Солнечно-земные связи

    ПЛАН

    Введение……………………………………………………………………………………….3

    Основная  часть

    1.Характеристика Солнца…………………………………………………………………….4

    2. Солнечно-Земные связи…………………………………………………………………….5

    3. Солнечная активность………………………………………………………………………8

    4. Циклы солнечной активности……………………………………………………………..10

    5.Влияние  Солнечной активности на человека……………………………………………..11

    Заключение…………………………………………………………………………………….17

    Список  литературы…………………………………………………………………………….18 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Введение.

    Интерес ученых к проблеме солнечно – земных связей вызван несколькими причинами. Прежде всего по мере выяснения физических сторон влияния Солнца на Землю выявилось  громадное прикладное значение этой проблемы для 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 глубокой древности, в результате чего рождались легенды  и мифы, в которых Солнце играло главную 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 природы единственной звезды, находящейся так близко), так и для геофизики (основа огромного  числа космических воздействий). Постоянный интерес к Солнцу проявляют  астрономы, врачи, метеорологи, связисты, навигаторы и другие специалисты, профессиональная деятельность которых сильно зависит  от степени активности нашего дневного светила, на котором "также бывают пятна".

    Первое  описание пятен в русских летописях  датируется 1371 и 1385 годами, когда наблюдатели  заметили их сквозь дым лесных пожаров. История борьбы взглядов на природу  процессов на Солнце связана с  кажущимися нам сейчас почти невероятными драматическими коллизиями. Нас же интересует вопрос о том, какое влияние  оказывает деятельность Солнца на наше здоровье, каким образом солнечные  бури, пятна и вспышки влияют на наше самочувствие. 
 
 
 
 

    1. Характеристика Солнца

    Из  всего окружающего нас несметного множества звезд несопоставимо  важнейшую роль в нашей жизни  играет Солнце. Эта ближайшая к  нам звезда обеспечивает нашу планету  подавляющей частью энергии, которой  мы располагаем на Земле. Благодаря  солнцу и земной атмосфере на поверхности  земли температура и другие условия  такие, какие они есть, а не космический  холод, что делает нашу планету комфортной для обитающих на ней живых  существ. Даже относительно мизерные изменения  потока энергии, передаваемой Солнцем  Земле, которые происходят при солнечных  вспышках, существенно сказываются  на земных условиях. С другой стороны, Солнце по своим свойствам является типичной для своего класса звездой, и постигая процессы, происходящие на Солнце, мы лучше понимаем и то, что творится на очень далеких  от нас звездах.

    Астрономическими  методами было измерено, что орбита Земли удалена от Солнца в среднем  на r =150 миллионов километров. Эта орбита имеет формулу эллипса, так что в разные моменты времени расстояние от Земли до Солнца несколько изменяется; меняется и скорость движения Земли по ее орбите. Как известно, период обращения Земли вокруг Солнца равно одному году, точнее, 365,2522 суток. Ближе всего к Солнцу Земля подходит в январе, и в этот же период скорость движения Земли по ее орбите максимальна, хотя вариации скорости (в среднем 35 км/с) и расстояния между Землей и Солнцем очень невелики (1,7%). Угловой размер Солнца, видимый с Земли, составляет в среднем a=32,05 угловых минут. Радиус Солнца составляет 697 тысяч километров. Масса Солнца 2*1030 кг. Средняя плотность Солнца составляет 1,41*103 кг/м3, т.е. в 1,41 раза больше плотности воды. Однако распределение плотности по глубине Солнца неоднородно, и величина средней плотности не очень показательна. С другой стороны, вспомнив, до каких чудовищных величин возрастает давление на больших глубинах земных океанов, мы качественно поймем, что происходит с давлением и плотностью по мере приближения к центру Солнца.

      Яркая светящаяся поверхность Солнца, видимая невооруженным глазом называется фотосферой. Фотосфера абсолютно непрозрачна, и лежащее под ней вещество недоступно никаким наблюдениям. Над фотосферой располагается солнечная атмосфера: на высоте 2-3 тысяч километров – достаточно плотный и тонкий слой – хромосфера, получивший свое название за то, что он бывает виден во время затмений как тонкая розовая окантовка Солнца. С высот порядка 10 тысяч километров начинается разреженная, но неоднородная и удивительно горячая корона Солнца. Она простирается до расстояний в несколько солнечных радиусов.

    2. Солнечно – Земные  связи.

    Система прямых или опосредованных физических связей между гелио- и геофизическими процессами. Земля получает от Солнца не только свет и тепло, обеспечивающие необходимый уровень освещённости и среднюю температуру её поверхности, но и подвергается комбинированному воздействию ультрафиолетового  и рентгеновского излучения, солнечного ветра, солнечных космических лучей. Вариации мощности этих факторов при  изменении уровня солнечной активности вызывают цепочку взаимосвязанных  явлений в межпланетном пространстве, в магнитосфере, ионосфере, нейтральной  атмосфере, биосфере, гидросфере и, возможно, литосфере Земли. Изучение этих явлений  и составляет суть проблемы Солнечно-Земных связей. Строго говоря, Земля оказывает  некоторое обратное воздействие  на Солнце, однако оно ничтожно мало, так что обычно рассматривают  только воздействие солнечной активности на Землю.

    Представления о Солнечно-Земных связях складывались постепенно, на основе отдельных догадок  и открытий. Так, в конце XIX в. К.О.Биркелан впервые высказал предположение, что  Солнце кроме волнового излучения  испускает также и частицы. В 1915 г. А.Л.Чижевский обратил внимание на циклическую связь между развитием  некоторых эпидемий и пятнообразовательной деятельностью Солнца. Синхронность многих гелио- и геофизических явлений  наводила на мысль, что в межпланетном пространстве имеется агент, передающий солнечные возмущения к Земле. Этим агентом оказался солнечный ветер, существование которого экспериментально было доказано в начале 1960-х гг. путём прямых измерений с помощью автоматических межпланетных станций.

    Последовательность  событий в системе Солнце-Земля  можно проследить, наблюдая цепочку  явлений, сопровождающих мощную вспышку  на Солнце – высшее проявление солнечной  активности. Последствия вспышки  начинают сказываться в околоземном  пространстве почти одновременно с  событиями на Солнце. В частности, ультрафиолетовое и рентгеновское  излучение вызывает дополнительную ионизацию верхней атмосферы, что  приводит к ухудшению или даже полному прекращению радиосвязи на освещённой стороне Земли.

    Обычно  мощная вспышка сопровождается испусканием  большого количества ускоренных частиц – солнечных космических лучей (СКЛ). Самые энергичные из них начинают приходить к Земле спустя чуть более 10 мин после максимума вспышки. Повышенный поток СКЛ у Земли  может наблюдаться несколько  десятков часов. Вторжение СКЛ в  ионосферу полярных широт вызывает дополнительную ионизацию и, соответственно, ухудшение радиосвязи на коротких волнах. Имеются данные о том, что СКЛ  в значительной мере способствуют опустошению  озонного слоя Земли. Усиленные потоки СКЛ представляют собой также  один из главных источников радиационной опасности для экипажей и оборудования космических кораблей.

    Вспышка генерирует мощную ударную волну  и выбрасывает в межпланетное пространство облако плазмы. Ударная волна и облако плазмы за 1,5-2 суток достигают Земли и вызывают магнитную бурю, понижение интенсивности галактических космических лучей, усиление полярных сияний, возмущения ионосферы и так далее.

    Имеются статистические данные о том, что  через 2-4 суток после магнитной  бури происходит заметная перестройка  барического поля тропосферы. Это  приводит к увеличению нестабильности атмосферы, нарушению характера  циркуляции воздуха. Мировые магнитные  бури представляют собой крайнюю  степень возмущённости магнитосферы в целом. Более слабые возмущения, называемые суббурями, развиваются  в магнитосфере полярных областей. Ещё более слабые возмущения возникают вблизи границы магнитосферы с солнечным ветром. Во время магнитных бурь интенсивность этого низкочастотного излучения возрастает в 10-100 раз. Большую роль в геомагнитных возмущениях играет межпланетное магнитное поле, особенно его южный компонент, перпендикулярный плоскости эклиптики. Со сменой знака радиального компонента межпланетного магнитного поля связаны асимметрия потоков СКЛ, вторгающихся в полярные области, изменение направления конвекции магнитосферной плазмы и ряд других явлений.

    Статистически установлена связь между уровнями солнечной и геомагнитной возмущённости  и ходом ряда процессов в биосфере Земли. Наиболее вероятной причиной такой связи являются низкочастотные колебания электромагнитного поля Земли. Это подтверждается лабораторными  экспериментами по изучению действия электромагнитных полей естественной напряжённости и частоты на млекопитающих.

    Наряду  с поисками физических механизмов ведутся  исследования информационного аспекта  Солнечно-Земных связей. Связи проявляются  двояко, в зависимости от того, плавно или скачкообразно происходит перераспределение  энергии солнечных возмущений внутри магнитосферы. В первом случае Солнечно-Земные связи проявляются в форме  ритмических колебаний геофизических  параметром. Скачкообразные изменения  связывают с так называемым триггерным механизмом, который применим к процессам  или системам, находящимся в неустойчивом состоянии, близком к критическому. В этом случае небольшое изменение  критического параметра приводит к  качественному изменению хода данного  явления или вызывает новое явление. Для примера можно указать  на явление образования внетропических циклонов при геомагнитных возмущениях. Энергия геомагнитного возмущения преобразуется в энергию инфракрасного  излучения. Последнее создаёт небольшой  дополнительный разогрев тропосферы, в результате которого и развивается  её вертикальная неустойчивость. При  этом энергия развитой неустойчивости может на два порядка превышать  энергию первоначального возмущения.

    Новым методом исследования Солнечно-Земных связей являются активные эксперименты в магнитосфере и ионосфере по моделированию эффектов, вызываемых солнечной активностью. Для диагностики  состояния магнитосферы и ионосферы  используются пучки электронов, облака натрия или бария. Для непосредственного  воздействия на ионосферу используются радиоволны коротковолнового диапазона. Главное преимущество активных экспериментов  – возможность контролировать некоторые  начальные условия. Это позволяет  более уверенно судить о физических процессах на заданной высоте, а  вместе с наблюдениями на других высотах  – о механизме магнитосферно-ионосферного взаимодействия, об условиях генерации  низкочастотных излучений, о механизме  Солнечно-Земных связей в целом. Активные эксперименты имеют также и прикладное значение.

    Прогнозы  состояния магнитосферы и других оболочек Земли крайне необходимы для  решения практических задач в  области космонавтики, радиосвязи, транспорта, метеорологии и климатологии, сельского хозяйства, биологии и  медицины.

    3. Солнечная активность

    Одной из самых замечательных особенностей Солнца являются почти периодические, регулярные изменения различных  проявлений солнечной активности, то есть всей совокупности наблюдаемых  изменяющихся явлений на Солнце. Это  и солнечные пятна – области  с сильным магнитным полем  и вследствие этого с пониженной температурой, и солнечные вспышки  – наиболее мощные и быстроразвивающиеся  взрывные процессы, затрагивающие всю  солнечную атмосферу над активной областью, и солнечные волокна  – плазменные образования в магнитном  поле солнечной атмосферы, имеющие  вид вытянутых  волоконообразных структур. Когда волокна выходят  на видимый край (лимб) Солнца, можно  видеть наиболее грандиозные по масштабам  активные и спокойные образования  – протуберанцы, отличающиеся богатым  разнообразием форм и сложной  структурой. Нужно еще отметить корональные  дыры – области в атмосфере  Солнца с открытым в межпланетное пространство магнитным полем.

    Солнечные пятна – наиболее известные явления  на Солнце. Впервые в телескоп их наблюдал Г. Галилей в 1610 г. С этого  времени регистрация пятен то проводилась, то прекращалась, то возобновлялась вновь. В конце ХIX столетия два  наблюдателя – Г. Шперер в Германии и Е. Маундер в Англии указали  на тот факт, что в течение 70-летнего  периода вплоть до 1716г. пятен на солнечном  диске, по-видимому, было очень мало. Уже в наше время Д. Эдди, заново проанализировав все данные, пришел к выводу, что действительно в  этот период был спад солнечной активности, названный Маундеровским минимумом.