёстких ультрафиолетовых лучей начинается на высотах 300-350 километров; на этих же высотах отражаются наиболее длинные ра­диоволны, приходящие из космоса. При сильных всплесках солнечного от хромо­сферных вспышек рентгеновские кванты проникают до высот 80 – 100 километров от поверхности Земли, ионизуют атмосферу и вызывают нарушение связи на корот­ких волнах.

Мягкое (длинноволновое) ультрафиолетовое излучение способно проникать ещё глубже, оно поглощается на высоте 30 – 35 километров. Здесь ультрафиолето­вые кванты разбивают на атомы (диссоциируют) молекулы кислорода (0₂) с после­дующим образованием озона (0₃).Тем самым создаётся не прозрачный для ультра­фиолета “озоновый экран”, предохраняющий жизнь на Земле от гибельных лучей. Не поглотившаяся часть наиболее длинноволнового ультрафиолетового излучения доходит до земной поверхности. Именно эти лучи вызывают у людей загар и даже ожоги кожи при длительном пребывании на солнце.

Излучение в видимом диапазоне поглощается слабо. Однако оно рассеивается атмосферой даже в отсутствие облаков, и часть его возвращается в межпланетное пространство. Облака, состоящие из капелек воды и твёрдых частиц, значительно усиливают отражение солнечного излучения. В результате до поверхности планеты доходит в среднем около половины падающего на границу земной атмосферы света.

Количество солнечной энергии, приходящийся на поверхность площадью 1 м², развёрнутую перпендикулярно солнечным лучам на границе земной атмосферы, на­зывается солнечной постоянной. Измерить её с Земли очень трудно, и потому значе­ния, найденные до начала космических исследований, были весьма приблизитель­ными. Небольшие колебания (если они реально существовали) заведомо “тонули” в неточности измерений. Лишь выполнение специальной космической программы по определению солнечной постоянной позволило найти её надёжное значение. По по­следним данным, оно составляет 1370 с точностью до 0,5 %. Колебаний, пре­вышающих 0,2 % за время измерений не выявлено.

На Земле излучение поглощается сушей и океанами. Нагретая земная поверх­ность в свою очередь излучает в длинноволновой инфракрасной области. Для такого излучения азот и кислород атмосферы прозрачны. Зато оно жадно поглощается во­дяным паром и углекислым газом. Благодаря этим малым составляющим воздушная оболочка удерживает тепло. В этом и заключается парниковый эффект атмосферы. Между приходом солнечной энергии на Землю и её потерями на планете в общем существует равновесие: сколько поступает, столько и расходуется. В противном случае температура земной поверхности вместе с атмосферой либо постоянно по­вышалась бы, либо падала.

Солнечный ветер и межпланетные магнитные поля

В конце 50-х годов XX века американский астрофизик Юджин Паркер пришёл к выводу, что, поскольку газ в солнечной короне имеет высокую температуру, кото­рая сохраняется с удалением от Солнца, он должен непрерывно расширяться, запол­няя Солнечную систему. Результаты, полученные с помощью советских и американ­ских космических аппаратов, подтвердили правильность теории Паркера.

В межпланетном пространстве действительно мчится направленный от Солнца поток вещества, получивший название солнечный ветер. От представляет собой продолжение расширяющейся солнечной короны; составляют его в основном ядра атомов водорода (протоны) и гелия (альфа-частицы), а также электроны. Частицы солнечного ветра летят со скоростями, составляющими несколько сот километров в секунду, удаляясь от Солнца на многие десятки астрономических единиц – туда, где межпланетная среда Солнечной системы переходит в разреженный межзвёздный газ. А вместе с ветром в межпланетное пространство переносятся и солнечные маг­нитные поля.

Общее магнитное поле Солнца по форме линий магнитной индукции немного напоминает земное. Но силовые линии земного поля близ экватора замкнуты и не пропускают направленные к Земле заряженные частицы. Силовые линии солнечного поля, напротив, в экваториальной области разомкнуты и вытягиваются в межпла­нетное пространство, искривляясь подобно спиралям. Объяснятся это тем, что сило­вые линии остаются связанными с Солнцем, которое вращается вокруг своей оси. Солнечный ветер вместе с “вмороженным” в него магнитным полем формирует га­зовые хвосты комет, направляя их в сторону от Солнца. Встречая на своём пути Землю, солнечный ветер сильно деформирует её магнитосферу, в результате чего наша планета обладает длинным магнитным “хвостом”, также направленным от Солнца. Магнитное поле Земли чутко отзывается на обдувающие её потоки солнеч­ного вещества.

Бомбардировка энергичными частицами

Помимо непрерывно “дующего” солнечного ветра наше светило служит источ­ником энергичных заряженных частиц (в основном протонов, ядер атомов гелия и электронов) с энергией 10⁶ – 10⁹ электронвольт (ЭВ). Их называют солнечными кос­мическими лучами. Расстояние от Солнца до Земли – 150 миллионов километров – наиболее энергичные их этих частиц покрывают всего за 10 – 15 минут. Основным источником солнечных космических лучей являются хромосферные вспышки.

По современным представлениям, вспышка – это внезапное выделение энер­гии, накопленной в магнитном поле активной зоны. На определённой высоте над поверхностью Солнца возникает область, где магнитное поле на небольшом протя­жении резко меняется по величине и направлению. В какой-то момент силовые ли­нии поля внезапно “пересоединяются”, конфигурация его резко меняется, что со­провождается ускорением заряженных частиц до высокой энергии, нагревом веще­ства и появлением жёсткого электромагнитного излучения. При этом происходит выброс частиц высокой энергии в межпланетное пространство и наблюдается мощ­ное излучение в радиодиапазоне.

Хотя “принцип действия” вспышки учёные, по-видимому, поняли правильно, детальной теории вспышек пока нет.

Вспышки – самые мощные взрывоподобные процессы, наблюдаемые на Солнце, точнее в его хромосфере. Они могут продолжаться всего несколько минут, но за это время выделяется энергия, которая иногда достигает 10²⁵ Дж. Примерно такое же количество тепла приходит от Солнца на всю поверхность нашей планеты за целый год.

Потоки жёсткого рентгеновского излучения и солнечных космических лучей, рождающиеся при вспышках, оказывает сильное влияние на физические процессы в верхней атмосфере Земли и околоземном пространстве. Если не принять специаль­ных мер, могут выйти из строя сложные космические приборы и солнечные батареи. Появляется даже серьёзная опасность облучения космонавтов, находящихся на ор­бите. Поэтому в разных странах проводятся работы по научному предсказанию сол­нечных вспышек на основании измерений солнечных магнитных полей.

Как и рентгеновское излучение, солнечные космические лучи не доходят до поверхности Земли, но могут ионизовать верхние слои её атмосферы, что сказыва­ется на устойчивости радиосвязи между отдалёнными пунктами. Но действие частиц этим не ограничивается. Быстрые частицы вызывают сильные токи в земной атмо­сфере, приводят к возмущению магнитного поля нашей планеты и даже влияют на циркуляцию воздуха в атмосфере.

Наиболее ярким и впечатляющим проявлением бомбардировки атмосферы солнечными частицами являются полярные сияния. Это свечение в верхних слоях атмосферы, имеющее либо размытые (диффузные) формы, либо вид корон или зана­весей (драпри), состоящих из многочисленных отдельных лучей. Сияния обычно бывают красного или зелёного цвета: именно так светятся основные составляющие атмосферы – кислород и азот – при облучении их энергичными частицами. Зрелище бесшумно возникающих красных и зелёных полос и лучей, беззвучная игра цветов, медленное или почти мгновенное угасание колеблющихся “занавесей” оставляют незабываемое впечатление. Подобные явления лучше всего видны вдоль овала по­лярных сияний, расположенного между 10⁰ и 20⁰ широты от магнитных полюсов. В период максимумов солнечной активности в Северном полушарии овал смещается к югу, и сияния можно наблюдать в более низких широтах.

Частота и интенсивность полярных сияний достаточно чётко следуют солнеч­ному циклу: в максимуме солнечной активности редкий день обходится без сияний, а в минимуме они могут отсутствовать месяцами. Наличие или отсутствие полярных сияний, таким образом, служит неплохим показателем активности Солнца. И это по­зволяет проследить солнечные циклы в прошлом, за пределами того исторического периода, когда проводились систематические наблюдения солнечных пятен.

Циклы солнечной активности

Число пятен на диске Солнца не является постоянным, оно меняется как день ото дня, так и в течение более длительных промежутков времени. Немецкий астро­ном-любитель Генрих Швабе, который 17 лет вёл систематические наблюдения сол­нечных пятен, заметил: их количество убывает от максимума к минимуму, а затем увеличивается до максимального значения за период около 10 лет. При этом в мак­симуме на солнечном диске можно видеть 100 и более пятен, тогда как в минимуме – всего несколько, а иногда в течение целых недель не наблюдается ни одного. Со­общение о своём открытии Швабе опубликовал в 1843 году.

Швейцарский астроном Рудольф Вольф уточнил, что средний период измене­ния числа пятен составляет не 10, а 11 лет. Он же предложил для количественной оценки активности Солнца использовать условную величину, называемую с тех пор числом Вольфа. Оно определяется как сумма общего количества пятен на Солнце (f) и удесятерённого числа групп пятен (g), причём изолированное одиночное пятно тоже считается группой: W = f+10g.

Ц икл солнечной активности называют 11- летним во всех учебниках и попу­лярных книгах по астрономии. Однако Солнце любит поступать по-своему. Так, за последние 50 лет промежуток между максимумами составлял в среднем 10, 4 года. Вообще же за время регу­лярных наблю­дений Солнца указан­ный период ме­нялся от 7 до 17 лет. И это ёщё не всё. Проанализировав наблюдения пятен с начала теле­скопических исследований, английский астроном Уолтер Маундер в 1893 году пришёл к выводу, что с 1645 по 1715 года на Солнце вообще не было пятен! Это за­ключение подтвердилось в последующих работах; мало того, выяснилось, что по­добные “отпуска” Солнце брало и в более далёком прошлом. Кстати, именно на “маундеровский минимум” пришёлся период самых холодных зим в Европе за по­следнее тысячелетие.

На этом сюрпризы солнечных циклов не кончаются. Ведущее пятно в группе (первое по направлению вращения Солнца) обычно имеет одну полярность (напри­мер, северную), а замыкающее – противоположную (южную), и это правило выпол­няется для всех групп пятен в одном полушарии Солнца. В другом полушарии кар­тина обратная: ведущие пятна в группах будут иметь южную полярность, а замы­кающие – северную. Но ,оказывается, при появлении пятен нового поколения (сле­дующего цикла) полярность ведущих пятен меняется на противоположную. Лишь в циклах через один ведущие пятна обретают прежнюю полярность. Так что “истинный” солнечный цикл с возвращением прежней магнитной полярности веду­щих пятен в действительности охватывает не 11, а 22 года (конечно, в среднем).

Список литературы:

1. Энциклопедия для детей. Т.8. Астрономия 2-е издание, Э68 испр.

(Главн. ред. М.Д. Аксёнов – М.: Аванта+, 2000-688 с.: ил.

1. Энциклопедический словарь юного астронома, М.:Педагогика,1980 г.

2. Астрономия: Учебник для 11 кл. сред. шк., М: Просвещение,1990 г.

3. Клушанцев П.В. "Одиноки ли мы во вселенной?" 0:Дет. лит.,1981г.

4. Поиски жизни в Солнечной системе: Перевод с английского. М.: Мир,1988 г.

Содержание

“Что видно на Солнце?” ……………………………………………..3

Грануляция…………………………….………………………………3

Пятна………………………………….………………………………..3

Факелы…………………………………………………………………4

Солнечные инструменты…………….……………………………….4

Характеристики

Список файлов реферата