Природа сонячних плям та їх вплив на біосферу землі Роботу виконав: Мелещенко Максим Олександрович

ЗМІСТ 2

ВСТУП....................................................................................................................3 2

РОЗДІЛ 1.Поняття про сонячну активність та плями на сонці……………5 8

ВСТУП 9

РОЗДІЛ 1 11

Поняття про сонячну активність та плями на сонці 11

На сонячній поверхні часто спостерігаються особливі утворення: ділянки з підвищеною яскравістю - факели, ділянки із зниженою яскравістю - плями, інколи з'являються коротко живучі дуже яскраві спалахи, а на краю диска помітні протуберанці. Всі вони є активними утворами на Сонці, а їхня поява і розвиток - це прояв сонячної активності. Місця, де спостерігаються активні утвори, отримали назву активних зон. Їхня головна характеристика - це сильні локальні магнітні поля, які виходять на поверхню Сонця і є набагато сильнішими від його регулярного магнітного поля. Сонячні плями. Що у Сонце бувають плями, люди дізналися вже дуже довго. У древніх росіян і китайських літописах, соціальній та хроніках інших народів нерідко зустрічалися згадування про спостереженнях плям на Сонце. У російських літописах зазначалося, що плями було видно " Акі цвяхи". Записи допомогли підтвердити встановлену вже пізніше (в 1841 року) закономірність періодичного збільшення кількості сонячних плям. Щоб помітити такий об'єкт простим оком (за дотримання, звісно, запобіжних заходів - крізь густо закопчене скло чи засвічену негативну фотоплівку), необхідно, що його розмір на Сонце не була менш 50 - 100 тисячі кілометрів, що у десятки разів перевищує радіус Землі 11

мою думку вона складається з атомів і молекул водню Н, а лінії які йдуть під поверхню і складають південну полярність ─ містять в собі тілки атоми і молекули гелію Не. Це і становить основу магнітного поля. Газ на поверхні і всередині Сонця перебуває у стані плазми, що має високий ступінь йонізації, за якого концентрація електронів та йонів дуже висока. Одночасно з йонізацією при виникненні молекул газу відбувається і зворотній процес ─ приєднання електронів до позитивних йонів. Цей процес називається рекомбінація. І саме це, на мою думку, є основою періодичності сонячної активності, яка повторюється через 11 років. Магнітні силові лінії, які виходять із плям, іноді простягаються далеко за поверхню Сонця, у хромосферу і корону. (Додаток А)Циклічність сонячної активності.Сонячний цикл охоплює весь диск Сонця й може бути простежений по багатьом явищам у фотосфері, хромосфері й короні Сонця. Однак найбільш наочний прояв Сонячного циклу — зміна з періодом близько 11,2 років числа сонячних плям, що входять до складу активних областей. 14

Протуберанці. При спостереженнях Сонця через густочервоний світлофільтр на краю диска видно своєрідні світлі виступи над поверхнею, його, які можуть простягатися далеко за межі хромосфери аж у корону. Такі викиди речовини називаютьсяпротуберанцями (від лат. «протуберо» - «здуваюся»). Протуберанці - це речовина, яка підіймається над сонячною поверхнею і утримується над нею завдяки магнітному полю. Протуберанці - найграндіозніші утворення в атмосфері Сонця. Довжина деяких з них сягає 200 000 км, товщина - кілька тисяч кілометрів. Оскільки найчастіше протуберанці - це дуже плоскі й довгі, щільніші й холодніші від корони хмари газу, розташовані своєю площиною майже перпендикулярно до поверхні Сонця, то в проекції на сонячний диск вони мають вигляд вигнутих темних волокон, часто витягнутих у напрямку схід-захід уздовж паралелі. (Додаток Б). Сонячні спалахи. Досить часто над сонячними плямами у хромосфері відбуваються хромосферні спалахи найбільш вражаючий прояв сонячної активності. В роки максимумів сонячної активності може трапитись до десяти спалахів за добу, тоді як у мінімумі впродовж багатьох місяців може не бути жодного. Як правило, спалах починається зі швидкого зростання температури корони до 40 млн К, що призводить до сплеску м'якого рентгенівського випромінювання. Потім під зоною зростання температури в короні підвищується температура хромосфери. Найпотужніші спалахи видно без допомоги фільтра. Яскравість спалахів може бути на 50% більшою за яскравість фотосфери. За сучасними уявленнями, спалах - це раптове виділення енергії, накопиченої у магнітному полі активної зони. На певній висоті над поверхнею Сонця виникає зона, де магнітне поле на невеликому відрізку різко змінюється за величиною і напрямком. Це супроводжується прискоренням заряджених частинок і перетворенням їх на високоенергійні. При цьому речовина нагрівається, з'являється потужне електромагнітне випромінювання у рентгенівському, ультрафіолетовому та радіодіапазоні, а також у міжпланетний простір у радіальному напрямку викидається вузький струмінь частинок високої енергії зі швидкостями 3 000-30 000 км/с. У деяких найпотужніших спалахах навіть народжуються сонячні космічні промені - електрони, протони, нейтрони, а-частинки та інші, що рухаються зі швидкостями до 0,2-0,8 швидкості світла. Процес розвитку невеликих спалахів триває 5-10 хв, найпотужніших до семи годин. За цей час у ділянці сонячної поверхні протяжністю лише 1 000 км виділяється енергія близько 1021-1025 Дж, сумірна з енергією, що її випромінює Сонце з усієї своєї поверхні за 1 с, або з кількістю тепла, що його отримує Земля від Сонця за цілий рік. З усіх активних утворень спалахи вирізняються своєю особливою здатністю впливати на геофізичний стан Землі. І хоча принцип утворення спалахів вчені зрозуміли, детальної теорії поки що немає. 17

19

РОЗДІЛ 2 20

Вплив сонячної активності на біосферу і атмосферу землі 20

Вплив сонячної активності на магнітосферу і атмосферу Землі. Оскільки під час спалаху потік рентгенівських квантів зростає у 100-400 разів, то вже через 8 хв 20 с вони досягають орбіти Землі й проникають в іоносферу. Жорстке випромінювання спричиняє додаткову іонізацію повітря. Як наслідок, змінюється щільність іоносферних шарів і їхня відбивна здатність, а тому одразу ж порушується зв'язок на коротких радіохвилях. Почасти також руйнується озоновий шар, і до поверхні Землі проникає підвищена кількість ультрафіолету.(Додаток Г). Через декілька годин після спалаху Землі досягає потік високо-енергійних частинок. Завдяки наявності геомагнітного поля вони не потрапляють на земну поверхню, але в районах магнітних полюсів, де силові магнітні лінії виходять з поверхні або входять у неї, частинки проникають до висот 100 км, іонізують і збуджують атоми повітря. При поверненні атомів до нейтрального стану відбувається висвічування, яке спостерігається у вигляді полярних сяйв дивовижних за красою явищ. (Додаток В). Магнітні бурі. Ще через 1-2 доби Землі досягає підсилений потік сонячного вітру. Під його дією земна магнітосфера стискається. Але, як відомо, навколо Землі у пастці силових геомагнітних ліній є багато заряджених частинок (радіаційні пояси). На висоті 3-5R вони утворюють в екваторіальній площині електричний струм, що тече зі сходу на захід. Цей струм, у свою чергу, створює власне магнітне поле, яке додається до геомагнітного. При посиленні сонячного вітру збільшується кількість заряджених частинок в радіаційних поясах, тому збільшується і екваторіальний електричний струм. Зростає при цьому і його магнітне поле, яке перешкоджає подальшому стисненню магнітосфери; більше того, вона розширюється. При стисненні магнітосфери напруженість магнітного поля збільшується, при розширенні, навпаки, зменшується. Так виникає окремий сплеск геомагнітного збурення тривалістю близько години. Потужні сонячні збурення обумовлюють тривале підсилення сонячного вітру. В магнітосферу надходить один імпульс за іншим. Виникає послідовна серія збурень геомагнітного поля, коли його напруженість швидко і різко змінюється – настає магнітна буря. Під час магнітних бур збурення геомагнітного поля можуть досяга¬ти такої сили, що в земній корі, у металевих предметах, у провідниках тощо індукуються досить сильні хаотичні електричні струми. Вони здатні спричиняти навіть аварії в телеграфно-телефонному зв'язку і виводити з ладу електричні прилади. Так, під час сильної магнітної бурі 11 лютого 1958 p. у Швеції був зареєстрований вихід з ладу електричної лінії, на кабелях горіла ізоляція, горіли запобіжники і трансформатори. А електричні збурення в земній корі можуть спровокувати землетруси в сейсмічно активних районах. Вплив активності Сонця на погоду. Активність Сонця впливає на погоду. Цей зв'язок можна прослідкувати таким чином. Встановлено, що крім екваторіального кільцевого струму, в районах геомагнітних полюсів на віддалі 20 вночі та 10 удень на висоті близько 100 км приблизно вздовж магнітних паралелей також тече електричний струм. Після надходження від Сонця посиленого потоку заряджених частинок деяка їхня кількість затримується у високих широтах і підсилює цю течію. Збільшення струму призводить до додаткового розігріву атмосфери. Від місця розігріву вниз до тропосфери проникає хвилеподібний імпульс, який далі вздовж поверхні Землі поширюється впродовж кількох годин до низьких широт. Ці хвилі є тим енергетичним мостом між іоносферою і тропосферою, який передає енергію корпускулярних сонячних потоків погодному шару повітря. Вони підсилюють меридіональну циркуляцію повітря і зменшують зональну. Там, де тиск був низьким, він стає ще нижчим, а де був високим - ще вищим. За таких умов у тропічній зоні народжуються тайфуни, а у місцях з різко вираженим континентальним кліматом - засухи. Сонячна активність і коливання клімату Землі. У ритмі з циклами сонячної активності настають певні коливання клімату Землі. У тисячолітньому циклі істотно коливається рівень води в озерах і морях, що видно на наступному прикладі. У V ст. н. е. на березі Каспійського моря були збудовані порт Дербент і фортеця. Тепер залишки її стін перебувають на глибині близько 5 м, а в XI-XIV ст. ця глибина сягала 8 м. Цікава також історія колонізації Ісландії. У 860 р. клімат цього острова був значно м'якшим, ніж тепер. Родючі землі й багаті на рослинність пасовиська були і в Гренландії, де в IX ст. існували два поселення із числом мешканців близько 5 000. Але з XIV ст. у північній півкулі, зокрема в Європі, різко похолодало, кількість опадів зросла. Заледеніння Арктики досягло значних розмірів, Гренландія була блокована льодом, і на 200 років зв'язок з нею перервався. А коли до неї пробилися через криги, там не було знайдено жодного мешканця.Сонячна активність і біосфера Землі. Впливаючи на погоду і клімат, сонячна активність не може не впливати на рослинний світ. Було зібрано багато зрізів дерев з чітко вираженими річними кільцями. Серед них були зрізи секвойї віком 3 200 років і дев'ятнадцяти 500-річних дерев. У всіх дерев визначали товщину річних кілець з точністю до 0,01 мм. Виявилося, що в роки максимумів сонячної активності приріст дерев був більшим, ніж у роки мінімумів. А те, що врожайність сільськогосподарських культур і відповідно ціни на них співвідносяться з кількістю сонячних плям, стало вже класичним прикладом. До сонячної активності небайдужий і тваринний світ. Тісно пов'язані з 11-річним циклом періоди підвищеного розмноження каракуртів, бліх, пустельної саранчі тощо. Останню в періоди між піками сонячної активності взагалі не можна виявити. До тваринного світу належать бактерії та віруси, що спричиняють різноманітні захворювання у людей і тварин. Через зміну їхньої чисельності та поведінки сонячна активність впливає на поширення епідемій і пандемій (розповсюдження хвороби на цілі країни та материки), а також на поширення епізоотій (масових захворювань тварин). Як показав О. Чижевський, у роки високої сонячної активності виникають пандемії холери, грипу, дизентерії, дифтерії тощо. Вплив сонячної активності на людину. Численні дослідження показали, що найчутливішими до змін напруженості геомагнітного поля, обумовлених сонячною активністю, є нервова і серцево-судинна системи людини. Вплив виявляється по-різному: через зміну електричних властивостей тканин людського організму; через вільні радикали у клітинах; через індукційні струми, що виникають в організмі під впливом геомагнітних полів; через зміну проникності клітинних мембран тощо. Як наслідок, у людей з хворобами серцево-судинної системи під час геомагнітних бур погіршується стан, збільшується число інфарктів та інсультів. У здорових людей змінюється сприйняття часу, сповільнюється рухова реакція, різко знижується короткочасна пам'ять, об'єм та інтенсивність уваги. Навіть у спеціально тренованих людей - спортсменів вищого класу та льотчиків - зафіксовано підвищену кількість помилок при виконанні контрольних завдань. Різкі й часті збільшення збуреності геомагнітного поля, впливаючи на візерунок біопотенціалів мозку, погіршують сон. Все це відбивається на виконанні робіт, які вимагають точності та уваги, спричиняє збільшення травматизму на виробництві та кількості автотранспортних пригод. А люди з порушеннями функцій головного мозку в такі дні часто потрапляють на лікарняне ліжко. Сонячна активність впливає на систему крові людини. Під час геомагнітних бур швидкість згортання крові зменшується на 8%. А кількість білих кров'яних тілець - лейкоцитів, від яких, як відомо, залежить опір¬ність організму різним інфекційним захворюванням, у роки активного Сонця знижується в 1,5-1,7 раза. Так що поширеність епідемій у цей час може залежати не лише від посилення діяльності патогенних мікроорганізмів. Вплив сонячної активності на виникнення захворювань. установив ще в 20-х роках А. Л. Чижевський. Його вважають основоположником науки геліобіології. З тих пір проводяться дослідження, накопичуються наукові дані, що підтверджують вплив сонячних і магнітних бур на здоров'я. Замічено, що погіршення стану хворих максимально виявляється, по-перше, відразу після сонячного спалаху і, по-друге, - з початком магнітної бури. Це порозумівається тим, що після приблизно 8 хвилин від початку сонячного спалаху сонячне світло (а також рентгенівське випромінювання) досягають атмосфери Землі і викликають там процеси, що впливають на функціонування організму, а приблизно через добу починається сама магнітосферна буря Землі. 20

ВИСНОВОК 27

ДОДАТКИ 28

Додаток А 28

Сонячні плями 28

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 32

7.Кажанов В. Сонячна активність вчора і сьогодні [Електронний ресурс]: http://planetarium-kharkov.org/?q=solar-activity 32

8.Прайс В. Офіційна наука про вплив Сонця і планет через Сонце [Електронний ресурс]: http://www.galatreya.ru/astrology/archives/solnechnoevliyanie 32

9.Сонячна активність [Електронний ресурс]: http://www.kosmofizika.ru/ucheba/sun_act.htm 32

10.Детская Энциклопедия. Для среднего и старшего возраста. Том 2. «Мир небесных тел. Числа и фигуры». А. И. Маркушевич, Б. А. Воронцов-Вельяминов. 32