Солнечные плями, динаміка і механізм етапі їх утворення, методи їхнього обліку в екології і астрофизике

року міністерство освіти Російської Федерации.

Санкт-Петербурзький державний електротехнічний університет «ЛЭТИ».

реферат на тему.

«Сонячні плями, динаміка і механізм етапі їх утворення, методи їхнього обліку в екології і астрофизике.».

Роботу виконав студент групи 0221.

Голіков А.Н.

Преподаватель:

Бійців А.А.

Санкт-Петербург.

1. Запровадження. 3 2. Загальні інформацію про сонце. 3.

2.1 Вигляд Сонця телескоп. 3.

2.2 Обертання Сонця 4.

2.3 Характеристики Сонця 4.

2.4 Будова Сонця 4 3. Сонячні плями. 6.

3.1 Спостереження. 6.

3.2 Механізм освіти. 8.

3.3 Вплив на біосферу 9.

3.4 Способи обліку в екології і астрофізиці. 11 4. Укладання. 12 5. Література. 13.

1.

Введение

.

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).

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. 2].

Що ми знаємо про Сонце і які виникають у ньому явищах, сонячних плямах? Здається немало, але досі немає точних відповіді такі вопросы:

. Яка причина і загальнодосяжний спосіб періодичного виникнення сонячних пятен?

. Що спусковим механізмом їх образования?

. Як це і з яких плями впливають на земну жизнь?

. Що джерелом всіх періодичних процесів проходять на.

Солнце?

. Укладено він поза Сонця чи ньому самом?

На цей час немає єдиної гіпотези, яка змогла б пролити світло на темний образ сонячних плям. Тут можна лише описати загадку, як вона здається сьогодні. [2].

2. Загальні інформацію про солнце.

2.1 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 Обсерваторія. З допомогою саме таких телескопів зроблено большиство спостережень. [1].

2.2 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 неї. [1].

2.3 Характеристики Солнца.

. Маса MS~2*1023 кг,. RS~629 тис км,. V= 1,41.1027 м3, що майже 1300 тис. разів перевищує обсяг Землі,. середня щільність 1,41*103 кг/м,. світність LS=3,86*1023 кВт,. ефективна температура поверхні (фотосфера) 5780 До,. період обертання (синодичний) змінюється від 27 сут на екваторі до 32 сут у полюсів,. прискорення вільного падіння 274 м/с2. [1].

2.4 Будова Солнца.

Щодо хімічного складу було визначено з аналізу сонячного спектра. Виявилося, що у Сонце найбільше водню, та був гелію. Інші хімічних елементів (кисень, кальцій, залізо, магній, натрій та інших.) становлять дуже невелику частину проти воднем. Ніяких хімічних елементів, крім тих, що є Землі нема. У результаті ядерної реакції превнащения водню в гелій виділяється теплота. 1].

Під вагою зовнішніх верств щільність Сонця збільшується до центра одночасно зі зростанням тиску і температури. (див. рис.1)Температура ядра сягає 15 млн. кельвинов. Ядро має радіус трохи більше чверті загального радіуса Сонця, однак у його обсязі зосереджено половину сонячної маси й виділяється практично вся енергія, що підтримує світіння Сонця. |[pic] |Мал.1 | | |Будова сонця. |.

Через зону променистої передачі (променистий перенесення) і конвективную зону (конвекція) йде передача енергії. (Теплопровідність не не грає великої ролі в енергетичних процесах на Сонце і звездах).

Атмосфера Сонця починається на 200−300 тис. км. глибше видимого краю сонячного диска називають фотосферой. Позаяк це їхній товщина становить чи більше тритисячної частки сонячного радіуса, фотосферу іноді умовно називають поверхнею Солнца.

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.

Крона — сама зовнішня частина атмосфери Сонця. На відміну від фотосфери і хромосфери вона володіє величезною протяжністю: вона має мільйони кілометрів, що він відповідає кільком сонячним радіусів, та її слабке продовження йде ще. головним чином корона складається з частинок електрики — електронів, які виділяються з нижележащих верств. Усі вони швидко рухаються у різних напрямах, але переважно у кращий бік від Сонця. Швидкість так ж велика, як в газу за нормальної температури мільйон градусов.

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.

3. Сонячні пятна.

3.1 Наблюдения.

На цей час немає єдиної гіпотези, яка змогла б пролити світло на темний образ сонячних плям. Тут можна лише описати загадку, як вона здається сьогодні. Почати з те, що вже відомо з допомогою наблюдений.

Плями мало утворюються на полюсах і екваторі Сонця. Дві вузькі смуги не більше від 25 — 30 і по 8 — 12 градусів північної та південної широти — ось місця найбільш інтенсивного освіти плям. Причому, піки їх освіти повторюються з періодичністю від 7 до 17 років. Цей цикл, що становить загалом 12 років, чітко простежується у широтности освіти плям. Коли зникають останні плями на нижніх широтах (8 — 12 градусів), починають утворюватися плями на верхніх широтах (25 — 30 градусів). Нові плями стануть утворюватися вже нижче цього рівня, тобто вони хіба що сповзати до нижнім широтам. Наприкінці циклу область освіти плям знову опиниться у межах від 8 до 12 градусів північної і південної широти. Початок циклу пятнообразования і мінімум сонячної активності совпадают.

Плями, зазвичай, утворюються групами чи навіть парами. Кілька плям в одній широті перебуває у цікавою взаємозв'язку. Перш ніж у фотосфері (видимому шарі Сонця) утворюється пляма, дома її виникнення реєструється дуже потужне магнітне полі. Останнє може лише замкнутим, воно те й пов’язує пару плям. Зазвичай, силові лінії магнітного поля спрямовані з північного полюси об'єкта (чи це планета чи Сонце) до південному, але тут усе непросто. Напрями силових ліній магнітних полів обратны для пар плям північного і південного півкуль. Понад те, магнітна полярність плям, змінюється на протилежну після кожного 12- літнього циклу, що дозволяє не про 11-літньому, йдеться про 22-х літньому сонячному циклі пятнообразования. Магнітні поля плям интенсивней магнітного поля Сонця цілому і при цьому вони перпендикулярні йому. Усі сказане добре видно на рис. 2. 1].

| |Рис. 2 | | |Зміна середньорічних чисел | | |сонячних плям R і наближених | | |середніх широт сонячних плям (закон | | |Шперера) за 1933 — 1953 рр. | | |Літерами у гуртках є такі | | |полярності пар сонячних плям (закон| | |полярності сонячних плям.) |.

Сонце, як відомо, обертається навколо своєї осі з періодичністю приблизно 27 діб, що робить пара плям починається з деяким періодом зникаючи на західному краю Сонця і з’являючись знову на східному менш як через 2 тижня. Перше у цьому русі пляма є головним. Встановлено, що у парі плям воно виникає перших вражень і зникає последним.

Сонячне пляма може існувати від кількох основних годин за кілька місяців. Розмір плям також широко варіюється від «пір «- зародків плям, до гігантських площ у яких можна вкласти по 100 земних глобусів. З’являючись з пір, група плям проходить стадію зростання, у якої вони збільшуються й розійшлися, розповзаються врізнобіч. Потім більш тривала за часом стадія розсмоктування плям. Останнім зникає головне, у процесі обертання Сонця, пляма. Після зникнення плями, потужне магнітне поле, на його місце зберігається ще перебігу деякого времени.

Для характеристики активності Сонця використовують числа Вольфа, враховують кількість одиночних плям і груп плям на Солнце. 5].

Саме пляма формою є воронкою на видимої поверхні Сонця (ефект виникає через прозорість атмосфери тут). Їх глибину призначають у 1000 — 1500 км. Температура сонячного речовини у районі центру плями найбільш низька тоді як загальної температурою поверхні - 5800 До., на 1000 — 1500 До. Тому центр плями спостерігається як більше темне освіту, ніж її краї. У плямі розрізняють тінь — його центр, і півтінь, яка більше коштів у радіусі вдвічі і більше (вона світліше, див. рис.3). Краї плями оточені світлими волокнистими утвореннями — фотосферными смолоскипами. Температура у яких вище (на 2000 До.) ніж у навколишньому речовині, тому вони виділяються за яскравістю. Олексієві смолоскипи тривають вгору через фотосферу в хромосферу, де утворюють «смолоскипові майданчики », які розширюються зі зростанням висоти. У фотосфері поперечник смолоскипної майданчики їх може становити 700 км, а потім уже за українсько-словацьким кордоном хромосфери і корони — 15 000 км. Смолоскипові майданчики з’являються, й зростають розсмоктуються погоджується з ритмом сонячних плям, але вони можуть існувати і них. Самі собою смолоскипи живуть довше плям — до 3-х, 4-х місяців. Передбачається, причиною етапі їх утворення служать менш потужні, ніж в плями магнітні поля. |[pic] |[pic] | |рис.3. Сонячне пляма (зліва) і ефектний знімок поверхні Сонця (справа). 3] |.

3.2 Механізм образования.

Сонце є величезний вируючий казан плазми, причому всередині воно гаряче, а зовні - холодніше. Через це перепаду температур виникають конвекційні потоки: охоловши маси йдуть всередину, але в би їхнє місце піднімаються більш гарячі. Цьому процесу заважає сильне магнітне полі Сонця. Виявляється, що магнітні вихори можуть локально призупинити конвекцию, не дати остиглим масам опуститися. У результаті ця область, на сонячної поверхні буде холодніше оточуючих — і тому виглядатиме темнішою. Це і темне пляма. [5].

Конвективные процеси продовжують на глибині, проте він більше гарячий газ неспроможна прорватися на поверхню крізь більш холодні області, і змушений їх огибать. 6].

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. 1].

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 плям. [1].

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. 1].

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 ціла група, 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. 1].

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

Справді, пляма складається з центральної, більш темній частини — тіні і більше світлої області - полутени. 1].

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 волокнистою полутенью. Нерозвинені дрібні плями без напівтіні називають порами. Найчастіше плями і пори утворюють складні групи. [1].

Типова група плям спочатку виникає у вигляді однієї 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. 1].

Найімовірнішою гіпотезою періодичного повторення сонячної активності вважають обурення від планет гігантів, яке зміщує центр тяжкості Сонячної системи. Але це зовсім єдина гіпотеза. Поруч із 12-річним циклом сонячної активності виділяють ще вікової цикл його наростання і зменшення. За даними може варіюватися. Є дані на користь 60-річного і 86-летнего цикла. 2].

3.3 Вплив на биосферу.

У активної області Сонця спостерігаються «сонячні спалахи «- потужні ядерні вибухи — неодмінний атрибут підвищеної сонячної активності. Вони тривають лише кілька хвилин (або навіть секунд), але виробляють дуже сильний ефект. У міжпланетне простір викидається величезну кількість заряджених частинок чи іонів, які потрапляючи у повітря Землі викликають посилення північного сяйва, магнітні бурі й інші, більш тривалі ефекти. У момент спалахи відбувається зростання сонячного випромінювання майже переважають у всіх діапазонах, від рентгенівського до кілометрових радіохвиль. А. Л. Чижевський був однією з перших, хто в іонізованих сонячних частинках на реальний механізм на біосферу Землі. За свої дослідження впливу іонів попри всі живе він отримав титул батька космобиологии, як засновник науки що вивчає реальні механізми впливу космічних випромінювань на живі організми, чоловіки й суспільство. Хоча перед ним Р. Вольф встановив, що, наприклад, існує взаємозв'язок між світінням атмосфери у зависоких широтах і спалахами на Сонце. До після Вольфа було віднайдено й інші взаємозв'язку. 1844, Гаутьер — існує взаємозв'язок між температури повітря у земної поверхні і є числом плям на Сонце. 1858, Малпе — зв’язок плям з землетрусами. 1872, Мелдрун — частота бур, ураганів і смерчів, і навіть кількість опадів пропорційні числу сонячних плям. 1887, Зенгер — частота гроз і кількість плям. Інші статистичні дослідження встановили зв’язок числа плям і кількості видобутого вина, товщини річних кілець у дерев, величиною улову риби, размножаемостью і міграцією комах, кількістю катастроф і передчасних смертей. (див рис. 4, 5 і 6)[2] |[pic] | | |Рис 4. Зміна сонячної активності начиная|[pic] | |з 1740 р (в числах Вольфа). [4] | | | |Рис 5. Середнє значення сонячної | | |активності протягом останніх 2000 років. | | |Дивно, як точно графік | | |відповідає напруженості історичної | | |життя. Захід античного світу до 600−700 рр. | | |зв. е. і становлення нових народів європи, | | |потім «темні століття «середньовіччя і епоха | | |Відродження. [4] | | | |.

[pic].

Рис 6. Статистика чисел Вольфа, магнітних бур, урожайності озимих та епідемій по годам.

3.4 Способи обліку в екології і астрофизике.

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. [1].

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 воєнних дій. [1].

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 року. [1].

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 », супроводжуваного 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. 1].

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 він. [1].

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 ідея. [1] 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. 1].

|[pic] |[pic] | |A. |Б. | |Рис 7. Зміна эллиптичности орбіти Землі (A) і нахилу осі Землі (Б) визначають | |кількість одержуваного Землею сонячного випромінювання, отже визначає періоди | |і глобального потепління і похолодания. 4] |.

4.

Заключение

.

Крім сонячних плям є й інші цікаві явища, джерело яких немає ясний. Це пульсації сонячної поверхні з періодом від декількох хвилин і більше. Ці пульсації позначаються ритмічному зміні інтенсивності сонячного випромінювання, — в світіння поверхні. Коли Сонце стискається — світність збільшується. Вчені припускають, що ритмічні пульсації Сонця лежать у основі формування планет з допомогою ущільнення міжзоряного газу в час освіти Сонячної системи. Отже, ці пульсації можуть відбиватися в параметрах планетних орбіт (як циклічно, і стрибками), які, як відомо, теж періодично змінюються (див. рис. 7).

Останнє може лише одне — Сонячна система розвивається за законами замкнутої системи з великою кількістю внутрішніх зворотного зв’язку, регулюючих всі у ній. Так сонячна активність проявляється у стані планет, а рух останніх регулює саму сонячну активность. 2] Можна припустити, що цього досить секрети, які береже ми Сонце. Дослідження продолжаются.

5.

Литература

.

[1] Сонце. (стаття невідомого автора) internet [2] Сонячні плями. Дмитро Солнцев. internet [3] Астрономічний сайт «Звіздар» internet [4] Таємниці майбутнього. Ю. У. Мизун і Ю. Р. Мизун, М.: «Світ», 1984 г., 205c. [5] Загадки сонячних плям. Вадим Самокатов. 9 листопада 2001 р. internet [6] Що відбувається під сонячними плямами. Science@NASA. 7 листопада 2001 р. internet.