Концепції сучасного природознавства

МОСКОВСЬКИЙ ЭКСТЕРНЫЙ ГУМАНИТАРНЫЙ.

УНИВЕРСИТЕТ.

АКАДЕМІЯ ПЕДАГОГИКИ.

ПЕДАГОГІЧНИЙ ФАКУЛЬТЕТ.

КАФЕДРА ПСИХОЛОГІЇ І ПСИХОЛОГИЧЕСКОГО.

КОНСУЛЬТИРОВАНИЯ.

«Концепції сучасного естествознания».

Авторизований реферат по курсу.

«Естествознание».

Прізвище, ім'я, по батькові студента.

Номер залікової книжки.

Керівник (викладач) проф. Борисова О.А.

Рецензент ____________________________.

З/О.

МОСКВА — 2001 год Содержание.

Зміст 2.

Природознавство 3.

Природно — наукова і гуманітарна культуры.

Науковий метод пізнання. Досвід, гіпотеза, закон, теория.

Розділи природознавства 7.

Квантова фізика як етап пізнання природи 10.

Виникнення квантової теорії 10.

Світлові кванти 11.

Атомна фізика 14.

Квантові постулати Бору 15.

Квантова механіка 17.

Лазери 17.

Елементарні частки 19.

Укладання 22.

Походження життя Землі 23.

Запровадження 23.

Умови поява життя 23.

Поява живих істот 24.

Перші живі організми 25.

Укладання 27.

Наша найближча зірка — Сонце 29.

Загальні інформацію про Сонце 29.

Будова Сонця 32.

Сонячний цикл 44.

Сонце — генератор 45.

Сонце життя й Землі 51.

Сонячне затемнення 54.

Проблема «Сонце — Земля» 59.

Укладання 60.

Література: 62.

Естествознание Естественно — наукова і гуманітарна культуры.

Учені й фахівці налічують більш 170 визначень поняття культура. Це свідчить про універсальності цього явища людського суспільства. Поняттям культура позначають та звичайні явища, і сорти рослин i розумові рис людини, і життя, і системи позитивних цінностей тощо. У цьому контексті все створене людиною є культура.

Ми використовуємо одна з визначень культури, що з її інструментальної трактуванням. Культура — це система коштів людської діяльності, завдяки якому реалізуються дії індивіда, груп, людства у взаємодії з природою та між собою. Ці цифри створюються людьми, постійно змінюються, й вдосконалюються. Прийнято виділяти три типу культури: матеріальну, соціальну і духовную.

Матеріальна культура — сукупність коштів буття чоловіки й суспільства. Вона містить різноманітні чинники: знаряддя праці, техніку, добробут чоловіки й суспільства. Соціальна культура — це система правил поведінки людей різні види спілкування. Вона містить етикет, професійну, правову, релігійну тощо. буд. різновиду діяльності. Більше докладно змістовна частина першої та другої культур вивчається за іншими дисциплінах. Духовна культура — це складова частина культурних досягнень людства. Основні види духовної культури — мораль, право, світогляд, ідеологія, мистецтво, наука тощо. Кожен з цих видів духовної культури складається з відносно самостійних частин. Ці частини взаємозв'язані й ставляться до духовній культурі человечества.

Під наукою нині розуміють ту сферу людської діяльності, функція якої - вироблення і теоретична систематизація об'єктивних знання дійсності. Система наук умовно ділиться на природні, громадські й технічні науки.

У науці прийнято виділяти систему знання природі - природознавство, що є предметом природничо-науковому культури та систему знання позитивно значимих цінностях буття індивіда, груп, держави, людства — гуманітарні науки чи гуманітарну культуру. Доти, як наука оформилася на самостійну частина культури людства, знання про природі й цінностях життя входили в інші стану духовної культури: практичного досвіду, мудрість, народна медицина, натурфілософія і т.д.

Взаємозв'язок природничо-науковому й гуманітарною культур залежить від следующем:

. вони теж мають єдину основу, виражену у потребах і інтересах чоловіки й людства, у створенні оптимальних умов самозбереження і самосовершенствования;

. здійснюють взаємообмін досягнутими результатами;

. взаємно координують у розвитку человечества;

. є самостійними гілками єдиної системи знань науку й духовної культури у целом.

Ми є свідками того, як соціологи, юристи, економісти, менеджери та інші фахівці - гуманітарії починають запровадити у своєї роботі системний підхід, ідеї, й методи кібернетики і теорії інформації, знання фундаментальних законів природознавства і зокрема физики.

Пояснимо вищесказане прикладами з практики. Юрист розбирає справа про зіткненні судів. Звісно, він повинен знати закони, ухвалюватимуть у світової практиці судноводіння. Але, з іншого боку, якщо він знає, що таке маса, радіус повороту, швидкість, прискорення тощо. буд., не зможе реально застосувати свої знания.

Соціолог вивчає думку шляхом опитування. Але як і зможе оцінити рівень достовірності результатів, коли має уявлення про теорії ймовірності та теорії похибок. Без знання цих розділів математично-природничої грамотності, результати його пророцтв ні представляти практичної ценности.

Менеджер рекламує виріб якогось підприємства. Відомо, що у виставках чи переглядах перші питання завжди стосуються технічних сторін вироби. Звісно, повністю вирішити такі питання може лише фахівець, має хорошу фундаментальну естественнонаучную підготовку. Проте розумітися на цих питаннях має і менеджер.

Є й інший бік аналізованого питання. Наука часто звинувачують у тих гріхах, у яких винна й не так саму себе, скільки та система інститутів, у межах якої вона функціонує розвивається. У час очевидно, що успішний розвиток науки може спричинить негативних наслідків впливає попри всі у цілому. Актуальним стає питання соціальної відповідальності всіх людей, Не тільки учених за зокрема можливість використання з відкриттів і досягнень. У цей час сформувалася напрям, зване етикою науки, дисципліни, що вивчає моральні основи наукової деятельности.

Як приклад можна навести приклад, з історії Другої світової війни. Р. Оппенгеймера називають батьком створення атомної бомби. Він був координатором і керівником проекту створення створення атомної бомби. Вона стала створена і випробувана спочатку у Неваді, і потім й у Хіросімі й Нагасаке. Пізніше Опенгеймер, усвідомлюючи тяжкість відповідальності, вийшов із проекту й почав займатися діяльністю, спрямованої на запобігання використання атомних бомб.

Вищесказане стверджує нашій думки, але це бачиться дуже важливою познайомиться з основними концепціями природознавства. Це необхідне здобуття права: у перших, свідомо застосовувати їх у своїй діяльності, у других, щоб отримати ясне і б точне уявлення про сучасної наукової картині світу, яку дає естествознание.

Научный метод пізнання. Досвід, гіпотеза, закон, теория.

Що таке науковий метод пізнання? Після чого він базується? Що у його основі, і чим він з інших методів познания?

Спосіб отримати часткові запитання придуманий кілька сотень років як розв’язано. Спостереження, міркування й передати досвід займають званий науковий метод пізнання, який дозволяє відповідати на багато цікаві для нас питання. Основою наукового методу є досвід — пробний камінь всіх наших знань. Досвід, експеримент — це єдиний суддя наукової истины.

Проводячи спостереження будь-яких природних явищ, неможливо охопити всі, з тими явищами пов’язані. Тому слід відкинути все другорядні факти і що виділити основні, тобто. суть явища. Цей процес відбувається називається абстрагированием чи побудовою моделі явища. У роздумах створюється основа спостережуваного явища, його модель. Що істотним для цього явища, що неістотним, питання неоднозначний і складний. Не завжди, а відразу, на перших етапах спостереження та роздуми. Аналізуючи цей етап не можна, як у старої приказці, «ыплеснуть немовляти з купелі разом із водой».

У створюваної моделі потрібно враховувати головні характеристики і основні параметри досліджуваного явища. Побудована модель повинна як вірно описувати бачимо це явище, проте й добре прогнозувати його розвиток за умов. Пророкування теорії перевіряються експериментом чи досвідом — найважливішої частиною наукового методу познания.

З початку необхідно домовиться, що матися на увазі за тим або іншим суб'єктам терміном. У поняття «досвід» вкладатимемо сенс контролю над явищем при контрольованих умовах, тобто. спостереження із можливістю контролювати, відтворювати змінювати бажаним чином зовнішні умови. Істотною є можливість створювати як звичайні, і штучні (тобто. в природі не які) умови. Фізика, хімія, біологія й інших наук називаються природними саме оскільки у їхній основі лежить опыт.

Для пояснення експериментальних фактів залучаються гіпотези. Гіпотеза — це припущення, що дозволяє пояснити і кількісно описати бачимо явище. Описати щось кількісно можна тільки мові математики.

Між явищами природи існують стійкі, повторювані зв’язку — прояви законів природи. Якісна формулювання законів то, можливо іноді дана без залучення математичного апарату. Закони, записані на мові формул дозволяють можливість перейти до вищому щаблі пізнання. Цю щабель називають теорією. Тобто. за певних умов висунута гіпотеза може перейти в теорію, основу якої лежать закони. Теорія дає уявлення про закономірності істотних зв’язках у певному области.

Закони математично-природничої грамотності встановлюють кількісні співвідношень між наблюдаемыми явищами, тобто. мають математичну формулювання. Не завжди це формулювання буває явною. Наприклад, всім звична наступна, здавалося б, якісна формулювання першого закону Ньютона: «Існують такі системи відліку, яких тіло зберігає стан спокою чи прямолінійного рівномірного руху, якби нього не було діють інші тіла, чи дію інших тіл взаємно компенсується». Але суворо сформулювати, що таке прямолінійне рівномірний рух, можна тільки мові математичних формул. Тобто. навіть якісна формулювання закону передбачає запровадження кількісних понятий.

Природознавство, вивчаюче кількісні (тобто. точні) співвідношення природних явищ, належить до точних наук. Поняття «точне» вимагає коментарів. Точні науки, зазвичай оперують ні з абсолютно точними, а з наближеними величинами. При кількісному описі будь-якого спостережуваного явища завжди обговорюють, з яким ступенем точності мають справу, тобто. наводять похибки вимірюваних величин.

Коли гіпотеза переростає в теорію, т. е. до форми наукових знань, дають цілісне уявлення про закономірності істотних зв’язках певній галузі дійсності? Який шлях вона повинна переважно пройти? Відповідь це питання частково дано. Гіпотези повинні прагнути бути перевірені фактами, дослідами, здоровий глузд. У своїй області вони мають пояснювати всю сукупність наявних явищ. Але цього замало. А, щоб стати теорією, гіпотеза повинна сформулювати кількісні відносини між наблюдаемыми явищами. Фактично це означає формулювання законів. Неодмінним умовою перетворення гіпотези в теорію є пророцтво нових, досі не які спостерігалися і з відомих теорій не наступних, явищ, й підтвердження цих пророцтв в спеціально поставлених экспериментах.

Перехід гіпотези в теорію найчастіше обходиться без драм. Класичними є приклади Миколи Коперника (1473−1543) і Джордано Бруно (1548- 1600). М. Коперник висунув гіпотезу про геліоцентричної системі світу, в якої планети обертаються навколо Сонця по орбітам. Ця гіпотеза дозволяла досить точно і описувати і пророкувати спостережувані руху планет. Проте саме Коперник не стверджував, що наш система це і є геліоцентрична. Він модель геліоцентричної системи світу потрібна було лише ще зручного описи руху планет. Геліоцентрична система суперечила Біблії, де йшлося, що Ісус Христос Навин зупинив обертання Сонця навколо Землі. Розвиваючи геліоцентричну космологію, Бруно висунув ідею множинності світів у Всесвіті, центрами яких є зірки. Д. Бруно затвердив думка, що геліоцентрична система має не є гіпотезою Коперника, а космологічної теорією, спирається на факт руху планет навколо Сонця. І саме тому звинуватили у єресі і спалено 1600 року на Площі Троянд в Риме.

Природничонаукова теорія дає пояснення цілої області явищ в природі з єдиною погляду. Квінтесенцією теорії є закони, встановлюють кількісні зв’язку, співвідношень між різними наблюдаемыми в досвіді величинами.

Слід розрізняти закони природи й закони науки. Перші виявляється у особливостях перебігу природних явищ і процесів й у взаємозв'язку деяких величин. Вони незмінні і завжди виконуються. Наукові закони — це описати закони природи мовою математичних формул і точних формулювань. Надалі мова може бути лише про неї. Наукові закони не точні і постійні. На певних етапах розвитку науки виникає необхідність уточнення можна побачити в досвіді явищ перегляду законів чи кордонів їхньої придатності. Постійна перевірка досвідчених фактів з урахуванням нових експериментальних методик, дозволяють збільшити точність проведення експерименту, необхідна завжди будь-якому рівні знань. Розбіжність експериментальних даних, і чинних законів дозволяє висувати нові гіпотези і будувати нові теории.

Разделы естествознания.

Слово природознавство представляє з себе поєднання двох слів: єство (природа) і чітке знання. Нині під природознавством мається на увазі в основному обізнаність у тому, що у природі, у Всесвіті справді є чи з крайнього заходу можливо. Спочатку до фізики Аристотель відносив проблем з улаштуванням, походження, організації всього, що є в Всесвіту, навіть життя. Саме поняття фізика, грецьке з походження, близько до російського слову природа. Отже, спочатку природознавство називалося физикой.

У розвитку наука пройшла чотири стадії розвитку. У першій стадії формулювалися загальні ставлення до природі, навколишній світ як про щось цілому. У цьому стадії сталося розвиток натурфілософії (філософії природи) що стала вмістилищем ідей здогадок, що до 13−15 століть стали зачатками математично-природничої грамотності. У 15−17 століттях пішла аналітична стадія — мисленне розчленовування і виділення подробиць, що перетворила фізику, астрономію, хімію, біологію справді у науки. Пізніше, ближчі до нашого часу, настала синтетична стадія вивчення природи, характеризуемая відтворенням цілісної картини світу з урахуванням раніше пізнаних подробиць. Сьогодні що час обгрунтувати як принципову цілісність всього природознавства, але пояснити, чому саме фізика, хімія і біологія стали основними і самостійними розділами науки про природу. Тобто. на цей час здійснюється цілісна інтегрально — диференційна стадія розвитку природознавства, як єдиної науки про природе.

Усі описані стадії вивчення природи сутнісно представляють ланки ланцюжка. Кожен із розділів природознавства прощел через ці стадії. Розглянувши у наступному частини коротко історію розвитку фізики бачимо, що вона також пройшла все описані стадії. Відмінність є лише тому, що опис етапів розвитку фізики ми давати з погляду розвитку методів підходи до досліджуваним явищам. У фізиці зараз також настає інтеграційна стадія, характеризуемая тим, що проводяться спроби створити єдині теорії, об'єднувальні різні розділи. Приклад цього може бути спроба створити теорію поля.

Розглянемо головні розділи природознавства і зв’язок з-поміж них. Ми вже наголошували на русі матерії. У плані зростання складності ми наводили такі форми руху: механічну, фізичну, хімічну, біологічну, громадську. Усі форми руху пов’язані між собою. Вищі містять нижчі, складовими частини, але й у жодному разі не зводяться тільки до них. Наприклад, не можна ядерні сили зводити до механічним. Різні види рухів, що у природі вивчають різні розділи природознавства: ФІЗИКА, ХІМІЯ, БІОЛОГІЯ, ПСИХОЛОГІЯ та інші разделы.

У кожному із розділів природознавства є свої умови, які може бути було зведено до законам інших розділів, проте, теорії, описують складні структури, спираються на теорії та закони простих структур. При цьому, зазвичай, принаймні ускладнення структур і розділів природознавства їх закони стають менш точними, формулювання наближаються до якісних. Чим нижчий рівень розділу природознавства, то складніше і точніше математичні формулювання його законів. Найбільш складні розуміння закони фізики — фундаменті всіх природних наук.

Хімія відчуває у собі вплив фізики, мабуть сильніше, ніж будь-яка інша наука. Якось на зорі свого розвитку вона значної ролі становлення фізики. Ці науки взаємодіяли дуже, вони були нероздільні. Теорія атомного будівлі речовини отримала дуже докладне підтвердження саме у хімічних дослідах. Під теорією неорганічної хімії підвела риску Д.І. Менделєєв (1834−1907), розвинувши періодичну систему хімічних елементів. Цю систему виявила чимало дивних перетинів поміж різними елементами. Вона передбачила існування багатьох тоді ще невідомих хімічних елементів. Проте, пояснення системи Менделєєва можливе лише опорою на теорію будівлі атома, тобто. на фізичну теорію. Нині в неорганічної хімії залишилися два розділу: фізична хімія і квантова хімія. Самі назви цих розділів говорять про тісного зв’язку з физикой.

Інша гілка хімії - органічна хімія, хімія речовин, що з життєвими процесами. Певний час припускали, що органічні речовини настільки складні, що їх можна синтезувати. Проте, розвиток фізики та неорганічної хімії змінило ситуацію. Нині навчилися синтезувати складні органічні сполуки, замість необхідних у життєвих процесах. Головне завдання органічної хімії є аналіз політики та синтез речовин, які виникають в біологічних системах, живих організмах. Звідси випливає тісний зв’язок хімії і фізики з іншим розділом природознавства, з биологией.

Вивчення живих організмів дає можливість прозирнути безліч суто фізичних явищ: циркуляцію і гидродинамику перебігу крові, тиск у посудинах і т.д. Біологія — дуже широке полі діяльності докладання фізичних і хімічних теорій. Наприклад, як здійснюється зір, що відбувається у оці. Як квант світла взаємодіє зі сітківкою. Проте, опікується цими питаннями не основні в біології, не лежать по суті всього живого. Фундаментальні процеси, студійовані в біології лежать глибше, у сенсі функціонування клітин, їх біохімічних циклів. У остаточному підсумку, в того, що є. Поняття життя вдається звести лише у хімічним чи фізичним процессам.

Психологія вивчає відбиток неминучого у процесах діяльності людини і тварин. Ця наука лежить межі природничих і громадських наук. Здається, яка зв’язок може бути неї, з фізикою. Давайте розглянемо кілька прикладів. Однією з гілкою психології є фізіологія відчуттів. Вона розглядає взаємозв'язок між поведінкою людини її відчуттями. Чому червоний колір викликає тривожні відчуття, а зелений навпаки. Недарма який забороняє колір світлофора — червоний, а що дозволяє - зелений. Відповідь може дати фізика. Днем максимум випромінювання сонця доводиться на зелений колір. День — найбезпечніший доби, і під час еволюції у живих організмів виробилася позитивна реакція на зелений колір. У сутінках максимум випромінювання сонця зрушать в червону область. Сутінки — найнебезпечніше доби, коли хижі тварини виходять полювання. Природно, у процесі еволюції виробилося негативної реакції на цей цвет.

У цьому рефераті ми рассмотрим:

. квантову фізику — із розділу «Физика»;

. походження землі - із розділу «Биология».

. докладніше зупинимося поведінці нашої найближчій зірки -.

Солнце.

Квантовая фізика як етап пізнання природы.

Найбільша революція у фізиці збіглася з початком ХХ століття. Спроби пояснити спостережувані на дослідах закономірності розподілу енергії в спектрах теплового випромінювання (електромагнітного випромінювання нагрітого тіла) виявилися невтішними. Багаторазово перевірені закони електромагнетизму Максвелла несподівано «застрайкували», якщо їх спробували застосувати до проблеми випромінювання речовиною коротких електромагнітних хвиль. І це тим паче дивно, що це закони чудово описують випромінювання радіохвиль антеною і у свого часу саме існування електромагнітних хвиль передбачене з урахуванням цих законов.

Возникновение квантової теории.

Електродинаміка Максвелла сприяла безтямному висновку, за яким нагріте тіло, безупинно втрачаючи енергію внаслідок випромінювання електромагнітних хвиль, має остудитися нанівець. Відповідно до класичної теорії теплове рівновагу між речовиною і випромінюванням неможливо. Проте повсякденний досвід показує, що нічого подібного насправді немає. Нагріте тіло не витрачає все своє енергію на випромінювання електромагнітних волн.

У пошуках виходу від цього протистояння між теорією і досвідом німецький фізик Макс П л, а зв до припустив, що атоми випускають електромагнітну енергію окремими порціями — квантами. Енергія Є кожної порції прямо пропорційна частоті v излучения:

E=hv.

Коефіцієнт пропорційності h отримав назву постійної Планка.

Припущення Планка фактично означало, що класичної фізики неприйнятні явищ микромира.

Побудована Планком теорія теплового випромінювання чудово із експериментом. По відомому з досвіду розподілу енергії за частотами було встановлено значення постійної Планка. Вона виявилася дуже малим: =6,63.10−34 Дж.с.

Після відкриття Планка почала розвиватися нова, найсучасніша і глибока фізична теорія — квантова теорія. Розвиток її завершено і по цей день.

Планк зазначив шлях виходу з труднощів, з якими зіштовхнулася теорія теплового випромінювання. Але це успіх було отримано ціною відмовитися від законів класичної фізики стосовно микроскопическим системам і излучению.

Световые кванты.

Квантовим законам підпорядковується поведінка усіх тих мікрочастинок. Але вперше квантові властивості матерії знайшли для дослідження випромінювання та поглинання света.

У розвитку поглядів на природу світла важливий крок було зроблено при вивченні одного чудового явища, відкритого Р. Герцем і старанно дослідженого видатним російським фізиком Олександром Григоровичем Столетовым. Явище це явище набуло назва фотоэффекта.

Фотоэффектом називають виривання електронів з речовини під впливом света.

Світло вириває електрони із поверхні пластини. Якщо вона заряджено негативно, електрони відштовхуються її і електрометр розряджається. При позитивному ж заряді пластини вирвані світлом електрони притягуються до пластині і знову осідають у ньому. Тому заряд электрометра не изменяется.

Проте, коли по дорозі світла поставлено звичайне скло, негативно заряджена пластина не втрачає електрони, як і вона була інтенсивність випромінювання. Оскільки відомо, що скло поглинає ультрафіолетові промені, те з цього досвіду можна зрозуміти, що став саме ультрафіолетовий ділянку спектра викликає фотоефект. Цей сам собою нескладний факт не можна пояснити з урахуванням хвильової теорії світла. Незрозуміло, чому світлові хвилі малої частоти що неспроможні виривати електрони, навіть амплітуда хвилі великою і, отже, велика сила, діюча на электроны.

При зміні інтенсивності світла (щільності потоку випромінювання) затримуюче напруга, як показали досліди, не змінюється. Це означає, що ні змінюється кінетична енергія електронів. З погляду хвильової теорії світла цього факту незрозумілий. Також чим більше інтенсивність світла, тим більша потуга діють на електрони із боку електромагнітного поля світловий хвилі і тих велику енергію, начебто, повинна передаватися электронам.

На дослідах було знайдено, що кінетична енергія вырываемых світлом електронів залежить від частоти світла. Максимальна кінетична енергія фотоелектронів лінійно зростає частотою світла, і залежить від його інтенсивності. Якщо частота світла менше певної для даного речовини мінімальної частоти Vmin, то фотоефект не происходит.

Закони фотоефекту прості формою. Але залежність кінетичній енергії електронів від частоти виглядає загадочно.

Усі спроби пояснити явище фотоефекту з урахуванням законів електродинаміки Максвелла, за якими свет—это электромагнитная хвиля, безупинно розподілена у просторі, виявилися безрезультатними. Не можна зрозуміти, чому енергія фотоелектронів визначається лише частотою світла, і чому лише за малої довжині хвилі світло вириває электроны.

Пояснення фотоефекту дали в 1905 р. Ейнштейном, развившим ідеї Планка про прерывистом випущенні світла. У експериментальних законах фотоефекту Ейнштейн побачив переконливе доказ те, що світло має переривчасту структуру і поглинається окремими порциями.

Енергія Є кожної порції випромінювання у повній відповідності з гіпотезою Планка пропорційна частоті: E=hv, де h — стала Планка.

З те, що світло, як засвідчило Планк, випромінюється порціями, ще випливає переривчаста структура самого світла. Адже й мінеральну воду продають в пляшках, але звідси не слід, що вода має переривчасту структуру і складається з неподільних частин. Лише явище фотоефекту показало, що світло має переривчасту структуру: излученная порція світловий енергії E=hv зберігає свою індивідуальність й надалі. Поглотиться може лише вся порція целиком.

Кінетичну енергію фотоэлектрона можна знайти, застосувавши закон збереження энергии. Это рівняння пояснює основні факти, що стосуються фотоефекту. Інтенсивність світла, за Эйнштейном, пропорційна числу квантів (порцій) енергії в світловому пучку і тому визначає число електронів, видертих із металу. А швидкість електронів відповідно до визначається лише частотою світла, і роботою виходу, яка від роду металу і стан поверхні. Від інтенсивності світла вона зависит.

До кожного речовини фотоефект спостерігається лише тому випадку, якщо частота v світла більше мінімального значення Адже щоб вирвати електрон з металу навіть без повідомлення йому кінетичній енергії, потрібно зробити роботу виходу А. Отже, енергія кванта повинно перевищувати цієї роботи. Граничну частоту, називають червоною кордоном фотоэффекта.

Для цинку червоною кордоні відповідає довжина хвилі м (ультрафіолетове випромінювання). Саме цим пояснюється досвід про припинення фотоефекту з допомогою скляній платівки, задерживающей ультрафіолетові лучи.

Робота виходу в алюмінію чи заліза більше, ніж в цинку. Тож у досвіді використовувалася цинкова пластина. У лужних металів робота виходу, навпаки, менше, а довжина хвилі, відповідна червоною кордоні, больше.

Користуючись рівнянням Ейнштейна можна знайти постійну Планка h. Для цього необхідно експериментально визначити частоту світла v, роботу виходу Проте й виміряти кінетичну енергію фотоелектронів. Точнісінько таку ж значення було знайдено Планком при теоретичному вивченні зовсім іншу явища — теплового випромінювання. Збіг значень постійної Планка, отриманих різними методами, підтверджує правильність припущення прерывистом характері випромінювання та поглинання світла веществом.

Рівняння Ейнштейна, незважаючи на простоту, пояснює основні закономірності фотоефекту. Ейнштейн удостоївся Нобелівської премії за роботи з теорії фотоэффекта.

У сучасному фізиці фотон сприймається як одна їх елементарних частинок. Таблиця елементарних частинок вже багато років починається з фотона.

Енергія і імпульс фотона. При випущенні і поглинанні світло поводиться подібно потоку часток отримують за енергією E=hv, яка від частоти. Порція світла виявилася несподівано дуже схожій те, що прийнято називати часткою. Властивості світла, виявлені при випромінюванні і поглинанні, називають корпускулярными. А сама світлова частка було названо фотоном чи квантом електромагнітного излучения.

Фотон подібно частинкам має певної порцією енергії hv. Енергію фотона часто висловлюють не через частоту v, а ще через циклічну частоту .

Фотон позбавлений маси спокою то, т. е. не існує у стані спокою, і при народженні відразу має швидкість з. Маса, обумовлена формулой,—это маса рушійної фотона. Спрямований імпульс фотона за світловим лучу.

Чим більший частота, тим більше коштів енергія і імпульс фотона і тих чіткіше виражені корпускулярные властивості світла. Тому, що стала Планка мала, енергія фотонів видимого випромінювання вкрай незначна. Фотони, відповідні зеленому світу, мають енергію 4- 10~19 Дж.

Проте в чудових дослідах З. І. Вавилова було встановлено, що людське око, цей найтонший з «приладів», здатний реагувати на відмінність освещен-ностей, вимірюваний поодинокими квантами.

Вчені змушені були запровадити уявлення про світлі як і справу потоці частинок. Може скластися враження, що це повернення до корпускулярної теорії Ньютона. Проте не слід забувати, що інтерференція і дифракція світла з упевненістю свідчать про наявність у світла хвильових властивостей. Світло має своєрідним дуалізмом (двоїстістю) властивостей. При поширенні світла виявляються його хвильові властивості, а при взаємодії з речовиною (випромінюванні і поглинанні) — корпускулярные. Усі это, конечно, странно і незвично. Не в змозі собі уявити собі наочно, як же то, можливо. Але тим щонайменше це факт. Ми не можемо уявляти собі наочно повною мірою процеси в мікросвіті, оскільки вони цілком відмінні від макроскопічних явищ, які люди спостерігали мільйони років й захопити основні закони яких було сформульовано до кінця XIX века.

З часом двоїстість властивостей було відкрито у електронів і інших елементарних частинок. Електрон, зокрема, поруч із корпускулярными властивості має ще й хвилевими. Спостерігається дифракція і інтерференція электронов.

Ці незвичних властивостей мікрооб'єктів описуються з допомогою квантової механіки — сучасної теорії руху мікрочастинок. Механіка Ньютона виявляється тут у вона найчастіше незастосовною. Але вивчення квантової механіки за межі шкільного курсу физики.

Фотон—элементарная частка, позбавлена маси спокою і електричного заряду, але що має енергією і імпульсом. Це квант електромагнітного поля, яку здійснює взаємодія між зарядженими частинками. Поглиненна і випромінювання електромагнітної енергії окремими порціями — прояв корпускулярних властивостей електромагнітного поля.

Корпускулярно-волновой дуалізм — загальне властивість матерії, що виявляється на мікроскопічному уровне.

Атомная физика.

Англійський фізик Ернест Резерфорд досліджував розсіювання а-частиц десять тисяч разів менше по разме-веществом і відкрив 1911 р. атомне ядро — масивне образование.

Не відразу вчені дійшли правильним уявленням про будову атома. Перша модель атома було запропоновано англійським фізиком Дж. Дж. Томсоном, який відкрив електрон. На думку Томсона, позитивного заряду атома займає обшир атома і розподілено у тому обсязі із постійною щільністю. Найпростіший атом — атом водню — є позитивно заряджений кулю радіусом близько 10~8 див, у якому перебуває електрон. У складніших атомів в позитивно зарядженому кулі перебуває по кілька електронів, отже атом подібний до кексу, у якому роль родзинок грають электроны.

Проте модель атома Томсона опинилася у повному суперечності з дослідами дослідження розподілу позитивного заряду в атомі. Ці досліди, вироблені вперше Еге. Резерфордом, зіграли на вирішальній ролі у сенсі будівлі атома.

З дослідів Резерфорда безпосередньо випливає планетарна модель атома. У центрі розміщено позитивно заряджене атомне ядро, у якому зосереджена майже всю масу атома. У цілому нині атом нейтральний. Тому число внутрішньоатомних електронів, як і заряд ядра, одно порядковому номера елемента у періодичної системі. Зрозуміло, що спочивати електрони всередині атома що неспроможні, оскільки впали аж на ядро. Вони рухаються навколо ядра, аналогічно як планети звертаються навколо Сонця. Такий характер руху електронів визначається дією кулоновских сил із боку ядра.

У атомі водню навколо ядра звертається лише електрон. Ядро атома водню має позитивного заряду, рівний по модулю заряду електрона, й безліч, приблизно 1836,1 разу велику маси електрона. Це ядро назвали протоном і став розглядатися як елементарна частка. Розмір атома — це радіус орбіти його электрона.

Проста і наочний планетарна модель атома прямо експериментальне обгрунтування. Вона здається цілкомяка потрібна на пояснення дослідів по розсіюванню ос-частиц. На основі цієї моделі не можна пояснити факт існування атома, його стійкість. Адже рух електронів по орбітам приміром із прискоренням, і вельми чималим. Прискорено рухомий заряд за законами електродинаміки Максвелла повинен випромінювати електромагнітні хвилі частотою, рівної частоті його звернення навколо ядра. Випромінення супроводжується втратою енергії. Втрачаючи енергію, електрони повинні наближатися до ядру, аналогічно як супутник наближається до Землі під час гальмування у верхніх шарах атмосфери. Як свідчать суворі розрахунки, засновані на механіці Ньютона і електродинаміки Максвелла, електрон за незначну час (порядку 10~8 з) повинен впасти на ядро. Атом повинен припинити своє существование.

Насправді нічого такого немає. Атоми стійкі й у невозбужденном стані можуть існувати необмежено довго, цілком не випромінюючи електромагнітні волны.

Не що з досвідом висновок про неминучою загибелі атома внаслідок втрати енергії на излучение—это результат застосування законів класичної фізики явищ, що відбувається всередині атома. Звідси випливає, що явищам атомних масштабів закони класичної фізики неприменимы.

Резерфорд створив планетарну модель атома: електрони звертаються навколо ядра, аналогічно як планети звертаються навколо Сонця. Ця модель проста, обгрунтована експериментально, але з дозволяє пояснити стійкість атомов.

Квантовые постулати Бора.

Вихід із вкрай затруднительного положення у теорії атома знайшли у 1913 р. датським фізиком Нільсом Бором по дорозі її подальшого розвитку квантових поглядів на процесів у природе.

Ейнштейн оцінював виконану Бором роботу «як вищу музичність у області думки», завжди його поражавшую. Базуючись на розрізнених досвідчених фактах. Бор з допомогою геніальною інтуїції правильно вгадав істота дела.

Послідовної теорії атома Бор, проте, назву. Він вигляді постулатів сформулював основні тези нову теорію. Причому як закони класичної фізики не відкидалися їм беззастережно. Нові постулати скоріш встановлювали лише ті обмеження на допущені класичної фізикою движения.

Успіх теорії Бору був тією щонайменше разючою, і цікава всім ученим стало ясно, що Бор знайшов правильний шлях розвитку теорії. Цей шлях навів згодом до створення стрункої теорії руху микрочастиц—квантовой механики.

Перший постулат Бору говорить: атомна система може тільки особливих стаціонарних, чи квантових, станах, кожному у тому числі відповідає певна енергія; в стаціонарному стані атом не излучает.

Цей постулат суперечить класичної механіці, за якою енергія рухомих електронів може бути будь-якою. Суперечить і електродинаміки Максвелла, оскільки припускає можливість прискореного руху електронів без випромінювання електромагнітних волн.

За другим постулату Бору випромінювання світла відбувається за переході атома з стаціонарного стану з більшою енергією в стаціонарне стан із меншою енергією Енергія излученного фотона дорівнює різниці енергій стаціонарних состояний:

При поглинанні світла атом переходить з стаціонарного стану з меншою енергією в стаціонарне стан із більшої энергией.

Другий постулат також суперечить електродинаміки Максвелла, оскільки відповідно до цього постулату частота випромінювання світла свідчить не про особливостях руху електрона, а лише про зміну енергії атома.

Свої постулати Бор застосував для побудови теорії найпростішої атомної системы—атома водню. Основне завдання полягало у перебування частот електромагнітних хвиль, випромінюваних воднем. Ці частоти можна знайти в основі другого постулату, якщо розташовувати правилом визначення стаціонарних значень енергії атома. Це (зване правило квантування) Бору знов-таки довелося постулировать.

Використовуючи закони механіки Ньютона і правило квантування, отмирающее можливі стаціонарне стану, Бор зміг обчислити Допустимі радіуси орбіт електрона і стаціонарних станів. Мінімальний радіус орбіти визначає розміри атома.

Другий постулат Бору дозволяє обчислити по відомим значенням енергій стаціонарних станів частоти випромінювань атома водню. Теорія Бору призводить до кількісному згоди з експериментом для значень цих частот. Усі частоти випромінювань атома водню становлять ряд серій, кожна у тому числі утворюється під час переходах атома до одного з енергетичних станів від усіх верхніх енергетичних станів (станів з більшою энергией).

Поглиненна світла — процес, зворотний випромінюванню. Атом, поглинаючи світло, переходить з найнижчих енергетичних станів у вищі. Заодно він поглинає випромінювання тієї ж самої частоти, яку випромінює, переходячи з вищих енергетичних станів в нижчі. На малюнку 168, б стрілками зображені переходи атома лише з станів до інших з поглинанням света.

За підсумками двох постулатів і правил квантування Бор визначив радіус атома водню і стаціонарних станів атома. Це дозволило б обчислити частоти випромінюваних і поглощаемых атомом електромагнітних волн.

Квантовая механика.

Найбільший успіх теорія Бору мала стосовно атома водню, .для якого було можливим побудувати кількісну теорію спектра.

Проте побудувати кількісну теорію наступного за воднем атома гелію з урахуванням боровских уявлень зірвалася. Щодо атома гелію й навіть складніших атомів теорія Бору дозволяла робити лише якісні (хоча й важливі) заключения.

Теорія Бору є половинчастою, внутрішньо суперечливою. З одним боку, при побудові теорії атома водню використовувалися звичайні закони механіки Ньютона і давно відомий закон Кулона, з другого — вводилися квантові постулати, неможливо пов’язані з механікою Ньютона і электродинамикой Максвелла. Введення ЄІАС у фізику квантових уявлень вимагало радикальної перебудови як механіки, і електродинаміки. Ця перебудова було здійснено на початку Другої чверті ХХ століття, коли було створено нові фізичні теорії: квантова механіка і квантова электродинамика.

Постулати Бору виявилися цілком правильними. Але вони виступали вже не як постулати, бо як слідства основних принципів цих теорій. Правило ж квантування Бору, з’ясувалося, застосовно далеко ще не всегда.

Уявлення певні орбітах, якими рухається електрон в атомі Бору, виявилося дуже умовним. Насправді рух електрона в атомі має обмаль спільного з рухом планет по орбітам. Якби атом водню в наинизшем енергетичному стані можна було б сфотографувати з великою витримкою, ми побачили б хмару з перемінної щільністю. Більшість електрон проводить певному відстані від ядра.

Нині з допомогою квантової механіки можна вирішити будь-який питання, належить до будовою і властивостями електронних оболонок атомів. Але кількісна теорія видається дуже складної, і її стосуватися не будемо. З якісним описом електронних оболонок атомів ви знайомилися знає химии.

Лазеры.

У 1917 р. Ейнштейн передбачив можливість з так званого індукованого (вимушеного) випромінювання світла атомами. Під індукованим випромінюванням розуміється випромінювання порушених атомів під впливом падаючого ними світла. Чудовій особливістю цього випромінювання і те, що виникла при индуцированном випромінюванні світлова хвиля не відрізняється від хвилі, падаючої на атом, ні частотою, ні фазою, ні поляризацией.

Мовою квантової теорії вимушене випромінювання означає перехід атома з вищого енергетичного стану в нижчу, але з спонтанно, як при звичайному випромінюванні, а під впливом зовнішнього воздействия.

Ще 1940 р. радянський фізик У. А. Фабрикант зазначив можливість використання явища вимушеного випромінювання посилення електромагнітних хвиль. У 1954 р. радянські вчені М. Р. Басов й О. М. Прохоров навіть від них американський фізик Ч. Таунс використовували явище індукованого випромінювання до створення мікрохвильового генератора радіохвиль із довжиною хвилі ==1,27 див. За розробку нового принципу генерації і через посилення радіохвиль М. Р. Басову й О. М. Прохорову був у 1959 р. присуджена Ленінська премія. У 1963 р. М. Р. Басов, А. М. Прохоров і Ч. Таунс удостоїлися Нобелівської премии.

У 1960 р. в CШA створили перший лазер — квантовий генератор електромагнітних хвиль в видимому діапазоні спектра.

Лазерні джерела світла мають ряд істотних переваг по порівнянню коїться з іншими джерелами света:

1. Лазери здатні пучки світла з дуже малим кутом розбіжності (близько 10~5 радий). На Місяці такий пучок, испущенный з Землі, дає пляма діаметром 3 км.

2. Світло лазера має виняткової монохроматичностью. На відміну від звичайних джерел кольору, атоми яких випромінюють світло незалежно друг від друга, в лазерах атоми випромінюють світло узгоджено. Тому фаза хвилі не відчуває нерегулярних изменений.

3. Лазери є найпотужнішими джерелами світла. У вузькому інтервалі спектра короткочасно (протягом проміжку часу тривалістю порядку 10~13 з) в деяких типів лазерів досягається потужність випромінювання 1017 Вт/см2, тоді як потужність випромінювання Сонця дорівнює лише 7−103 Вт/см2, причому сумарно з усього спектра. На вузький ж інтервал =10~6 див (ширина спектральною лінії лазера) припадає в Сонця лише 0,2 Вт/см2. Напруженість електричного поля була в електромагнітної хвилі, випромінюваної лазером, перевищує напруженість поля всередині атома. У умовах більшість атомів перебуває у нижчому енергетичному стані. Тому, за низьких температурах речовини не світяться. Під час проходження електромагнітної хвилі крізь речовина її енергія поглинається. за рахунок поглинутою енергії хвилі частина атомів порушується, т. е. перетворюється на вище енергетичне состояние.

Є різноманітні методи отримання середовища з збудженими станами атомів. У рубіновому лазері при цьому використовується спеціальна потужна лампа. Атоми порушуються з допомогою поглинання света.

Але двох рівнів енергії до роботи лазера недостатньо. Хоч би яким потужним був би світло лампи, кількість порушених атомів нічого очікувати більшою за кількість невозбужденных. Адже світло це й збуджує атоми, і індуковані переходи з верхнього рівня на нижний.

У газових лазерах цього робочим речовиною є газ. Атоми робочого речовини порушуються електричним разрядом.

Застосовуються і напівпровідникові лазери безперервного дії. Вони створено вперше у нашій країні. Вони енергія для випромінювання запозичається від електричного тока.

Створено досить потужні газодинамические лазери безперервного дії на сотню кіловатів. У цих лазерах «перенаселеність» верхніх енергетичних рівнів створюється у результаті розширення і адиабатном охолодженні надзвукових газових потоків, нагрітих за кілька тисяч кельвин.

Элементарные частицы.

Коли грецький філософ Демокріт назвав найпростіші нерасчленимые далі частки атомами (слово атом, нагадаємо, означає «неподільний»), йому, мабуть, все уявлялося у принципі невідь що складним. Різні предмети, рослини, тварини побудовано з неподільних, незмінних частинок. Перетворення, спостережувані у світі, — це просто перестановка атомів. Усе світі тече, все змінюється, крім самих атомів, що залишаються неизменными.

Але наприкінці ХІХ століття було відкрито складне будова атомів і він виділено електрон як частину атома. Потім, вже у XX столітті, було відкрито протон і нейтрон — частки, що входять до склад атомного ядра. Спочатку на всі ці частки дивилися точнісінько, як Демокріт роздивлявся атоми: їх вважали неподільними і незмінними початковими сутностями, основними цеглинками мироздания.

Ситуація привабливою ясності тривала недовго. Усі було набагато складніше: з’ясувалося, незмінних частинок немає зовсім. У саме слово елементарна полягає двоякий смысл.

З одного боку, елементарний — це звісно ж зрозумілий, найпростіший. З іншого боку, під елементарним розуміється щось фундаментальне, лежаче основу речей (саме тут сенсі тут і називають субатомные частки элементарными).

Вважати відомі зараз елементарні частки подібними незмінним атомам Демокрита заважає таке просте факт. Жодна з частинок не безсмертна. Більшість частинок, званих зараз елементарними, що неспроможні прожити більше двох мільйонних часткою секунди, навіть за відсутності будь-якого впливу ззовні. Вільний нейтрон (нейтрон, які перебувають поза атомного ядра) живе у середньому 15 мин.

Лише фотон, електрон, протон і нейтрино зберігали би незмінність, якби кожна з яких полягало в одному у світі (нейтрино позбавлене електричного заряду та її маса спокою, очевидно, дорівнює нулю).

Але в електронів і протонів є найнебезпечніші побратими — позитроны і антипротони, у зіткненні із якими відбувається взаємне знищення цих частинок й освіту новых.

Фотон, испущенный настільною лампою, живе трохи більше 10~8 з. Це те час, що йому потрібно, щоб домогтися сторінки тогочасні книги й поглотиться папером. Лише нейтрино майже безсмертні тому, що вони надзвичайно слабко взаємодіють з іншими частинками. Але й нейтрино гинуть при зіткненні коїться з іншими частинками, хоча такі зіткнення трапляються вкрай редко.

Усі елементарні частки перетворюються один одного, й інші взаємні перетворення — головний факт існування. Перетворення елементарних частинок вчені спостерігали при зіткненнях частинок високих енергій. Уявлення про незмінність елементарних частинок виявилися невтішними. Та ідея про їхнє неразложимости збереглася. Елементарні частки вже далі неподільні, але де вони невичерпні за своїми свойствам.

Ось що змушує так думати. Нехай ми виникло природне бажання досліджувати, полягає чи, наприклад, електрон з якихось інших субэлементарных частинок. Що зробити у тому, щоб спробувати розчленувати електрон? Можна придумати лише одне спосіб. Це хоча б спосіб, до якого вдається дитина, якщо він хоче дізнатися, що всередині пластмасової іграшки, — сильний удар.

За сучасними уявленнями елементарні частки — це первинні, неразложимые далі частки, у тому числі побудована вся матерія. Проте неподільність елементарних частинок значить, що вони відсутня внутрішня структура.

У 60-х роках рр. засумнівалися у цьому, що це частки, звані зараз елементарними, повністю виправдовують цю назву. Підстава сумніватися просте: цих частинок дуже много.

Відкриття нової елементарної частки завжди становила і він становить видатний тріумф науки. Але вже досить давно до кожного черговому тріумфу початку домішуватися частка занепокоєння. Тріумфи стали слідувати буквально друг за другом.

Була відкрита група про «дивних» частинок: К-ме-зонов і гиперонов з масами, перевищують масу нуклонів. У 70-ті рр. до них додалася велика група часток отримують за ще більшими масами, названих «зачарованими». З іншого боку, було відкрито короткоіснуючі частки з часом життя порядку 10~22—10~23 з. Ці частки було названо резо-нансами, та його число перевищила двести.

Саме тоді (в 1964 р.) М. Гелл-Манноном і Дж. Цвейгом було запропоновано модель, за якою все частки, що у сильних (ядерних) взаимодействиях—адроны, побудовано з більш фундаментальних (чи первинних) частинок — кварков.

Кварки мають дробовий електричний заряд. Протони і нейтрони складаються з трьох кварків. Нині насправді кварків не сумнівається, хоча у вільному стані де вони виявлено і, мабуть, ні виявлено ніколи. Існування кварків доводять досліди по розсіюванню електронів дуже високою енергії на протонах і нейтронах. Кількість різних кварків одно шести. Кварки, наскільки зараз відомо, позбавлені внутрішньої структури та у сенсі можна вважати істинно элементарными.

Легкі частки, які беруть в сильних взаємодію, називаються лептонами. Їх також шість, як і кварків (електрон, три сорти нейтрино і ще дві частки — мюон і тау-лептон з масами, значно великими маси электрона).

Існування двійника електрона — позитрона — передбачене теоретично англійським фізиком П. Дираком в 1931 р. Одночасно Дірак передбачив, що з зустрічі позитрона з електроном обидві частки повинні зникнути, породивши фотони великий енергії. Може протікати і зворотний процес — народження электронно-позитронной пари, наприклад, у зіткненні фотона досить великий енергії (його маса повинно перевищувати суми мас спокою новонароджуваних частинок) з ядром.

Через двох років позитрон виявили з допомогою камери Вільсона, вміщеній в магнітне полі. Напрям викривлення треку частки вказувало знак її заряду. По радіусу кривизни і частки було визначено ставлення її заряду до масі. Вона виявилася по модулю настільки ж, як і в електрона. На малюнку 190 ви бачите першу фотографію, довела існування позитрона. Частка рухалася знизу вгору й за, пройшовши свинцеву платівку, втратила частину свого енергії. Через це кривизна траєкторії увеличилась.

Процес народження пари електрон — позитрон у-квантом в свинцевій платівці видно на фотографії, наведеної малюнку 191. У камері Вільсона, що у магнітному полі, пара залишає характерний слід вигляді дворогої вилки.

Енергія спокою — найграндіозніший і концентрований резервуар енергії у Всесвіті. І лише за анігіляції вона цілком вивільняється, перетворюючись на решта видів енергії. Тому антиречовина — найдосконаліший генератор, саме калорійне «пальне». У змозі буде людство коли-небудь це «пальне» використовувати, важко зараз сказать.

Виявлено порівняно недавно антипротон іантинейтрон. Електричний заряд антипротона негативний. Зараз ж добре відомо, що народження пар частка — античастка та його анігіляція не становлять монополії електронів і позитронов.

Атоми, ядра яких складаються з антинуклонов, а оболонка — з позитронів, утворюють антиречовина. У 1969 р. нашій країні уперше отримано антигелий.

Заключение

.

Відкриття складного будівлі атома — найважливіший етап становлення сучасної фізики, що наклав відбиток попри всі її розвиток. У процесі створення кількісної теорії будівлі атома, що дозволило пояснити атомні спектри, було відкрито нових законів руху микрочастиц—законы квантової механіки. Елементарні частицы—это первинні, неразложимые далі частки, у тому числі побудована вся матерія. Елементарні частки не залишаються незмінними. Усі елементарні частки здатні перетворюватися один одного, й інші взаємні перетворення — головний факт їх існування. ольшинство елементарних частинок нестабільні і спонтанно перетворюються з часом до інших частки; сключение становлять фотон, електрон, протон і нейтрино. Усі частки мають двійників — античастинки. Наприклад, стосовно електрону античастицей є позитрон. Частка і античастка мають однакові маси, які заряди протилежні за сигналом. Зіткнувшись частки з античастицей вони зникають (анігілюють), перетворюючись на інші частки. Авт.: анігіляція позитрона й електрону супроводжується народженням двох (чи трьох) гамаквантов.

Происхождение життя на Земле Введение.

Походження життя Землі стало третім значним етапом у низці походження нашої всесвіту і походження Земли.

Існувало маса теорій і гіпотез про виникнення життя Землі. У тому числі міф про «творчому акті створення світу Богом», описаний в Біблії, гіпотези Аристотеля, Эпикура і Демокрита.

Дослідження Луї Пастера 1919;го столітті остаточно підтвердили хибність уявлень походження життя, як про спонтанному самозародженні. Щоправда, де вони дали остаточних висновків щодо походження жизни.

І тільки 3 травня 1924 р. зборах Російського ботанічного суспільства учений А. І. Опарін з новою погляду розглянув проблему виникнення життя. Його доповідь «Про виникненні життя» став вихідної точкою нового погляду вічну проблему нашого появи Землі. Необхідно підкреслити, що незалежно від Опаріна до таких самих висновків прийшов англійський учений Дж. Холдейн.

Спільним поглядів Опаріна і Холдейна було пояснення виникнення життя жінок у результаті хімічної еволюції. Обидва вони широко підкреслювали величезну роль первинного океану як величезної хімічної лабораторії, у якій утворився «первинний бульон».

Условия поява жизни.

Зародження життя цього не сталося саме собою, а відбулося завдяки певним зовнішніх умов, сформованим на той час. Головне умова виникнення життя пов’язані з масою і розмірами нашої планети. Доведено, що й маса планети більш ніж 1/20 маси Сонця, у ньому починаються інтенсивні ядерні реакции.

Наступним важливою умовою виникнення життя було наявність води. Значення води життю виключно. Це пов’язано з її специфічними термическими особливостями: величезної теплоемкостью, слабкої теплопроводностью, розширенням при замерзанні, хорошими властивостями як розчинника і др.

Третім елементом з’явився вуглець, котра була присутня Землі як графіту і карбідів. З карбідів за її взаємодії із жовтою водою утворювалися углеводороды.

Четвертим необхідною умовою була зовнішня енергія. Така енергія на земної поверхні була у кількох формах: промениста енергія Сонця, зокрема ультрафіолетовий світло, електричні розряди у атмосфері і енергія атомного розпаду природних радіоактивних веществ.

Появление живих существ.

Коли Землі виникли речовини подібні білкам, почався новий етап в розвитку матерії — перехід від органічних сполук до живих істот. Спочатку, органічні речовини перебувають у морях і океанах як розчинів. Вони був будь-якого будівлі, будь-якої структури. Але коли такі органічні сполуки змішувалися між собою, з розчинів виділялися особливі напіврідкі, студенистые освіти — коацерваты. Вони концентрувалися все перебувають у розчині білкові вещества.

Хоча коацерватные крапельки були рідкі, вони мали певним внутрішнім будовою. Частинки речовини у яких було розміщено не безладно, як і розчині, і з певної закономірністю. При освіті коацерватов виникали зачатки організації, проте, ще примітивною і нестійкою. Для самої крапельки цю організацію мала велике значення. Будь-яка коацерватная крапелька спромоглася вловлювати з розчину, у якому плаває, ті чи інші речовини. Вони хімічно приєднувалися до речовин самої крапельки. Отже, у ній протікав процес творення і зростання. Однак у будь-який крапельці поруч із творенням існував і розпад. Той чи іншого з цих процесів, залежно від складу і внутрішнього будівлі крапельки, починав преобладать.

Через війну, у якомусь місці первинного океану змішалися розчини белково-подобных речовин і утворилися коацерватные крапельки. Вони плавали над чистої води, а розчині різноманітних речовин. Крапельки вловлювали ці речовини і росли їхнім коштом. Швидкість зростання окремих крапельок була неоднакова. Вона від внутрішнього будівлі кожної з них.

Якщо крапельці переважали процеси розкладання, вона розпадалася. Речовини, її складові, перейшли у розчин і поглиналися іншими крапельками. Більш-менш довго існували тільки ті крапельки, в яких процеси творення переважали над процесами распада.

Отже, все випадково виникаючі форми організації самі собою випадали з процесу подальшої еволюції материи.

Кожна окрема крапелька не могла зростати безмежно як біжать суцільна маса — вона розпадалася на дочірні крапельки. Але кожна крапелька до того ж перший період було чимось відрізняється від інших і, відокремивши, зростала і змінювалася самостійно. У кодексі поколінні все невдало організовані крапельки гинули, а найдосконаліші брали участь у подальшої еволюції матерії. Так було в процесі виникнення життя відбувався природний відбір коацерватных крапельок. Зростання коацерватов поступово прискорювався. Причому наукові дані підтверджують, що таке життя виникла над відкритому океані, а шельфовій зоні моря чи лагунах, де були сприятливі умови для концентрації органічних молекул й життєздатного утворення складних макромолекулярных систем.

У остаточному підсумку вдосконалення коацерватов призвело до новій формі існування матерії — до виникнення Землі найпростіших живих істот. Взагалі, виняткова розмаїтість життя складає однакової біохімічної основі: нуклеїнові кислоти, білки, вуглеводи, жири й трохи більше рідкісних сполук типу фосфатов.

Основні хімічні елементи, у тому числі побудована життя, — це вуглець, водень, кисень, азот, сірка і фосфор. Вочевидь, організми використовують із свого будівлі найпростіші і найпоширеніші у Всесвіту елементи, що з сама природа заклала цих елементів. Наприклад, атоми водню, вуглецю, кисню й азоту мають невеликі розміри і утворюють стійкі з'єднання з двох і триразовими зв’язками, що підвищує їх реакційну здатність. А освіту складних полімерів, без яких виникнення та розвитку життя загалом неможливі, пов’язаний із специфічними хімічними особливостями углерода.

Сірка і фосфор є у щодо малих кількостях, та їх роль не для життя дуже багато важить. Хімічні властивості цих елементів дають можливість освіти кратних хімічних зв’язків. Сірка входить до складу білків, а фосфор — складова частина нуклеїнових кислот.

Первые живі организмы.

Будова перших живих організмів хоча й набагато досконаліший від, ніж в коацерватных крапельок, проте він був незрівнянно простіше нинішніх живих істот. Природний відбір, що у коацерватных крапельках, тривав і з приходом життя. У протягом довгого часу будова живих істот дедалі більше поліпшувалося, пристосовувалося до місцевих умов существования.

Спочатку їжею живих істот були лише органічні речовини, які з первинних вуглеводнів. Але з часом кількість таких речовин зменшилося. У умовах первинні живі організми виробили у собі здатність будувати органічні речовини з елементів неорганічної природи — з вуглекислоти та води. У процесі послідовного розвитку в них з’явилася здатність поглинати енергію сонячного променя, розкладати коштом цієї енергії вуглекислоту і будувати в своє тіло з його вуглецю та води органічні речовини. Так виникли найпростіші рослини — синьо-зелені водорості. Залишки синьо-зелених водоростей виявляються найдавніших відкладеннях земної коры.

Інші живі істоти зберегли колишній спосіб харчування, але поживою їм стали служити первинні рослини. Так виникли у своєму початковому вигляді животные.

Якось на зорі життя й рослини, і домашні тварини були дрібними одноклеточными істотами, подібними які живуть у час бактеріям, синьо-зеленим водоростям, амебам. Великою подією історія послідовного розвитку живої природи стало виникнення багатоклітинних організмів, т. е. живих істот, які з багатьох клітин, об'єднаних до одного організм. Поступово, але значно швидше, ніж раніше, живі організми ставали дедалі складнішими і разнообразнее.

З утворенням складних ультра молекулярних систем (пробионтов) які включають нуклеїнові кислоти, білки ферменти і механізм генетичного коду, з’являється життя в Землі. Пробионты потребували різних хімічних з'єднаннях — нуклеотидах, амінокислотах та інших. Через низького ступеня генетичної інформації, пробионты мали досить обмеженими можливостями. Річ у тім, що вони використовували для свій зріст готові органічні сполуки, синтезовані під час хімічної еволюції, і якщо б життя в своєму етапі існувала лише у формі жодного виду організмів, то первинний бульйон було б досить швидко исчерпан.

Проте завдяки тенденції придбання великого розмаїття властивостей, й у першу чергу, до виникнення здібності синтезувати органічні речовини з неорганічних сполук з допомогою сонячного світла, цього произошло.

На початку наступного етапу утворюються біологічні мембраны-органеллы, відповідальні форму, структуру і активність клітини. Біологічні мембрани побудовано з агрегатів білків і ліпідів, здатних відмежувати органічна речовина від середовища проживання і служити захисної молекулярної оболонкою. Передбачається, що освіта мембран могло розпочатися у процесі формування коацерватов. Для переходу від коацерватов до живої матерії потрібні були як мембрани, а й каталізатори хімічних процесів — ферменти чи ензими. Відбір коацерватов посилював накопичення белковоподібних полімерів, відповідальних за прискорення хімічних реакцій. Результати відбору фіксовано будову нуклеїнових кислот. Система успішно працюють послідовностей нуклеотидів в ДНК удосконалилася саме через відбір. Виникнення самоорганізації залежало як від вихідних хімічних передумов, і від конкретних умов земної середовища. Самоорганізація виникла як визначені умови. При самоорганізації відсівалося масу різноманітних невдалих варіантів, до того часу, поки основні риси будівлі нуклеїнових кислот і білків не досягли оптимального співвідношення з погляду природного отбора.

Завдяки предбиологическому відбору самих систем, Не тільки окремих молекул, системи придбали здатність удосконалювати своєї організації. То справді був вже такий рівень біохімічної еволюції, що забезпечував зростання їх інформаційних можливостей. На останньому етапі еволюції відособлених органічних систем сформувався генетичного коду. Після освіти генетичного коду еволюція розвивається варіаціями. Чим більше вона йде у часі, тим чисельніша від і складніше вариации.

Якось виникнувши, життя стало розвиватися все швидше показуючи прискорення еволюції у часі. Так, розвиток від первинних пробионтов до аеробних форм зажадало близько 3 млрд років, тоді і з моменту виникнення наземних рослин та тварин відбулося близько 500 млн років; птахи і ссавці розвинулися від перших наземних хребетних за 100 млн років, примати виділилися за 12−15 млн років, становлення людини знадобилося близько 3 млн лет.

Заключение

.

Справжня основа життя утворилася внаслідок появи клітини, в якої біологічні мембрани об'єднали окремі органели у єдиний целое.

Перші клітини були примітивними не мали ядра. Але такі клітини є і нині. Дивно, якщо вони з’явилися більше трьох млрд. років назад.

Перші клітини були прообразом всіх живих організмів: рослин, тварин, бактерій. Пізніше, у процесі еволюції, під впливом дарвиновских законів природного відбору клітини вдосконалювалися й з’явилися спеціалізовані клітини вищих багатоклітинних, рослин i тварин — метафитов і метазоа.

Як об'єднуючою залежності між хімічної еволюцією переходить потім у біохімічну біологічну еволюцію можна навести следующую:

1. атомы.

2. прості молекулы.

3. складні макромолекули і ультра молекулярні системи (пробионты).

4. одноклітинні организмы.

Отже, живої світ створений. А ще потрібно більше 3 мільярдів років, і це були найважчим. Не піддається переліченню дуже багато варіантів розвитку вихідних вуглецевих сполук. Однак найбільш важливим було результат — виникнення життя на Земле.

Попри важливість знань, щодо умов, про причини і процесів появи життя Землі нашого часу НТП багато не приділяють цьому належного уваги. Хоча всім має бути дуже чітко, що таке життя, навколишнє наше, формувалася у протягом такого гігантського періоду часу, яке прямо непідвласний нашому свідомості. І тільки тому, збитки, що був завдано всьому живому за минулий століття, поки що призведе до необоротним наслідків. Проте, завдяки НТП людина або сама, не усвідомлюючи того, створює дедалі більше небезпечні всього живого винаходи. І, на жаль, хто б знає, яке з нього буде последним…

Адже ми частина живого світу, створення якого знадобилися мільярди. Гадаю, є що задуматься.

Наша найближча зірка — Солнце Общие інформацію про Солнце.

Сонце грає виняткову роль життя Землі. Весь органічний світ нашої планети зобов’язаний Сонцю своїм існуванням. Сонце — як джерело світла, і тепла, а й початковий джерело багатьох інших напрямів енергії (енергії нафти, вугілля, води, ветра).

Здавна в різних народів Сонце було об'єктом поклоніння. Його вважали наймогутнішим божеством. Культ непереможного Сонця був однією з самих поширених (Гелиос — грецький бог Сонця, Аполлон — бог Сонця у римлян, Мітра — у персів, Яріло — слов’ян тощо. буд.). Робота із вшанування Сонця споруджували храми, складали гімни, приносили жертви. Пішло до минулого релігійне поклоніння денного світила. Зараз вчені досліджують природу Сонця, з’ясовують його впливом геть Землю, працюють над проблемою застосування практично невичерпної сонячної энергии.

Сонце — це наша зірка. Вивчаючи Сонце, ми ми довідалися щодо багатьох явищах і процесах, що відбуваються інших звёздах і недоступних безпосередньому спостереженню через величезних відстаней, які минуло від звёзд.

Еволюція Сонця і Сонячної системы.

Вік Сонця приблизно дорівнює 4.5 мільярди років тому. З свого народження воно витратило половину водню що міститься в ядрі. Воно продовжуватиме «мирно «випромінювати такі 5 мільярдів років, або навколо цього (хоча її світність зросте приблизно вдвічі цей час). Але, наприкінці кінців, воно вичерпає водневе паливо, що сприятиме радикальним змін, що є для зірок, але на жаль призведе до повного знищення Землі (і творення планетарної туманности).

Еволюція Солнца:

A. На Сонце починають йти ядерні реакції в ядрі. Це називається народженням зірки, на початок ядерних реакцій об'єкт називають протозвездой, і в ядрі ще занадто низька температура у тому, що б почалося ядерне горение.

B. На той час, близько половини водню в ядрі буде перетворять на гелій. Це те ситуація, коли Сонце перебуває (з народженням Сонця минуло приблизно 4.5 мільярда лет).

З. Водень в ядрі практично цілком перероблюватися, і розпочинається горіння водню в слоевом джерелі навколо ядра. Це змушує Сонце роздуватися. Його радіус стає приблизно 40% більше, а світність удваивается.

D. Через півтора мільярди років тому, поверхню Сонця стане у 3.3 разу більш ніж зараз, а температура опуститься до 4300 градусів Кельвіна. Якщо дивитися з Землі, то Сонце виглядатиме як велика помаранчевий кулю. Проте головну проблему у цьому, що температура Землі у своїй підніметься на 100 градусів і всі моря випаруються, отже не залишиться спостерігачів грандіозної картини. У 250 мільйонів років радіус Сонця виросте в 100 разів, і його світність зросте більш ніж 500 раз. Воно займе практично підлогу неба планети, яка була Землей.

E. Температура ядра зросте так високо, що почне протікати реакція перетворення гелію в вуглець. Можливо, той процес матиме вибуховий характері і одна третину сонячної оболонки буде розсіяна в космосе.

Що буде після цього, у час невідомо. Сонце стане яскравіше, і всі зовнішні верстви будуть забрано до космосу повністю сонячним вітром. Це називають освітою планетарної туманності; приклади таких об'єктів часто спостерігаються у космосі (всередині планетарної туманності є зірка, її породившая).

Після цього залишиться практично лише ядро колишнього Сонця, так званий білий карлик, має масу вдвічі меншу, ніж маса сучасного Сонця, але з ненормально високої щільністю речовини: 2 тонни на кубічний сантиметр. Цей білий карлик повільно остигати, перетворюватися на чорний карлик і це завжди буде кінець Солнца.

Вигляд Сонця телескоп.

Спостереження Сонця вимагають великий обережності. Не можна оцінювати Сонце, не захистивши очі дуже щільним (темним) світлофільтром! Але й зі світлофільтром категорично не рекомендується оцінювати Сонце в шкільний телескоп. Краще встановити окулярном кінці телескопа екран з листом білої папери, і розглядати зображення Сонця на екрані. Це дозволить побачити на Сонце темні плями (Сонячні плями) й світлі ділянки (смолоскипи), які помітнішою навколо плям поблизу краю Сонячного диска. На сучасних обсерваторіях для спостереження Сонця застосовують телескопи спеціальних конструкцій — сонячні телескопи. Таким телескопам оснащена, наприклад, Кримська Астрофізична Обсерватория.

Обертання Солнца.

Якщо порівняти кілька послідовних фотографій Сонця, можна помітити, як змінюється становище всіх плям на диску. Це наслідок обертання Сонця. Сонце обертається не як твердий тіло. Плями, перебувають у близи екватора Сонця, випереджають плями, які працюють у середніх широтах. Отже, швидкості обертання різних шарів Сонця різні. Екваторіальні області роблять один оборот навколо осі Сонця за 25 земних діб, а області поблизу полюсів Сонця — приблизно за 30 діб. Лінійна швидкість обертання на екваторі Сонця становить дві км./с. Спостереження показують, що це плями переміщаються від Східного краю до Західному. Отже, Сонце обертається навколо своєї осі у бік руху планет навколо него.

Становище Сонця галактике.

Сонце — центральне тіло Сонячної системи, розпечений плазмовий кулю, типова звезда-карлик спектрального класу G2.

. Відстань від поверхні Сонця до центру галактики — 104пк~3/3*104 світлових лет.

. Швидкість руху Сонця навколо центру Галактики — 250 км/с.

. Період обертання Сонця навколо центру Галактики — 2*108 лет.

. Земний спостерігач бачить сонячний диск з точки 0,5°.

Характеристики Солнца.

. Маса MS~2*1023 кг,.

. RS~629 тис км,.

. V= 1,41.1027 м3, що майже 1300 тис. разів перевищує обсяг Земли,.

. середня щільність 1,41*103 кг/м,.

. світність LS=3,86*1023 кВт,.

. ефективна температура поверхні (фотосфера) 5780 К,.

. період обертання (синодичний) змінюється від 27 сут на екваторі до.

32 сут у полюсов,.

. прискорення вільного падіння 274 м/с2. (в такому величезному прискоренні сили тяжкості людина масою 60 кг важив би більш 1,5 т.).

Щодо хімічного складу було визначено з аналізу сонячного спектра. Виявилося, що у Сонце найбільше водню, та був гелію. Відкрито там багато та інших хімічних елементів (кисень, кальцій, залізо, магній, натрій та інших.), але не всі замість вони є дуже невелику частину проти воднем. На Сонце нема ніяких хімічних елементів, крім тих, що є Землі. Це зазначає, що небесні тіла складаються з тієї ж речовин, як і Земля. На різних небесних тілах речовина може у найрізноманітніших состояньях.

Корона у внутрішній частини є надзвичайно розріджений хмару легких частинок, переважно частинок електрики — електронів, які виділяються з нижележащих верств. Усі вони швидко рухаються в різних напрямках, але переважно у кращий бік від Сонця. Швидкість їх як і велика, як в газу за нормальної температури мільйон градусів. У зовнішній частини корони до них домішані і частинки пилу, яка носиться в міжпланетному пространстве.

Строение Солнца.

Внутрішні верстви Солнца.

У центральній частині Сонця перебуває джерело його енергії, чи, кажучи образним мовою, та «грубка », яка нагріває його й це не дає йому охолонути. Ця сфера називається ядром. Під вагою зовнішніх верств речовина всередині Сонця стисло, причому, чим глибше, тим більше. Щільність його збільшується до центра одночасно зі зростанням тиску і температури. У ядрі, де температура сягає 15 млн. кельвинов, відбувається виділення энергии.

Ядро має радіус трохи більше чверті загального радіуса Сонця. Однак у його обсязі зосереджено половину сонячної є і виділяється практично вся енергія, що підтримує світіння Солнца.

Є різноманітні способи передачі енергії залежно від фізичних умов середовища, саме: променистий перенесення, конвекція і теплопровідність. Теплопровідність не не грає великої роль енергетичних процесах на Сонце і зірках, тоді як променистий і конвективный перенесення дуже важны.

Відразу навколо ядра починається зона променистої передачі енергії, де поширюється через поглинання і випромінювання речовиною порцій світла — квантов.

Щільність, температура і тиск зменшуються у міру віддалення від ядра, й у самому напрямку йде потік енергії. У цілому нині цей процес вкрай повільний. Щоб квантам добратися від центру Сонця до фотосфери, необхідні багато років: адже, переизлучаясь, кванти постійно змінюють напрям, майже так само часто рухаючись тому, як й уперед. Але коли його вони, зрештою, виберуться назовні, це вже це зовсім інші кванти. Що ж із ними произошло?

У центрі Сонця народжуються гамма-кванти. Їх енергія мільйони раз більше, ніж енергія квантів видимого світла, а довжина хвилі дуже мала. По дорозі кванти перетерплюють дивовижні перевтілення. Окремий квант спочатку поглинається якимось атомом, але вона відразу знову переизлучается; найчастіше у своїй виникає чимало колишній квант, а через два і навіть кілька. За законом збереження енергії їхня загальна енергія зберігається, а тому енергія кожного їх зменшується. Так виникають кванти все менших і менших енергій. Потужні гамма-кванти хіба що дробляться на менш енергійні кванти — спочатку рентгенівських, потім ультрафіолетових і, нарешті, видимих і інфрачервоних променів. У результаті найбільше енергії Сонце випромінює в видимому світлі, і це невипадково очі чутливі саме до нему.

Як ми вже говорили, кванту потрібно дуже чимало часу, щоб просочитися через щільне сонячне речовина назовні. І якщо б «грубка «всередині Сонця раптом згасла, ми дізнатись про це лише мільйони спустя.

На своєму шляху через внутрішні сонячні верстви потік енергії зустрічає таку область, де непрозорість газу сильно зростає. Це конвективная зона Сонця. Тут енергія передається не випромінюванням, а конвекцией.

Суть конвекції у тому, що величезні потоки гарячого газу піднімаються вгору, де віддають своє тепло навколишньому середовищі, а охолоджене сонячний газ опускається вниз. Схоже, що сонячне речовина кипить і перемішується, як в’язка рисова каша втримається на огне.

Конвективная зона починається приблизно відстані 0,7 радіуса від центру і простирається практично аж до видимої поверхні Сонця (фотосфери), де перенесення основного потоку енергії знову стає променистим. Проте з інерції сюди все-таки проникають гарячі потоки з більш глибоких конвективных верств. Xорошо відома спостерігачам картина грануляції лежить на поверхні Сонця є видимим проявом конвекции.

Атмосфера Солнца.

Фотосфера.

Атмосфера Сонця починається на 200−300 глибше видимого краю сонячного диска називають фотосферой. Позаяк це їхній товщина не перевищує однієї тритисячної частки сонячного радіуса, фотосферу іноді умовно називають поверхнею Солнца.

Щільність газів у фотосфері майже така сама, як і земної стратосфері, й у в сотні разів менш як у Землі. Температура фотосфери зменшується від 8000 До на глибині 300 км до 4000 До в верхніх шарах. Температура ж того середнього шару, випромінювання яку ми сприймаємо близько 6000 К.

При такі умови майже всі молекули газу розпадаються деякі атоми. Лише найвищих шарах фотосфери зберігається щодо трохи найпростіших молекул і радикалів типу Н2, ВІН, СН.

Особливу роль сонячної атмосфері відіграє не зустрічається в земної природі негативний іон водню, що є протон з двома електронами. Це незвичне з'єднання виникає у тонкому зовнішньому, найбільш «холодному» шарі фотосфери при «налипании» на нейтральні атоми водню негативно заряджених вільних електронів, що поставляються легко ионизируемыми атомами кальцію, натрію, магнію, заліза та інших металів. У разі негативні іони водню випромінюють велику частина видимого світла. Той самий світло іони жадібно поглинають, що робить непрозорість атмосфери з глибиною швидко зростає. Тому видимий край Сонця і здається нам дуже резким.

Майже всі наші знання про Сонце засновані на випромінюванні його спектра.

У телескоп з великим збільшенням можна спостерігати тонкі деталі фотосфери: всю її здається всипаній дрібними яскравими зернятками — гранулами, розділеними мережею вузьких темних доріжок. Грануляція є наслідком перемішування що спливають теплих потоків газу та опускающихся більш холодних. Різниця температур з-поміж них у зовнішніх шарах значно невелика (200−300 До), але глибше, в конвективного зоні, більша за діаметром, і перемішування відбувається значно інтенсивніше. Конвекція в зовнішніх шарах Сонця грає величезну роль, визначаючи загальну структуру атмосфери. У кінцевому підсумку саме конвекція внаслідок складного взаємодії з сонячними магнітними полями причина всіх різноманітних проявів сонячної активности.

Магнітні поля беру участь переважають у всіх процесах на Сонце. Часом в невеликої області сонячної атмосфери виникають концентровані магнітні поля, кілька тисяч раз сильніші ніж Землі. Іонізована плазма — хороший провідник, вона може переміщатися впоперек ліній магнітної індукції сильного магнітного поля. Тож у такі місця перемішування та підвищення гарячих газів зі споду гальмується, і виникає темна область — сонячне пляма. З огляду на сліпучої фотосфери вона здається зовсім чорним, хоч насправді яскравість його слабше разів у десять.

З часом величина і форма плям сильно змінюються. Виникнувши вигляді ледь помітної точки — пори, пляма поступово збільшує свої розміри до десятків тисячі кілометрів. Великі плями, зазвичай, складаються з темній частини (ядра) і менше темній — напівтіні, структура якої надає плямі вид вихору. Плями бувають оточені яскравішими ділянками фотосфери, званими смолоскипами чи факельными полями.

Фотосфера поступово переходить у більш зріджені зовнішні верстви сонячної атмосфери — хромосферу і корону.

Хромосфера.

Хромосфера (грецьк. «сфера кольору») названа так упродовж свого червонястофіолетову забарвлення. Вона видно під час повних сонячних затемнень як клочковатое яскраве кільце навколо чорного диска Місяця, хіба що затмившего Сонце. Хромосфера дуже неоднорідна і складається переважно з довгастих витягнутих язичків (спикул), які надають їй вид палаючій трави. Температура цих хромосферных струменів вдвічі-втричі вище, ніж у фотосфері, а щільність в сотні тисяч разів менше. Загальна довжина хромосфери 10−15 тис. километров.

Зростання температури в хромосфере пояснюється поширенням хвиль і магнітних полів, проникаючих у ній з конвективного зони. Речовина нагрівається приблизно таке ж, коли б це відбувалося у гігантської мікрохвильової печі. Швидкості теплових рухів частинок зростають, частішають сутички між ними атоми втрачають свої зовнішні електрони: речовина стає гарячої іонізованої плазмою. Ці самі фізичні процеси підтримують і вельми високої температури самих зовнішніх верств сонячної атмосфери, розташовані вище хромосферы.

Часто під час затемнень (а з допомогою спеціальних спектральних приладів — і чекаючи затемнень) від поверхні Сонця можна спостерігати вигадливої форми «фонтани », «хмари », «воронки », «кущі «, «арки «й інші яскраво світні освіти з хромосферного речовини. Вони бувають нерухомими чи повільно изменяющимися, оточеними плавними вигнутими струменями, які втікають в хромосферу чи випливають із неї, піднімаючись на десятки і сотні тисячі кілометрів. Це були найбільш грандіозні освіти сонячної атмосфери — протуберанці. При спостереженні у червоній спектральною лінії, випромінюваної атомами водню, вони здається і натомість сонячного диска темними, довгими і вигнутими волокнами.

Протуберанці мають приблизно таку ж щільність і температуру, як і хромосфера. Але вони знаходяться з неї і оточені вищими, сильно разреженными верхніми верствами сонячної атмосфери. Протуберанці не падають в хромосферу що їх речовина підтримується магнітними полями активних областей Солнца.

Плями, смолоскипи, протуберанці, хромосферные спалахи — усе це прояви сонячної активності. З підвищенням активності кількість цих утворень на Сонце стає больше.

Корона.

На відміну від фотосфери і хромосфери сама зовнішня частина атмосфери Сонця — корона — володіє величезною протяжністю: вона має мільйони кілометрів, що він відповідає кільком сонячним радіусів, та її слабке продовження йде ще дальше.

Щільність речовини в сонячної короні убуває з висотою значно повільніше, ніж щільність повітря на земної атмосфері. Зменшення щільності повітря при підйомі вгору визначається притяганням Землі. На поверхні Сонця тяжкості значно більше, і, начебто, його атмосфера має бути високої. Насправді вона надзвичайно широка. Отже, є якісь сили, діючі проти тяжіння Сонця. Ці сили пов’язані із величезними швидкостями руху атомів і електронів в короні, розігрітій до температури 1−2 млн градусов!

Корону найкраще простежити під час повної фази сонячного затемнення. Щоправда, свої кілька хвилин, що вона триває, дуже важко замалювати не лише окремі деталі, і навіть загальний вигляд корони. Око спостерігача ледь лише починає звикнути до раптово наступившим сумеркам, а що з’явився зза краю Місяця яскравий промінь Сонця вже оголошує про кінець затемнення. Тому часто замальовки корони, виконані досвідченими спостерігачами під час одного й того затемнення сильно розрізнялися. Не вдавалося навіть точно визначити її цвет.

Винахід фотографії дало астрономам об'єктивний, і документальний метод дослідження. Однак одержати хороший знімок корони також легко. Річ у тім, що найближча до Сонцю значна її частина, так звана внутрішня корона, порівняно яскрава, тоді як далеко що простягається зовнішня корона видається дуже блідим сяйвом. Тому якби фотографіях добре видно зовнішня корона, то внутрішня виявляється передержанной, але в знімках, де проглядаються деталі внутрішньої корони, зовнішня цілком непомітна. Щоб подолати цю труднощі, під час затемнення зазвичай намагаються отримати відразу кількох знімків корони — з великими маленькими витягами. Вони ж корону фотографують, поміщаючи перед фотопластиной спеціальний «радіальний «фільтр, слабшання кільцеві зони яскравих внутрішніх частин корони. На таких знімках її структуру можна простежити до відстаней в багато сонячних радиусов.

Але вже перші вдалі фотографії дозволили знайти у короні велике кількість деталей: корональні промені, різноманітні «дуги », «шоломи «та інші складні освіти, чітко пов’язані з активними областями. Головною особливістю корони є промениста структура. Форма корональних променів дуже разнообразна.

Цикл сонячної активності — 11 років. Тобто з 11-річним періодом змінюється як яскравість і форма сонячної корони. У період максимуму вона має майже ідеально круглу форму. Прямі і спрямовані вздовж радіуса Сонця промені корони спостерігаються як в сонячного екватора, і у полярних областях. Коли ж плям мало, корональні промені утворюються лише екваторіальних і середніх широтах. Форма корони стає витягнутої. У полюсів з’являються характерні промені, звані полярні щіточки. При цьому загальна яскравість корони зменшується. Ця цікава особливість корони, очевидно, пов’язані з поступовим переміщенням протягом 11-річного циклу зони переважного освіти плям. Після мінімуму плями починаю виникати з обох боків від екватора на широтах 30−40 градусів. Потім зона пятнообразования поступово опускається до экватору.

Між структурою корони й окремими утвореннями у атмосфері Сонця існує певна зв’язок. Наприклад, над плямами і смолоскипами зазвичай спостерігаються яскраві та прямі корональні промені. У з бік вигинаються сусідні промені. У підставі корональних променів яскравість хромосфери збільшується. Таку її область називають зазвичай збудженої. Вона гаряче і щільніше сусідніх, невозбужденных областей. Над плямами в короні спостерігаються яскраві складні освіти. Протуберанці також часто бувають оточені оболонками з корональной материи.

Корональный газ — це высокоионизованная плазма; вона з безлічі позитивно заряджених іонів різноманітних хімічних елементів і трохи великої кількості вільних електронів, що виникли при іонізації атомів водню (за одним електрону), гелію (дві електрона) і більше важких атомів. Бо у такому газі основну роль граю рухливі електрони, його часто називають електронним газом, хоча заодно мається на увазі наявність такої кількості позитивних іонів, яке повністю забезпечувало б нейтральність плазми в целом.

Білий колір корони пояснюється розсіюванням звичайного сонячного світла на вільних електронах. Не вкладають своєї енергії при розсіянні: коливаючись у такт світловий хвилі, тільки змінюють напрям рассеиваемого світла, у своїй поляризувавши його. Таємничі яскраві лінії в спектрі породжені незвичним випромінюванням высокоионизованных атомів заліза, аргону, нікелю, кальцію та інших елементів, які виникають лише за умов сильного розрідження. Нарешті, лінії поглинання у зовнішній короні викликані розсіюванням на частинках пилюки, котрі є у міжзоряному середовищі. А відсутність ліній у внутрішній короні пов’язана з тим, що з розсіянні на нас дуже швидко рухомих електронах все світлові кванти відчувають настільки значних змін частот, що й сильні фраунгоферовы лінії сонячного спектра повністю «замываются » .

Отже, корона Сонця — сама зовнішня частину його атмосфери, сама розріджена та гаряча. Додамо, що він і найближча до нас: виявляється вона простирається далеке від сонця як постійно рушійної від цього потоку плазми — сонячного вітру. Поблизу Землі її швидкість становить середньому 400−500 км/с, а часом становить майже 1000 км/с. розповсюджуючись далека межі орбіт Юпітера і Сатурна, сонячний вітер утворює гігантську гелиосферу, що із ще більше розрідженій міжзоряному средой.

Фактично журнал ми живемо оточені сонячної короною, хоч і захищені від її проникаючої радіації надійним бар'єром як земного магнітного поля. Через корону сонячна активність впливає багато процесів, що відбуваються на Земле.

Сонячна активность.

це сукупність нестаціонарних явищ на Сонце. До цих явищам ставляться сонячні плями, сонячні спалахи, смолоскипи, флоккулы, протуберанці, корональні промені, конденсації, транзиенты, спорадичне радіовипромінювання, збільшення ультрафіолетового, рентгенівського і корпускулярного випромінювання та ін. Більшість цих явищ тісно пов’язані між собою і злочини творяться у активних областях. У тому протікання чітко видно циклічність із середнім періодом 11.2 року, ні з періодами 22, 80- 90 років і др.

У процесі розвитку активної області у атмосфері Сонця іноді виникають ситуації, у яких можлива швидка перебудова («перезамыкание ») магнітних полів. Ця перебудова викликає спалахи, супроводжувані складними рухами ионизованного газу, його світінням, прискоренням частинок тощо. Спалахи на Сонце є найпотужніші із усіх проявів Сонячної активності. Такі спалахи, зазвичай, спостерігаються поблизу плям. Зазвичай буває кілька слабких спалахів за день.

Сильні спалахи — рідкісне явище. Спалах на Сонце представляє собою раптове виділення енергії у верхній хромосфере чи нижньої короні, котре генерує короткочасне електромагнітне випромінювання широтою діапазону довжин хвиль — від жорсткого рентгенівського випромінювання (і навіть гамма-випромінення) до кілометрових радіохвиль. Початок спалахи може дуже різким, але іноді «вибуху «передує кілька хвилин повільного розвитку і навіть слабка предвспышка. Далі йде власне вибухова (жорстка, імпульсна) фаза, під час якої за 1−3 хв пришвидшуються частки, формується гаряче хмару. У багатьох спалахів (їх називають тепловими) жорстка фаза відсутня. Після досягнення максимальної яскравості (напр., в м’якому рентгенівському випромінюванні через 1−15 хв від початку) процес горіння великий спалахи триває ще кілька годин. Наприкінці жорсткої фази поступово формується спрямована назовні ударна хвиля: переважна більшість енергії спалахи виділяється як кінетичної енергії викидів речовини, рухомих в короні і міжпланетному просторі зі швидкостями до 1000 км/с, енергії жорсткого електромагнітного випромінювання та потоків, прискорених до гігантських енергій (іноді - десятки ГеВ) частинок. Ця ударна хвиля викликає прояви радіо сплеску. Рентгенівське випромінювання і сонячні космічні промені, які надходять від спалахи, викликають додаткову іонізацію земної іоносфери, що б'є по умовах поширення радіохвиль (порушення радіозв'язку, роботи навігаційних пристроїв тощо.). Потік викинутих при спалах частинок приблизно добу сягає орбіти Землі і Землі магнітну бурі й полярні сяйва. Є свідчення сильного впливу вспышечной активності на погоду й хворобливий стан біосфери Земли.

Поблизу максимуму активності найефективніше впливають на атмосферу і магнітосферу Землі потоки частинок, прискорених при спалахи. На фазі спаду активності, до кінця 11-річного циклу активності, при зменшенні числа спалахів та розвитку міжпланетного токового шару, стають більш суттєвими стаціонарні потоки посиленого сонячного вітру. Крутячись разом із Сонцем, вони викликають повторювані кожні 27 сут. геомагнитные обурення. Це рекуррентная (актуальна) активність особливо висока для кінців циклів з чётным номером, коли напрям магнітного поля сонячного «диполя «антипараллельно земному.

З циклічними змінами Сонячної активності пов’язано прояв багаторічних біологічних циклів. Вивченням впливу змін Сонячної активності на живі організми Землі займається геліобіологія — наука, основи яку було закладено в поч. 1920;х рр. А. Л. Чижевским. Чижевський вважав, що геліобіологія, показує безсумнівну зв’язок земних подій з космічними ритмами, є сучасної, наукової формою древнього астрологічного вчення. Як засвідчили великі історичні дослідження, проведені Чижевським, є безсумнівна зв’язок між циклами Сонячної активності і динамікою воєн та інших соціальних потрясінь, спалахів епідемій і епізоотій та величезною кількістю інших явищ Землі. Цікаво, що першим ученим, який виступив з цією думкою, був У. Гершель — астроном, відкрив першу невидиму неозброєним оком планету Уран. Ще 1804 р. то побачив пряму залежність між рівнем Сонячної активності і цінами собі на хліб. Серед сучасних досліджень по цій проблемі виділимо роботу російського історика Валерія Храпова, відкрив «криву одарённости ». З’ясувалося, що більшість видатних людей (у різних областях політики, спорту, мистецтва) народжується у періоди екстремального (максимального чи мінімального) рівня Сонячної активності. Крива смертності також співвідноситься з кривою Сонячної активности.

Такі закономірності, безсумнівно, можна як астрологічні. Згідно з дослідженнями Теодора Ландшайдта, рівень Сонячної активності залежить від взаєморозташування планет і зажадав від інших астрологічних чинників. Понад те, Ландшайдт розробив методику, що дозволить суто астрологічними методами прогнозувати зміни у Сонячної активності. Довгострокові передбачення спалахів Сонячної активності і геомагнітних бур, котрі робить Ландшайдт, збуваються (по даним перевірки астрономів) на 90% (!).

Отже, якщо Сонячна активність залежить від астрологічних чинників, те й все явища Землі, пов’язані зі зміною Сонячної активності, також залежить від астрологічних показателей.

Сонячні пятна.

Про те, що у Сонце бувають плями, люди дізналися вже дуже довго. У древніх росіян і китайських літописах, соціальній та хроніках інших народів не рідко 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 тисяч кілометрів, що у десятки разів перевищує радіус Земли.

Сонце складається з розпечених газів, постійно рухаються і перемішуються, і тому нічого постійного насилля і незмінного на сонячної поверхні, немає. Найбільш стійкими утвореннями є сонячні плями. Але їх вид день у день змінюється, і вони також, то з’являються, то зникають. У час появи сонячне пляма зазвичай має невеликі розміри, він може зникнути, а може і дуже увеличиться.

Головну роль більшості можна побачити на Сонце явищ грають магнітні поля. Сонячне магнітне полі має дуже складну структуру і безупинно змінюється. Спільність дій циркуляції сонячної плазми в конвективного зони і диференціального обертання Сонця постійно збуджує процес посилення слабких магнітних полів і нових. Очевидно, це обставина і причина виникнення на Сонце плям. Плями то з’являються, то зникають. Їхню кількість й розміри змінюються. Але, приблизно, кожні 11 років кількість плям стає найбільшим. Тоді кажуть, що Сонце активно. З тим-таки періодом (~ 11 років) є і переполюсовка магнітного поля Сонця. Природно припустити, що це явища зв’язані між собой.

Розвиток активної області починається з посилення магнітного поля була в фотосфері, що зумовлює появі яскравіших ділянок — смолоскипів (температура фотосфери Сонця середньому 6000К, у сфері смолоскипів приблизно на 300К вище). Подальше посилення магнітного поля призводить до появи пятен.

На початку 11-річного циклу плями у кількості починають з’являтися на порівняно високих широтах (35 — 40 градусів), а й за тим поступово зона пятнообразования спускається до екватору, до широти плюс 10 — мінус 10 градусів, але самому екваторі плям, зазвичай, не бывает.

Галілео Галілей однією з перших зауважив, що плями спостерігаються не скрізь на Сонце, а, переважно, на середніх широтах, не більше так званих «королівських зон » .

Спочатку зазвичай з’являються одиночні плями, але потім із них виникає цілу групу, у якій виділять дві великі країни плями — одне — на західному, інше — на східному краю групи. На початку нашої століття з’ясувалося, що полярності східних і західних плям завжди протилежні. Вони утворюють хіба що двома полюсами одного магніту, тому таку групу називають біполярної. Типове сонячне пляма має в діаметрі кілька десятків тисяч километров.

Галілей, зарисовуючи плями, зазначав навколо декого з тих сіру каемку.

Справді, пляма складається з центральної, більш темній частини — тіні і більше світлої області - полутени.

Сонячні плями іноді бувають видно з його диску навіть неозброєним оком. Позірна чорнота цих утворень викликана тим, що й температура приблизно 1500 градусів нижче від температури оточуючої їх фотосфери (і відповідно безупинне випромінювання від нього набагато менше). Одиночне розвинене пляма складається з темного овалу — так званої тіні плями, оточеного більш світлої волокнистої полутенью. Нерозвинені дрібні плями без напівтіні називають порами. Найчастіше плями і пори утворюють складні группы.

Типова група плям спочатку виникає у вигляді одній або кількох пір у сфері невозмущенной фотосфери. Більшість такі групи зазвичай зникають через 1−2 діб. Та деякі послідовно й зростають розвиваються, утворюючи досить складні структури. Сонячні плями може бути більше коштів у діаметрі, ніж Земля. Вони часто об'єднують у групи. Вони формуються кілька днів і звичайно зникають протягом тижня. Деякі великі плями, хоча, можуть зберігатися впродовж місяця. Великі групи сонячних плям активніші, ніж маленькі групи чи окремі пятна.

Сонце змінює стан магнітосфери і атмосфери Землі. Магнітні поля і потоки частинок, які йдуть від сонячних плям, досягають Землі та впливають насамперед мозок, серцево-судинну і кровоносну системи людини, їхньому фізичне, нервове і стан. Високий рівень сонячної активності, його зміни збуджують людини, тож і колектив, клас, суспільство, особливо, коли є спільні інтереси і зрозуміла і сприйнята идея.

Повертаючись до Сонцю то одним, то іншим своїм півкулею, Земля отримує енергію. Цей потік можна у вигляді хвилі: там, де падає світло — її гребінь, де темно — провал. Інакше кажучи, енергія то прибуває, то убуває. Про це у своєму відомому природному законі говорив ще два Михайло Ломоносов.

Теорія про хвилеподібному характері надходження енергії на Землю спонукала основоположника гелиобиологии Олександра Чижевського звернути увагу до зв’язок між збільшенням сонячної активності і земними катаклізмами. Перше спостереження, зроблене ученим, датується червнем 1915 року. На Півночі сяяли полярні сяйва, які спостерігалися як, і у Північної Америці, а «магнітні бурі безупинно порушували рух телеграм ». Саме у період учений звертає увагу, що підвищена сонячна активність збігаються з кровопролиттям Землі. І це дійсно, відразу після появи великих плям на Сонце на багатьох фронтах Першої світової посилилися військові действия.

Тепер астрономи кажуть, що зараз світило стає дедалі яскравим і спекотним. Це з тим, протягом останніх 90 років активність його магнітного поля збільшилася більш як удвічі, причому найбільше зростання стався за останні 30 років. У Чикаго, на щорічної конференції Американського астрономічного суспільства, пролунало попередження науковців щодо які загрожують людству неприємності. Саме той час, коли комп’ютери у всій планеті будуть пристосовуватися до умов праці 2000 року, наше світило вступить у найбільш бурхливу фазу своєї 11-річної циклічною .Тепер вчені зможуть безпомилково пророкувати сонячні спалахи, що дозволить завчасно підготуватися до можливим збоїв у роботі радіоі електромереж. Зараз переважна більшість сонячних обсерваторій підтвердило «штормове попередження «наступного року, т.к. пік сонячної активності спостерігається кожні 11 років, а попередня буря простежувалася у 1989 году.

Це можуть призвести до того що, що у Землі вийдуть з експлуатації лінії електропередач, зміняться орбіти супутників, що забезпечують роботу систем зв’язку, «направляють «літаки і океанські лайнери. Сонячне «буйство «зазвичай характеризується потужними спалахами і появою безлічі тих самих пятен.

Олександр Чижевський ще 20-х рр. виявив, що сонячна активність впливає екстремальні земні події - епідемії, війни, революції… Земля як звертається навколо Сонця — живе на планеті пульсує в ритмах солнцедеятельности, — встановив он.

ПЕРЕДЧУТТЯМ ІСТИНИ назвав поезію французький історик і соціолог Іполит Тард. У 19-му р. Чижевський написав вірш, у якому провидів долю. Присвячено він був Галілео Галилею:

І потім знову і знову зійшли Сонце пятна,.

І затьмарилися тверезі умы,.

І упав престол, і було неотвратны.

Голодний мор і жахи чумы.

І життя образ затягнувся гримасой:

Метався компас, буйствував народ,.

А над Землею та контроль людскою массой.

Свершало Сонце своє законне ход.

Про ти, узревший сонячні пятна.

З чудової зухвалістю своей,.

Не відав ти, як будуть мені понятны.

І близькі твої скорботи, Галилей!

У 1915−1916 рр., стежачи події на русско-германском фронті, Олександр Чижевський зробив вразила його сучасників відкриття. Посилення сонячної активності, фиксируемое в телескоп, збігалося у часі з активізацією бойових дій в. Зацікавившись, він провів статистичне дослідження серед рідних і знайомих щодо можливий зв’язок нервовопсихічних і фізіологічних реакцій з приходом спалахів і плям на Сонце. Математично обробивши отримані таблички, він дійшов приголомшливому висновку: Сонце впливає все наше життя набагато тонше й глибше, чому це уявлялося доти. У кривавій і каламутній замяти кінця століття бачимо наочне підтвердження його ідей. На спецслужбах різних країн нині цілі відділи займаються аналізом сонячної активності… У головному, було доведено синхронність максимумів сонячної активності з періодами виникнення революцій та міжусобних війн, періоди посиленою діяльності сонячних плям часто збігалися з усякими громадськими смятениями.

Нещодавно кілька космічних супутників зафіксували викид сонячних протуберанців, характеризується незвичайно високий рівень рентгенівського випромінювання. Такі явища представляють серйозну загрозу для Землі та її жителів. Спалах такий потужності потенційно здатна дестабілізувати роботу енергетичних мереж. На щастя, потік енергії не торкнувся Землю і ніяких очікуваних неприємностей змагань не вийшло. Але саме собою подія є провісником з так званого «сонячного максимуму », що супроводжується викидом набагато більше кількості енергії, здатного шпигат комунікації зв’язку й силові лінії, трансформатори, під загрозою перебуватимуть космонавти і космічні супутники, які перебувають поза магнітного поля Землі та не захищені атмосферою планети. Сьогодні день супутників NASA на орбіті більше, аніж будь-коли. Існує загроза й у літаків, що виражається щодо можливості припинення радіозв'язку, оглушуванні слухачів радиосигналов.

Сонячні максимуми погано піддаються прогнозуванню, відомо лише, що вони повторюються приблизно кожні 11 років. Найближчий повинен статися у середині 2000 року, та її тривалість становитиме від року по два роки. Так стверджує Девід Хатавей, гелиофизик Космічного центру польотів Marshall, NASA.

Протуберанці протягом сонячного максимуму можуть бути щодня, але не відомо, що саме силою вони мати і зачеплять вони нашу планету. Кілька минулих місяців сплески сонячної активності і викликані ними створені задля Землю потоки енергії були надто слабкі, щоб заподіяти будь-якої збитки. Крім рентгенівського випромінювання, це явище несе та інші небезпеки: Сонце викидає мільярд тонн іонізованого водню, хвиля якого переміщається зі швидкістю мільйон миль на годину і здатна досягти Землі кілька днів. Ще велику проблему є енергетичні хвилі протонів і альфа-частинок. Вони переміщують із вищою швидкістю і залишають часу для прийняття контрзаходів, на відміну хвиль іонізованого водню, зі шляху яких можна встигнути прибрати супутники і самолеты.

У деяких, найекстремальніших випадках все три хвилі можуть досягти Землі раптово й майже одночасно. Захисту немає, науковці поки нездатна точно передбачити такий викид і більше його последствия.

Солнечный цикл.

Кількість плям на Сонце перестав бути постійної величиною. У доповнення до цілком очевидним варіаціям, що з обертанням Сонця (плями з’являються у зору і зникають за краєм), протягом часу нові групи плям формуються, а старі зникають. При спостереженні протягом короткого періоду часу (кілька тижнів чи місяців) ця варіація в числі плям виглядає випадкової. Проте контролю над багато років значиться сприяли відкриттю значної особливості Сонця: кількість плям змінюється періодично, які зазвичай описується, як 11 — літній цикл (в дійсності період змінюється від і стоїть ближче до 10.5 годичному циклу в нашому столетии).

У 1848 року Иоган Рудольф Вольф винайшов методику підрахунку сонячних плям на диску, одержуване число називають числом Вольфа: W=k (f+10g), де f — кількість усіх окремих плям, в момент можна побачити на сонячному диску, а g — число освічених ними груп. Цей індекс спостереження дуже вдало відбиває внесок у сонячну активність тільки від самих плям, а й від всієї активної області, переважно зайнятою смолоскипами. Тому числа W дуже добре узгоджуються з сучаснішим і точніше визначальним індексом, обозначаемым F10.7 — величиною потоку радіовипромінювання від України всього Сонця на хвилі 10,7 см.

Сьогодні числа Вольфа (осредненные за багатьма спостереженням) використовують із характеристики сонячної активности.

Під час сонячного циклу плями мігрують від полюси до екватору, і розподіл плям за широтою дає так звану, дуже ефектну, діаграму метелики .

Тоді як тривалість циклу була практично однакова в цьому столітті, у минулому спостерігалися значні відхилення. Приблизно з 1645 по 1715 роки (період, відомого як Маундеровский мінімум) на Сонце мало спостерігалися плями, що мало, очевидно, впливом геть земної клімат (див. дальше).

Особливо період історії сонячної активності криється у цих про поширеності у минулому углерода-14 (радіоактивного ізотопу звичайного углерода-12). Інтенсивність освіти С-14 в земної атмосфері залежить від потоку частинок високих енергій, відомі як галактичні космічні промені, що в високоенергічних процесах поза Сонячної системи. Здатність цих космічного проміння проникати у у Сонячній системі залежить від розміру й геометрії магнітних полів, уносимых від поверхні Сонця сонячним вітром в періоди високої активності. У процесі фотосинтезу рослини поглинають С-14 разом з іншими ізотопами вуглецю і включають його до своєї структуру. Рівні сонячної активності у попередні 2000 років можуть бути оцінені шляхом виміру поширеності С-14 в річних кільцях старих дерев. Вік таких кілець то, можливо легко знайдено зворотним рахунком від зовнішнього кільця. Дані з давніх джерел нагляд сонячних плям і полярного сяйва, і навіть дані про поширеність С-14 були узагальнені Едді в 1976 р. Він встановив, що Маундеровский мінімум збігаються з дуже різким зниженням сонячної активності, про що свідчать перерву у появу полярного сяйва і високий рівень С-14. Згодом Едді і інші вчені показали, такі періоди аномально низькою сонячної активності тривають у протягом кількох десятиліть і типові для Сонця. Аналогічний епізод, Шпуреровский мінімум, мала місце під час приблизно від 1450 до 1550 рр. Проте протяжний період високої сонячної активності приблизно між 1100 і 1250 рр. припала на щодо теплою погодою, яка, очевидно, уможливила міграцію вікінгів в Гренландію і Новий Світ. Можливо, чергове згасання сонячної активності очікується наступного веке. Почему існує сонячний цикл? Не варто хтозна остаточного відповіді це запитання. Детальний пояснення природи сонячного циклу є фундаментальної проблемою сонячної фізики, яку ще попереду решить.

Солнце — джерело энергии.

Про сонце та її енергії написані сотні книжок. Про ньому пишуть фізики та хіміки, астрономи і астрофізики, географи і геологи, біологи й інженери. І у цьому нічого немає дивного. Адже сонце є джерелом життю усієї земної. Сонце випаровує воду з океанів, морів, з земної поверхні. Воно перетворює цю вологу в водяні краплі, створюючи хмари й тумани, та був змушує її знову падати на Землю як дощу, снігу, роси чи інею, створюючи, в такий спосіб, гігантський круговорот вологи у атмосфері. Сонячна енергія є джерелом загальної циркуляції атмосфери і циркуляції води в океанах. Вона ніби створює гігантську систему водяного і повітряного опалення нашої планети, перерозподіляючи тепло по земної поверхні. Сонячний світло, потрапляючи на рослини, викликає в нього процес фотосинтезу, визначає зростання та розвитку рослин; потрапляючи на грунт, він перетворюється на тепло, нагріває її, формує грунтовий клімат, даючи тим самим життєву силу які у грунті насінням рослин, мікроорганізмам і що населяють її живих істот, які самотужки тепла перебували у стані анабіозу (спячки).

Та хіба міг би уникнути сонця люди і домашні тварини? Звісно, немає. Вони, а то й прямо, то побічно залежить від нього, оскільки можуть жити без води та без пищи.

Отже, Сонце — це основне джерело енергії землі і першопричина, створила більшість інших енергетичних ресурсів нашої планети, таких, як запаси кам’яного вугілля, нафти, газу, енергії вітру і падаючої води, електричної енергії і т.д.

Енергія Сонця, яка складалася переважно виділяється як променистої енергії, такою великою, що її важко навіть собі уявити. Варто сказати, що у Землю надходять лише одна двухмиллиардная частка цієї енергії, але він становить близько 2,5*1018 кал./мин. У порівняні з цим й інші джерела, як зовнішні (випромінювання місяця, зірок, космічні промені), і внутрішні (внутрішні тепло Землі, радіоактивне випромінювання, запаси кам’яного вугілля, нафти тощо.) зневажливо малы.

Сонце — найближча до нас зірка що є величезний світний газовий кулю, діаметр якого приблизно 109 разів більше діаметра Землі, яке обсяг більше обсягу Землі приблизно 1 млн. 300 тис. раз. Середня щільність Сонця становить близько 0,25 від щільності нашої планеты.

Оскільки сонце не твёрдый, а газовий кулю, говорити про його розмірах слід умовно, розуміючи під ними розміри видимого з Землі сонячного диска.

Внутрішня частина сонця недоступна спостереженню. Це своєрідний атомний казан розмірів, де під тиском близько 100 мільярдів атмосфер відбуваються складні ядерні реакції, під час яких водень перетворюється на гелій. Ось і є джерелом енергії сонця. Температура всередині сонця становить 16 мільйонів градусов.

Про те, що за температура, англійський учений Д. Джинс у книзі «Всесвіт можна» каже такі: «…булавочная голівка речовини, нагрітого до температури, що панує у центрі сонця, випромінювала б стільки тепла, що людина, які перебувають за 150 кілометрів від неї згорів б миттєво». Газ, який бушує у надрах Сонця, як надзвичайно гарячий, а й дуже важкий. Його щільність в 11,4 разу перевищує щільність Сонця. У цьому вся атомному казані виникають невидимі рентгенівські промені. Перш ніж досягти поверхні Сонця, проходять дуже звивистий шлях, подолання якої припадає близько 20 тис. років. Чим ближче до вони наближаються до Сонця, тим дедалі більше збільшуються довжини хвиль, а частота коливань зменшується, поки вони перетворюються на ультрафіолетовий й очевидний свет.

Принаймні зміни характеру променистої енергії змінюється від і температура Сонця. З віддалі ѕ радіуса від центру знижуючись приблизно до 150 тис. градусів. Спостерігати з Землі можна тільки зовнішню оболонку Сонця (фотосферу). Вона й випромінює сонячну радіацію. Товщина фотосфери всього близько км, а температура її поверхні 5700 градусов.

Вище шару фотосфери розташовується сонячна атмосфера. Сонячну атмосферу вчені поділяють на частини. Нижній її шар, де спалахують розкошлане полум’я сонячного газу, називається хромосферой, а верхній — практично безмежний шар — сонячної короною. Температура її газів сягає мільйонів градусів, тобто у тисячі разів вище, ніж температура фотосферы.

Настільки величезне підвищення (а чи не зниження) температури сонячних газів у міру віддалення від сонця вчені пояснюють виникненням ударних хвиль, новонароджуваних жахливої силою шумом, що відбувається лежить на поверхні светила.

Сучасні дослідження космічних станцій показують, що гази сонячної корони заповнюють все міжпланетне простір сонячної системи. Газові частки, безупинно випромінювані сонячної короною (корпускули), утворюють в міжпланетному просторі своєрідний «сонячний вітер». Про деяких властивості цього вітру можна почути, спостерігаючи поведінка комет чи магнітне обурення на верхніх шарах атмосфери, розміщених у близи магнітних полюсів Земли.

Швидкість газових частинок, їхнім виокремленням «сонячний вітер» 300 — 500, а, по деякими даними навіть 800 км в секунду. Завдяки цьому «вітрі» Сонце безупинно втрачає як енергію, а й масу. Він щорічно забирає від Сонця близько 1,4*1013 тонн речовини. Але, хоча це цифра і астрономічна, втрати сонячної матерії, проти загальної масою Сонця, настільки малі, що можуть призвести до зменшення її в 1% лише через100 мільярдів лет.

Земля, як, втім, і всі планети сонячної системи оточена не безповітряним холодним простором, а раскалённым корональным газом, температура якого сягає десятків тисяч градусів. Верхній виряджений шар атмосфери Землі (экзосфера) хіба що зливається з цим потоком летять від сонця гарячих газів. Тому немає й температура частинок повітря тут сягає сотень градусів нижче нуля.

Крім газових частинок (корпускул), які, який у мене сказав, летять від Сонця зі швидкістю 300 — 500 і більше км/сек. і досягають Землі приблизно 8 — 10 хвилин, Сонце випромінює енергію як електромагнітних хвиль різної довжини і частоти, починаючи з кількох Ангстрем (1 мікрон = 10 000 Ангстрем) і дуже довгими радіохвилями. Більшість прийдешньої на Землю сонячної радіації лежать у межах 0,17 — 24 мікрона, причому 99% цієї радіації посідає ділянку спектра від 0,17 до запланованих 4 мікрон. Радіація Сонця з довжинами хвиль менше 0,17 мікрон поглинається верхніми верствами атмосфери, і виміряти їх можна лише піднявшись великі висоти. Ця короткохвильова ультрафіолетова радіація Сонця є дуже небезпечною не для життя живих організмів. Якби атмосфера не захищала нас від неї, то життя в Землі було б невозможной.

Сонячна радіація з довжинами хвиль більше 24 мікрон становить мізерно малу величину й у практичних расчётах до уваги береться. Весь іншої спектр радіації Сонця (від 0,17 до запланованих 4 мікрон) зазвичай розділяють втричі частини. Перша частина — ультрафіолетова радіація (від 0,17 до 0,35 мікрона). За сильне вплив на живі організми її іноді називають хімічної радіацією. Саме він викликає у складі шкірного пігменту і утворює сонячний засмагу, а якщо вплив — эритему чи опік. При тривалому опроміненні вона згубно діє багато мікроорганізми. Проте, попри значимість цієї радіації у житті рослин та тварин, її частка у енергетичному балансі Землі вбирається у 7 процентов.

Другу частина сонячного спектра (від 0,35 до 0,75 мікрона) становить світлова радіація, тобто те, що ми називаємо сонячним світлом. Перед цієї радіації у енергетичному балансі припадає вже 46 процентов.

І, нарешті, третю частину сонячного спектра (від 0,76 до запланованих 4 мікрон і далі) утворює так звана інфрачервона, вже невидима очей, радіація (47 процентов).

Якщо на Сонце через темне скло, туман чи млу (особливо, як його перебуває близько до обрію), можна побачити величезне темне пляма. Насправді виявляється, що це пляма, що є підставою фотосфери, зовсім на суцільне і з зовнішнім виглядом нагадує вимощену кругляком мостовую.

Спостереження показують, що поверхню Сонця не буває спокійна. Поглиблення в цій «бруківці» іноді зливаються між собою, створюючи великі темні плями, які свідчать про сильних вертикальних рухах сонячних газів; під час сонячної активності таких плям одночасно може їх нараховуватиметься кілька, у приспокоєні ж періоди поверхню Сонця місяцями може бути чистої. Вивчаючи частоту і інтенсивність полярного сяйва, які збільшуються і посилюються під час сонячної активності, вчені встановили, що сонячна активність має свою періодичність 2, 6, 11, 26, і майже 100 років. Особливо добре простежується 11-річний цикл.

На той час, коли максимуми чи гребені цих хвиль накладаються один на друга, посилення сонячної активності відбувається найбільш різко. Така ситуація відбулася у 1957 року, який вчені вибрали як Міжнародного геофізичного роки організації своїх спостережень одночасно на всій земній кулі. У цілому цей минулий рік кількість плям (воно вимірюється в умовних одиницях, званих числами Вольфа) досягло рекордного за останні 250 років значения.

1800 1850 1900 1950 1965 г.

— 200.

— 400.

Активність Сонця впливає процеси, що відбуваються як у Землі, і у атмосфері. З її посиленням у атмосфері відбуваються магнітні обурення, магнітні бурі, погіршується і навіть припиняється проходження радіохвиль. Встановлено великий вплив сонячної активності на погоду і навіть у клімат, і навіть на геофізичні процеси, які у твердої оболонці Земли.

Річ у тім, що це звана площину екліптики, у якій відбувається Земля обертається навколо Сонця, нахилена сонячного екватору всього на 70. Це означає, що Землі надходить промениста енергія і корпускулярне випромінювання тільки з вузької екваторіальній області Сонця. Разом про те астрономами встановлено, що під час посилення сонячної активності які утворилися на Сонце плями поступово сповзають від сонячних полюсів до зони сонячного екватора. Це спричиняє з того що у ці періоди до Землі приходить значно більше ультрафіолетового проміння і радіації сверхкоротких довжин хвиль. Їх вплив позначається переважно, на високих шарах атмосфери мало віддзеркалюється в інтенсивності прямий радіації, яка приходить до земної поверхности.

У високих шарах атмосфери під впливом ультрафіолетової радіації Сонця молекули кисню О2 розщеплюються навпіл, чи, кажуть, диссоциируются (О2 ® Про + Про). Виниклі внаслідок дисоціації вільні атоми кисню дуже нестійкі, вони швидко приєднуються до якась інша молекулі кисню, створюючи новий газ, званий озоном (О3).

Найбільша концентрація озону зокрема у шарі атмосфери від 10 до 30 км від поверхні. Тому його часто називають озоновим шаром. Цей шар озону має дуже висока значення для формування клімату у вільної атмосфері, а й земної поверхні. Річ у тім, що озон поглинає значну частину теплових променів, испускаемых земної поверхнею на світовий простір. Поглинувши їх, він, по-перше, нагріває шар повітря, де міститься, а по-друге, повертає тепло назад на Землю, перешкоджаючи її охолодження. Він діє на кшталт рами в парнику, в такий спосіб, виникає парниковий ефект, що він надає на поверхню нашої планети цей ефект називається парниковым.

Зі збільшенням інтенсивності сонячного випромінювання кількість озону в атмосфері збільшується, яке максимальна інтенсивність переміщається з висоти 28 — 30 км на висоту 10 — 11 км. Завдяки такому перерозподілу озону при ясному небі рівноважна температура у Землі може підвищитися сталася на кілька градусів, що у своє чергу, б'є по зміні тиску повітря у земної поверхні, а разом із — на загальної циркуляції атмосфери. Приблизно кожних двох років, а точніше кожні 26 місяців, вітри від західних переходять до східним, та був знову до западным.

Але сонячна активність пов’язана з тільки з кількістю і площею сонячних плям. Є й інші астрономічні умови, які посилюють чи ослабляющие надходження сонячної радіації до кордонів земної атмосфери і створюють свою циклічність. Однією з таких умов є 27-дневный період обертання Сонця навколо своєї осі. У зв’язку з цим обертанням виниклі чи нагромаджені у будь-якій частини сонячного екватора темні плями з’являються чи зникають з видимого диска Сонця, змінюючи цим кількість сонячної радіації, випромінюваної убік Землі. Такий 27-дневный цикл неспроможна не спричинити погоду та інші геофізичні процеси, що відбуваються на земної поверхні, і в атмосфере.

От на які даних про хвилях холоди у Петербурзі наводить, наприклад, доктор геофізичних наук Т. В. Покровська (1967 р.). Першого дня календаря кожного місяці середня кількість хвиль холоду одно двадцяти, на десятий день — дванадцяти, на дев’ятнадцяте — сорока, на двадцять шостий — тридцяти семи. Як очевидно з сказаного, до першої половини будь-якого місяці року ймовірність теплої погоди у Петербурзі приблизно 2 — 3 разу вищу, ніж наприкінці месяца.

З ще більше тривалими циклами сонячної активності, рівними в середньому 7 років, зв’язані, очевидно, дощові роках західному узбережжі Південної Америки, які повторюються через кожні 7 років, і навіть суворі зими на північному заході Росії, що спостерігаються через той самий проміжок времени.

Не без впливу Сонця утворюються у атмосфери і Землі відомі у народі і з найдавніших часів звані водохресні і сретенские морози чи часті грози в ільїн день (2 серпня). Вчені, обробивши записи грозорегистраторов останніми роками, виявили, що вони теж мають чітку періодичність, причому найбільша активність гроз рік у рік спостерігається, коли у дні, встановлені народними прикметами (ільїн день, день Самсона тощо.), то від них.

Значний вплив вказує посилення сонячної активності як до процесів, а й у стан самої людини. Ще середини століття хіміки помітили цікаве явище: деякі колоїдні розчини ні сіло ні з цього починають втрачати колоїдну стійкість. Зважені у яких речовини раптом випадають як осаду, а барвники знебарвлюються. Фахівці фетрового і повстяного виробництв ще раніше помітили, що з певних умовах фетр і повсть дуже важко выделывается. У цементної промисловості, у водночас високоякісні сорти цементу погано цементуються і т.д.

Итальянскому хіміку Пикарди встановили тісний зв’язок цих оригінальних явищ з магнітними бурями, а ще через неї і із сонячною активністю. Виявилося, що порушення коллоидального рівноваги деяких розчинів завжди пов’язані з посиленням сонячної активності та прийдешнім збільшенням корпускулярного випромінювання Сонця. Пізніше лікарі встановили, що позитивний стан людей серцево-судинні захворювання погіршується у разі підвищення сонячної активності. Причина полягає у зміні стані крові, яка, будучи своєрідним колоїдом, також виявилася схильна до впливу підвищеного випромінювання Сонця. Медики вже знайшли деякі засоби захисту від своїх шкідливого впливу. Інше впливає сонячне випромінювання у періоди спокійного Сонця. Саме тоді збільшується надходження сонячної енергії в світловий частини спектра, а із нею зростає й інтенсивність прямий радіації у земної поверхні. Тому стає зрозуміло таке, здавалися раніше незбагненним, явище природи, як зростання Землі в 3 — 4 разу числа жорстоких посух. Вони спостерігаються саме на періоди мінімуму сонячної активності чи передують цим периодам.

Солнце життя й Земли.

Сонячне випромінювання, падаюче на Землю, загалом дуже стабільно, інакше життя в Землі піддавалася надто великим температурним перепадам. Нині супутники дуже уважно виміряли енергію, випромінену Сонцем, й виявили, що сонячна стала не постійна, а схильна до варіаціям не більше десятих часткою відсотка, причому долгопериодические варіації пов’язані з сонячним циклом (рис. 8) (Сонячна стала — кількість сонячної енергії, прийдешньої на поверхню площею 1 кв. м, розгорнуту перпендикулярно сонячним променям у космосі) Від максимуму до мінімуму сонячна стала зменшується приблизно за 0.1%, тобто. під час максимуму активності (багато плям на Сонце) воно випромінює як набагато більше. Такі зміни також може мати впливом геть земної клімат. У Маундеровский мінімум (1645−1715) було замало плям. Цей період відомий Землі як мала льодовиковий період: тим часом було набагато холодніше, що тепер. У це то, можливо простим збігом, але швидше за все, ці події мають причинную связь.

Глибина проникнення сонячної радіації у повітря Землі залежить від довжини хвилі його випромінювання. На щастя життя, оксид азоту в тонкому шарі атмосфери в розквіті вище 50 км від поверхні Землі блокує дуже змінне коротковолновое ультрафіолетове випромінювання Сонця. На менших висотах озон і молекулярний кисень поглинають длинноволновую частина ультрафіолетового проміння, яка також шкідливе життя. Зміни сонячного ультрафіолетового проміння впливають на структуру озонового слоя.

На Землю впливає також так званий сонячний вітер, обумовлений спокійним испусканием коронарної плазми. Сонячний вітер дуже впливає хвости комет і навіть має обчислювані ефекти впливу на траєкторію супутників. Заряджені частки з сонячного вітру відповідальні за північні і південні полярні сяйва, що вони пронизують земну атмосферу на високу швидкість і зовсім змушують її светиться.

Випущення Сонцем заряджених частинок, що залежить переважно від умов у шарах, розташованих вище фотосфери, також змінюється у циклі сонячної активності. Найбільше значення серед часток отримують за погляду впливу земні відбуваються высокоэнергичные протони, які викидаються при вибухи в сонячної короні (одночасно викидаються також высокоэнергичные электроны).

Які Надходять до Землі высокоэнергичные сонячні протони мають енергії від 10 млн. до 10 млрд. еВ (порівнювати енергія фотона видимого світла становить близько двох еВ). Найенергійніші протони рухаються зі швидкістю, близька до швидкості світла, і досягають Землі приблизно через 8 хв після найпотужніших сонячних спалахів. Такі спалахи пов’язані з колосальними виверження в активних областях Сонця, які різко збільшують свою яскравість в рентгенівському й крайньому ультрафіолетовому діапазонах. Вважається, що джерелом енергії спалахів є швидке взаємне знищення (анігіляція) сильних магнітних полів, коли він відбувається розігрів плазми і виникають потужні електричні поля, що прискорюють заряджені частки. Ці частки здатні на заваді різноманітне впливом геть людей що у народних обранців під захистом земного магнітного поля.

Потужні протонні спалахи є важливий чинник для планування польотів на цивільних авіалініях, особливо які відбуваються що полярних широтах, де силові лінії земного магнітного поля спрямовані перпендикулярно Землі і тому дозволяють зарядженим частинкам досягати нижніх верств атмосфери. Пасажири у разі піддаються підвищеному радіаційного опромінення. Ще сильне вплив такі явища можуть на екіпажі космічних апаратів, особливо ж тих, які літають на орбітах, що пропливали полюси. Спостерігалися і впливу протонних спалахів на функціонування обчислювальних систем. Так було в серпні 1989 року одна така подія паралізувало роботу обчислювального центру фондовій біржі Торонто. Протягом сонячного циклу відбувається лише кілька десятків таких потужних спалахів, та його частота значно вища у його максимумі, ніж у минимуме.

Зміни потоку плазми сонячного вітру, обтекающего Землю, призводять до впливу зовсім іншого виду. Ця щодо низько енергійна плазма як б втікає з сонячної корони, долаючи через високе температури гравітаційне тяжіння Сонця. Магнітне полі Землі впливає на заряджені частки сонячного вітру не дозволяє їм наблизитися до поверхні планети. Простір навколо Землі, до якої основному не можуть проникати частки сонячного вітру, називають земної магнітосферою. Спалахи та інші різкі зміни магнітних полів на Сонце призводять до збурюванням в сонячному вітрі і змінюють тиск плазми на земну магнітосферу. Пов’язані з впливом сонячного вітру зміни геомагнітного поля становлять близько 0,1% його напруженості, рівної приблизно 1 Гс. Проте индуцируемые така малими змінами геомагнітного поля електричні струми в довгих провідниках лежить на поверхні Землі (як-от високовольтні лінії чи труби нафтопроводів) можуть спричинить драматичним наслідків. Наприклад, 13 березня 1989 р. сильна магнітна буря, викликана спалахами, пов’язані з однією з найбільших, коли або які спостерігалися плям на Сонце, вибила з ладу систему електропостачання всієї провінції Квебек. Часть сильних геомагнітних бур пов’язана з спалахами, що відбуваються в активних областях Сонця, і тому частота таких бур зростає зростанням кількості сонячних плям у потужному магнітному циклі. Тривалий час робилися численні спроби знайти зв’язок між сонячної активністю і погодою, Видатний англійський астроном Вільям Гершель припустив (цілком правильно!), що Сонце найбільш яскраво світить за максимуму сонячних плям, а підвищення у цей період мала б спричинить збільшення врожаю пшениці і відповідно падіння ціни неї. У 1801 р. він заявив, що ціна на пшеницю справді корелює з циклом сонячних плям. Кореляція, проте, виявилася недостовірною, і Гершель почав займатися інші проблеми. Багато такі удавані зв’язку виявилися недовговічними, й вони мали той недолік, хто був скоріш статистичними, ніж причинними. Ніхто ще запропонував розумного механізму, з якого настільки малі зміни сонячної постійної міг би відчутно проводити земні процеси. Проте пошук триває. У 1987 р. Карін Лабицке з Вільного університету у Берліні повідомила про найбільш переконливою із усіх раніше знайдених зв’язків. Вона виявила, що протягом останніх 40 років відлиги взимку близько навіть Західній Європі дуже добре корелюють з сонячним циклом, якщо до уваги зміна стратосферних вітрів, те що приблизно щодва роки. Знайдене відповідність витримало численні статистичні перевірки і пояснило дуже м’яку зиму 1988/89 р. в Англії й Західної Європи. Встановлення фізично розумної зв’язок між варіаціями сонячної активності і клімату було б величезним кроком уперед, у розумінні взаємозв'язку Землі з її звездой.

Усе це показує, що Сонце має величезну впливом геть Землю. Проте, тим щонайменше, це зовсім незначна вплив, проти тим, що буде з Сонцем і Землею за кілька мільярдів років (див. еволюція Сонця і сонячної системы)…

Солнечное затмение.

Затемнення Сонця ставляться до таких явищам природи, про дні наступу яких наперед відомо. Астрономи завжди старанно готуються до спостереженням затемнень, а місця, де їх видно, споряджаються спеціальні экспедиции.

…Настає день затмения.

Природа живе своїм життям. У синьому небі яскраво сяє Сонце. Ніщо не віщує прийдешнього події. І ось правому краю Сонця з’являється збитки. Він повільно збільшується, і сонячний диск приймає форму серпа, наверненого опуклістю вліво. Сонячний світло поступово слабшає. Стає прохолодніше. Серп робиться зовсім тоненьким, аж раптом ця вузенька дуга розпадається на дві, і, нарешті за чорним диском зникають останні яскраві точки. На все навколишнє місцевість лягає напівтемрява. Небо приймає нічний вид, у ньому спалахують яскраві зірки. Уздовж горизонту з’являється кільце помаранчевого оттенка.

Це настало повне сонячне затемнення. На місці погаслого світила видно чорний диск, оточений серебристо-жемчужным сиянием.

Наляканий раптово приходу темнотою звірі і птиці замовкають і поспішають сховатися нічний спокій, багато рослини згортають листя; 2, 3, іноді 5 хвилин триває незвична темрява, І потім знову спалахують яскраві сонячні промені. Того ж мить зникає сріблясто перлове сяйво, гаснуть зірки. Немов біля підніжжя, співають півні, проголошуючи здогадалася про прихід дня. Уся природа знову оживает.

Сонце знову набирає вигляду серпа, але сьогодні вже поверненого опуклістю у бік, як серп «молодий» Місяця. Серп збільшується, і вже за одну годину на небі усе як обычно.

Сонячне затемнення — дуже велична і красиве явище природи. Якоїсь шкоди рослинам, тварин і людині воно, звісно, заподіяти не может.

Не так думали в далеке минуле. Сонячне затемнення знайоме людині з найглибшій давнини. Та було невідомо, чому воно відбувається. Панічний страх викликало в людей несподіване, таємниче зникнення променистого світила. У зменшення Сонця серед білого дня вбачали прояв невідомих надприродних сил. У східних народів існувало повір'я, що під час затемнення якесь зле чудовисько пожирає Солнце.

Хвилі цих древніх уявлень людини зустрічалися й у порівняно недавні часи. Так було в Туреччини під час затемнення 1877 г. перелякані жителі стріляли з рушниць в Сонце, бажаючи прогнати шатана (лютого духу), пожиравшего, на думку, Солнце.

У російських літописах ми бачимо численні згадування про затьмареннях. У Іпатіївському літописі, наприклад, говориться про затьмаренні, згадуваному в «Слові про полку Игореве».

Це затемнення Сонця відбулося 1185 р. він був повним в Новгороді і Ярославлі. Князь Ігор зі своїми дружиною був у цей час на р. Донця, де затемнення було неповним (було закрито лише деякі з сонячного диска). Літописець висловлює переконання, що це затемнення виявилося причиною поразки Ігоря в битві з половцами.

І тоді, коли справжня причина сонячних затемнень була вже відома ученим, затемнення все-таки часто викликало в населення страх. Люди вважали, що затемнення послано богом і віщує кінець світу, голод, нещастя. Ці марновірні уявлення сіяли серед народу служителі релігійних культів, щоб тримати народні маси повиновении.

Передові представники різних часів намагалися розвіяти в народу страх, викликаний затьмареннями. Наприклад, Петро звертався до науковців і посадовим особам з проханням брати участь у поширенні правильного поясненні очікуваного 1 травня 1706 р. сонячного затемнення. Відомо його лист до адміралу Головіну, коли він писав: «Пане адмірал. Майбутнього місяці на першого дня буде велике сонячне затемнення. Тому заради постарайся це поразгласить в людях, що коли і нього буде, щоб це диво не поставили. Понеже, коли про то відають преж, то ми не вже є чудо».

У нашій Радянської країні правильне наукове пояснення різних явище природи сягнуло найвіддаленіших куточків. І тепер ми чи знайдеться така людина, яка має сонячне і місячне затемнення викликали б страх. Хто ж сонячне затемнення? Нам найчастіше доводиться спостерігати, як в ясний, сонячного дня тінь від хмари, подгоняеммого вітром, пробіга по землі та сягає того місця, куди ми перебуваємо. Хмару приховує ми Сонце. Тим більше що інших місць, які перебувають поза цієї тіні, залишаються освітленими Солнцем.

Під час сонячного затемнення між нами і Сонцем проходить Місяць і приховує його ми. Розглянемо докладніше умови, у яких може наступити затемнення Солнца.

Наша планета Земля, обертаючись протягом доби навколо своєї осі одночасно рухається навколо Сонця і протягом року робить повний оборот. У Землі є супутник — Місяць. Місяць рухається навколо Землі та повний оборот робить за 29 ½ суток.

Взаємна розташування цих небесних тіл весь час змінюється. При своєму русі навколо Землі Місяць іноді часу виявляється між Землею і Сонцем. Але Місяць — темний, непрозорий твердий кулю. Опинившись між Землею і Сонцем, вона, як величезна заслінка, закриває собою Сонце. Саме тоді та сторона Місяця, яка адресована Землі, виявляється темній, неосвітленій. Отже, сонячне затемнення може тільки під час молодика. На місяць Місяць проходить від Землі осторонь, протилежної Сонцю, і може потрапити до тінь, отбрасываемую земним кулею. Тоді ми будемо спостерігати місячне затмение.

Середнє відстань від Землі до Сонця становить 149,5 млн. км, а середнє відстань від Землі до Місяця — 384 тис. км.

Чим ближче до предмет, то більшим він нам завдає здається. Місяць проти Сонцем ближче до нас майже: в 400 разів, і до того ж час її діаметр менше діаметра Сонця також приблизно 400 раз. Тому видимі розміри відвідин Місяця й Сонця майже однакові. Місяць, в такий спосіб, може закрити ми Солнце.

Проте відстані Сонця і Місяця від Землі не залишаються постійними, а злегка змінюються. Відбувається це оскільки шлях Землі навколо Сонця і шлях Місяця навколо Землі — не окружності, а еліпси. Зі зміною відстаней між тими тілами змінюються та його видимі размеры.

Якщо момент сонячного затемнення Місяць перебуває у найменшому видаленні від Землі, то місячний диск буде трохи більше сонячного. Місяць повністю закриє собою Сонце, і затемнення буде повним. Якщо ж під час затемнення Місяць перебуває у найбільшому віддаленні Землі, вона матиме кілька менші видимі розміри і закрити Сонце повністю зможе. Залишиться незакритим світлий ободок Сонця, що під час затемнення буде видно як яскраве тоненьке кільце навколо чорного диска Місяця. Таке затемнення називають кольцеобразным.

Здається, сонячні затемнення повинні случатися щомісяця, кожне молодик. Однак це немає. Якби Земля і Місяць рухалися солідною площині, то кожне молодик Місяць справді опинялася б точно на прямий лінії, що з'єднує Землю і Сонце, і було б затемнення. Насправді Земля рухається навколо Сонця площині, а Місяць навколо Землі — на другий. Ці площині не збігаються. Тому часто у час молодиків Місяць приходить або вище Сонця, або ниже.

Видимий шлях Місяця на небі не збігається з тим шляхом, яким рухається Сонце. Ці шляху перетинаються у двох протилежних точках, які називаються вузлами місячної про р б тощо и. Поблизу цих точок шляху Сонця і Місяця наближаються друг до друга. І лише тому випадку, коли молодик відбувається поблизу вузла, воно супроводжується затмением.

Затьмарення буде повним чи кільцеподібним, тоді як молодик Сонце і Місяць перебуватимуть майже вузлі. Якщо ж Сонце в останній момент молодика виявиться на деякій відстані від вузла, то центри місячного сонячного дисків не збіжаться і Місяць закриє Сонце лише частково. Таке затемнення називається частным.

Місяць переміщається серед зірок із Заходу Схід. Тому закриття Сонця Місяцем починається з його західного, т. е. правого, краю. Ступінь закриття називається у астрономів фазою затмения.

Щороку буває щонайменше двох сонячних затемнень. І так було, наприклад, в 1952 г.:

25 лютого — повне (спостерігалося у Африці, Ірані, СРСР) і 20 серпня— кольцеобразное (спостерігалося і Південній Америці). А в 1935 р. було п’ять сонячних затемнень. Це найбільше затьмаренні, що може бути, у протягом одного года.

Важко уявити, що сонячні затемнення відбуваються нерідко: же кожному людей спостерігати затемнення доводиться надзвичайно рідко. Пояснюється це тим, що під час сонячного затемнення тінь від Місяця падає не так на всю Землю. Та що впала тінь має форму майже круглого плями, поперечник якого не може досягати саме 6ольшое 270 км. Це пляма покриє лише мізерну частку земної поверхні. Зараз лише з цієї частини Землі та побачимо повне сонячне затмение.

Місяць рухається зі своєї орбіті зі швидкістю близько 1 км/сек, т. е. швидше рушничного кулі. Отже, її тінь із швидкістю рухається по земної поверхні, і неспроможна надовго закрити якесь одне місце на земній кулі. Тому повне сонячне затемнення будь-коли може тривати більш як вісім минут.

У цьому столетпи найбільша тривалість затьмаренні був у 1955 р. і буде зацікавлений у 1973 р. (трохи більше 7 минут).

Отже, місячна тінь, впродовж Землі, описує вузьку, але довгу смугу, де послідовно спостерігається повне сонячне затемнення. Протяжність смуги повного сонячного затемнення сягає тисяч кілометрів. І все-таки площа, покрываемая тінню, виявляється незначною порівняно з всієї поверхнею Землі. Крім цього у смузі повного затемнення часто виявляються океани, пустелі і малонаселені райони Земли.

Навколо плями місячної тіні розташовується область напівтіні, тут затемнення буває приватним. Поперечник області напівтіні становить близько 6—7 тис. км. Для спостерігача, який поблизу краю цій галузі, лише незначна частка сонячного диска покриється Місяцем. Такои затемнення може взагалі пройти незамеченным.

Чи можна точно передбачити наступ затемнення? Вчені ще давнини встановили що за 6585 днів і побачили 8-го годин, що становить 18 років 11 днів 8 годин, затемнення повторюються. Відбувається це що саме через такий проміжок часу розташування у просторі Місяця, Землі та Сонця повторюється. Цей проміжок було названо саросом, що знячит повтореиие.

Одного сароса загалом буває 43 сонячних затемнення, їх 15 приватних, 15 кільцеподібних і 13 повних. Додаючи до до дат затемнень, які спостерігалися впродовж сароса, 18 років 11 днів і побачили 8-го годин, зможемо передбачити наступ затемнень у майбутньому. Наприклад, 25 лютого 1952 р. сталося сонячне затемнення. Воно повториться 7 березня 1970 р., потім 18 березня 1988 р. тощо. д.

Однак у саросі міститься не ціла кількість днів, а 6585 днів і побачили 8-го годин. За ці 8 годин Земля повернеться на третину обігу субстандартні та буде адресована Сонцю інша частиною поверхні. Тому таке затемнення будитнаблюдаться в іншим районі Землі. Так, смуга затемнень 1952 р. пройшла через Центральну Африку, Аравію, Іран, СРСР. Затьмарення ж 1970 р. буде спостерігатися як повне лише жителями Мексики і Флориды.

У першому й тому самому місці Землі повне сонячне затемнення спостерігається один разів у 250 — 300 лет.

Як бачите, передбачити день затемнення дуже просто. Пророцтво ж точний час його початку і умов його видимості - труд-пая завдання; щоб розв’язати цю проблему, астрономи протягом кількох сторіч вивчали рух Землі та Місяця. Нині затемнення прогнозують якраз. Помилка в пророкуванні моменту настання його затемнення не перевершує 2—4 секунд.

Найбільший, у світі фахівець із теорії затемнень — директор Пулковської обсерваторії, акад. А. А. Михаилов.

Точним обчисленням можна відновити час й умови видимості якогонибудь затемнення, що спостерігалося у тому або інший місцевості у давні часи. Якщо затемнення це зіставлять у літописі з якимсь історичною подією, ми можемо точно визначити дату цієї події. Давньогрецький історик Геродот вказував, що під час битви між лидийцами і мидянами сталося (неповне) сонячне затемнення. Воно так вразило боролися, що поклало край війні. Історики коливалися щодо часу цієї події, вони відносили його вчасно між 626 і 583 рр. до зв. е.; астрономічне ж обчислення точно показує, що затемнення, отже, і битва відбувалися 28 травня 585 р. до зв. е. Встановлення точної дати цієї битви пролило світ і на хронологію деяких інших історичних подій. Так астрономи надали велику допомогу историкам.

Астрономи вирахували умови видимості сонячних затемнень багато років вперед.

Останнє затемнення, доступне для спостережень у частині СРСР, було 15 лютого 1961 р. Наступне эатмение спостерігатиметься тут лише у 2126 р. Доти, щоправда, буде 4 повних сонячних затемнення, але смуга видимості їх пройде межах СРСР лише за трудоступные райони Сибіру і Арктики.

До «незвичайних» небесних явищ ставляться також місячні затемнення. Відбуваються вони так. Повний світлий коло Місяця починає сутеніти у свого лівого краю, на місячному диску з’являється кругла бура тінь, вона просувається віддаляються і далі і нижня приблизно за годину покриває всю Місяць. Місяць меркне уже й стає червоно-бурого цвета.

Діаметр Землі більше діаметра Місяця майже 4 разу. А тінь від Землі навіть з відривом Місяця від Землі більш ніж 2 ½ разу перевершує розміри Місяця. Тому Місяць може повністю поринути у земну тінь. Повне лунние затемнення набагато тривалішою від сонячного: він може тривати 1 годину 40 минут.

З тієї ж причини, через яку сонячні затемнення бувають не кожне молодик, місячні затемнення відбуваються не кожне повний місяць. Найбільше число місячних затемнень на рік — 3, але бувають роки зовсім без затемнень; таким був, наприклад, 1951 год.

Місячні затемнення повторюються через хоча б проміжок часу, як і сонячні. Протягом цієї проміжку, вісімнадцятирічним 11 днів 8 годин (сарос), буває 28 місячних затемнень, їх 15 приватних і 13 повних. Як бачите, число місячних затемнень в саросі значно менше сонячних, але що місячні затемнення можна спостерігати частіше сонячних. Це тим, що Місяць, занурюючись у тінь Землі, перестає бути видимої на не освітленої Сонцем половині Землі. Отже, кожне місячне затемнення видно на значно більшою території, ніж будь-яке солнечное.

Затмившаяся Місяць жевріє цілком, як Сонце під час сонячного затемнення, а буває слабко видимої. Відбувається це тому що частина сонячних променів приходить крізь земну атмосферу, переломлюється у ній, входить всередину земної тіні й боротися потрапляє на Місяць. Оскільки червоні промені спектра найменше розсіюються і послаблюються у атмосфері. Місяць під час затемнення набуває червоні-червону-червоне-червона-мідно-червоний чи буре оттенок.

Проблема «Сонце — Земля».

Проблема, котра зв’язує сонячну активність з її впливом на Землю, перебуває в стику декількох наук — астрономії, географії, біології і медицины.

Деякі частину цієї комплексної проблеми досліджують кілька десятиліть, наприклад іоносферні прояви сонячної активності. Тут вдалося як нагромадити чимало фактів, а й знайти закономірності, мають певний значення реалізації безперебійної радиосвязи.

Давно відомо, що коливання магнітної стрілки під час магнітної бурі особливо помітні вдень і мають найбільшу амплітуду, іноді що становить кількох градусів, під час максимуму сонячної активности.

Відомо і те, що магнітні бурі зазвичай супроводжуються світінням верхніх разрежённых шарів атмосфери (за кілька сотень кілометрів), яке викликано дією протонів і електронів, проникаючих в атмосферу з космосу. Це полярні сяйва — одна з найгарніших явищ природи. Надзвичайна гра фарб, раптова зміна спокійного світіння стрімким переміщенням дуг, смуг річок і променів, їхнім виокремленням то гігантські кулі, то величні завіси, здавна привертала собі людей. У полярних сияниях переважають два кольору — зелений і червоний. Забарвлення полярного сяйва обумовлена вивченням атомів кисню (найбільш інтенсивними в спектрах полярного сяйва є зелена і червона линии).

Полярні сяйва, зазвичай, спостерігаються у «високих широтах земного кулі. Це тим, що заряджені частки, рухаючись вдольлиний індукцій магнітного поля Землі, саме у полярних облостях можуть проникнути у повітря. Але часом у роки максимумів сонячної активності полярні сяйва можна бачити й у широтах.

Існує зв’язок між явищами на Сонце і процесами в нижніх шарах земної атмосфери — тропосферу, отже, і погоду через процеси у верхніх шарах атмосфери Землі. З’ясовування механізму цього складного впливу необхідне метеорології. Важливе значення має тут дослідження впливу сонячної активності на біосферу Землі, зокрема стан здоров’я людей.

Заключение

.

Реакція перетворення водню в гелій відповідальна через те, що в Сонця зараз вулицю значно більше гелію, ніж на поверхні. Природно, виникає запитання: що ж з Сонцем, коли все водень у його ядрі вигорить і перетвориться на гелій, і як швидко це произойдет!

Виявляється, приблизно 5 млрд. років зміст водню в ядрі Сонця настільки зменшиться, що його «горіння» розпочнеться о шарі навколо ядра. Це спричинить різке до «роздуванню» сонячної атмосфери, збільшення розмірів Сонця, падіння температури лежить на поверхні та підвищення їх у ядрі. Поступово Сонце перетвориться на червоний гігант — порівняно холодну зірку надто велика з атмосферою, яка перевершує кордону орбіти Землі. Життя Сонця у цьому не закінчиться, і вона перетерплювати ще багато змін, поки результаті розширення зрештою стане холодним і щільним газовим кулею, у якому не відбувається жодних термоядерних реакций.

Щоб усебічно досліджувати явища, що відбуваються на Сонце, проводяться систематичні спостереження Сонця (служба Сонця) на численних обсерваторіях усього світу. Одне з основних завдань служби Сонця — пророцтво (прогноз) сонячних спалахів. Прогнози спалахів дозволяють своєчасно запобігати порушення радіозв'язку, і навіть вживати заходів, необхідних забезпечення безпеки перебування людини у космічному пространстве.

Вивчення впливу Сонця на Землю вимагатиме об'єднання зусиль учених багатьох країн. У історію науки, наприклад, вже ввійшли «Міжнародний геофізичний рік» — МГГ (1957—1958 рр.), проводився у час могутнього максимуму сонячної активності, і «Міжнародний рік спокійного Сонця» — МГСС (1964—1965 рр.), який були приурочені до мінімуму сонячної активності. Комплексні дослідження Сонця мають і на цей час. Спостереження, у яких беруть участь десятки країн, проводяться на всіх континентах Землі. Дані про процеси, що відбуваються на Сонце і Землі, одержують з допомогою апаратури, встановленої на штучних супутниках Землі та космічних ракети, на гірських вершинах й у глибинах океанів. Розробляються нові космічні проекти, мають метою дослідження Солнца.

1. Алексєєва Л.А. Небесні сполохи і земні турботи. — М.: Світ, 1995 г.

2. Ващекин Н. П. Концепції сучасного природознавства. — М.: МГУК,.

2000 г.

3. Гуреєв Г. А. Земля і небо. — М.: Сашко, 1993 г.

4. Левітан Е.П. Підручник астрономії для 11-х класів. — М.:

Просвітництво, 1994 год.

5. Машкін М. Ф. Квантова фізика М., 1986 г.

6. Мякишев Р. Я. Фізика М., 1999 г.

7. Потеев М. И. Концепції сучасного природознавства, Санкт;

Петербург, Пітер, 1999 г.

8. Русин Н. П., Л. Л. Флит. Сонце землі. — М.: Трігон, 1994 г.

9. Вілл Ф.Л. Сім'я Сонця — Сп-Б.:Художественная література, 1995 г.

10. Черняк М. А. Кванти М., 1980 г.

11. Енциклопедія для дітей. Астрономія. — М.: Аванта+, 1997 г.

12. Югай Р. А. Загальна теорія життя, М., Думка, 1985 г.