Важнейшие проявления солнечной активности их связь с географическими явлениями кратко
Обновлено: 30.06.2024
Солнце нельзя считать полностью стабильной звездой, оно постоянно меняет силу излучения, тем самым проявляется солнечная активность. Причины этой активности находятся в глубинах нашей звезды и определяются совокупностью нестационарных процессов, которые возникают и развиваются в глубинных областях звезды.
Солнечные пятна
Те области фотосферы, где выходят сильные, в несколько тысяч гауссов, магнитные поля, и являются солнечными пятнами. Они выделяются потемнениями на общем фоне поверхности. Это вызвано тем, что магнитное поле подавляет конвективные движения вещества, поэтому снижается поток переноса тепловых энергий. В 1947 году зафиксирована самая большая группа солнечных пятен. Её максимальная площадь составила около 18 млрд. км², что больше размеров нашей планеты в 100 раз. Самая долговременная группа просуществовала в 1947 году 7 месяцев.
Известны периоды, когда Солнце вообще не имело пятен. Это случалось два раза: первый раз (минимум Шперера) с 1400 года по 1510 год, второй (минимум Маундера) – с 1645 года по 1715 год.
Солнечные вспышки
Так называется процесс выделения энергии в солнечной атмосфере. Он имеет взрывной характер. Вспышки затрагивают все слои атмосферы. Они бывают и в фотосфере, и в хроносфере, и в солнечной короне. За несколько минут вспышки высвобождается энергия в миллиарды мегатонн, если исчислять её в тротиловом эквиваленте. Выделенная энергия – это электромагнитное и корпускулярное излучения. Они превращаются в потоки, называемые солнечным ветром. Это очень ионизированные частицы, мчащиеся со скоростями 300-1200 км/с. До Земли они добираются за двое-трое суток.
Корональные выбросы
Из солнечной короны происходит выброс вещества посредством энергии, накопленной в активных областях звезды. Выброс состоит из плазмы, содержащей электроны и протоны с незначительным количеством кислорода и гелия. Внешне выброс выглядит, как гигантская петля. Её основания – одно или оба – сцеплены с солнечной атмосферой. Высокое магнитное поле при этом представляется скрученными в жгут силовыми линиями.
Протуберанцы
Магнитное поле Солнца поднимает и удерживает над поверхностью более плотные и холодные (по отношению к короне) слои вещества. Это и есть протуберанец. При наблюдении они выглядят, как волокнистые или клочковатые структуры, или же постоянно движущиеся сгустки плазмы.
Влияние на Землю
Активность Солнца несомненно влияет и на нашу планету, и на её биосферу. Фактически, наша звезда определяет характер и ритм жизни планеты. Без неё существование Земли и жизни на ней невозможно, но оно же и главная опасность для них.
Земля хорошо защищена своим мощным магнитным полем, и именно оно отбивает атаки жёсткого облучения, вызванные вспышками нашего светила. Мы можем наблюдать следы этой борьбы в высоких широтах, где через полярные воронки магнитного поля просачиваются частички солнечного ветра. Они взаимодействуют с молекулами и атомами газов атмосферы Земли, вызывая красочные северные сияния.
Воздействие на человека
Но красоту полярных сияний дополняют магнитные бури, воздействующие на работу некоторых приборов, да и на организм человека. Ученый А.Л. Чижевский Чижевский, Александр Леонидович советский учёный, биофизик, философ, поэт, художник. ещё в 20-х годах понял, что солнечная активность влияет на возникновение заболеваний. Особенно явно это проявляется в сердечно-сосудистых заболеваниях. Эпидемии, поражавшие человечество в разные века, тоже укладываются в теорию учёного. Чижевским была составлена хронология эпидемий чумы с середины пятого века до конца девятнадцатого. Вспышки смертельной болезни пришлись на пики солнечной активности.
Учёные из Японии установили, что вспышки на Солнце могут изменить количество лейкоцитов в крови. Более того, с конца XIX по вторую половину ХХ веков среднее количество лейкоцитов уменьшилось в три раза. Это полностью совпало с интенсивностью солнечной активности. Магнитные бури, рождаемые взрывами солнечной активности, приводят к сбоям механизма свёртывания крови. Нервные заболевания учащаются и обостряются. Человек быстрее утомляется, а количество дорожных происшествий увеличивается. Это происходит из-за влияния магнитных бурь на биоритмы мозга человека.
Изучение солнечной активности привело к созданию новых наук: гелиобиологии и солнечно-земной физики. Они призваны исследовать взаимную связь земной жизни и климата с активными солнечными проявлениями, потому что солнечная активность – главный стимулятор жизненных процессов.
Воздействие на природу
Животный и растительный миры тоже зависимы от солнечной активности. Именно в их высшие значения саранча собирается в полчища, а рыбы увеличивают свою численность. Даже популяции соболей, когда активность Солнца на пике, растут.
Мировой океан изменяет свою температуру в зависимости от активизации светила. И это влияет на развитие морских растений и планктона.
Всплески солнечной активности вполне способны отрицательно повлиять на функционирование систем связи, линий электропередач. Нарушаются системы навигации авиационных и космических объектов, возникают вихревые токи в трансформаторах и проводниках.
Солнце – не самая стабильная звезда. Внутри него постоянно протекают различные процессы, влияющие на силу солнечного излучения, отчего она регулярно меняется. Это и есть солнечная активность, и выражаться она может в разных формах. В каких именно, вы сегодня и узнаете.
Солнечные пятна
Солнечные пятна – это области фотосферы звезды, из которых выходят чрезвычайно мощные магнитные поля. В результате таких выбросов эти зоны начинают темнеть. Происходит это потому, что в это время значительно уменьшается перенос тепловой энергии через эти конкретные области. Пятна на Солнце – обычное явление, происходящее там постоянно. Истории известны лишь два временных периода, когда их не было совсем. Они названы минимумами Шперера и Маундера, и протекали несколько десятков лет в 13-14 и 17-18 веках. Самое большое количество пятен на Солнце было обнаружено в 1947 году. Их общая площадь составляла 18 миллиардов квадратных километров, что в сотню раз больше Земли.
Солнечные вспышки
В отличие от пятен, где потоки энергии замедляются, в этом случае они, наоборот, увеличиваются до таких масштабов, что происходит мощный взрыв. Вспышка прорывается через всю атмосферу с большой скоростью. За пару минут происходит высвобождение энергии объемом в несколько миллиардов мегатонн. После этого вырвавшееся излучение превращается в поток и несется по космосу на огромных скоростях. Это явление называется солнечным ветром, и после высвобождения оно достигает Земли примерно за 2-3 дня.
Солнечные вспышки
Корональные выбросы
Так называют выбросы вещества из солнечной короны. Энергия долго копится в зонах солнечной активности, а затем выбрасывается наружу, образуя эдакую огромную петлю. По большей части она состоит из плазмы.
Протуберанцы
Протуберанцы
Влияние на Землю
Солнечная активность оказывает непосредственное влияние как на Землю, так и на людей. Без всех этих процессов жизнь на нашей планете не существовала бы, но они же являются и одной из главных угроз для нас.
Магнитное поле Земли надежно защищает ее от облучения солнечным ветром, который происходит в результате вспышек. В полярных широтах это особенно наглядно показано. Там ветер все-таки проскальзывает сквозь магнитное поле, вызывая северное сияние.
Влияние на человека
Северное сияние – безусловно очень красивое явление, однако это не единственный побочный эффект солнечной активности. Нас также преследуют магнитные бури, которые негативно влияют не только на технику, но и на людей.
Активность на Солнце может стать причиной возникновения болезней сердечно-сосудистой системы и даже целой чумы. Ученый Чижевский еще в прошлом веке сопоставил периоды эпидемий и солнечной активности. Исследования показали, что все эти болезни пришлись на самый ее пик.
Японские ученые также рапортуют о том, что солнечные вспышки снижают количество лейкоцитов в крови человека. Именно магнитные бури влияют на плохую свертываемость крови, учащение заболеваний нервной системы, приводят к утомлению и сонливости.
Северное сияние
Влияние на природу
Флора и фауна тоже подвержена воздействию активности нашей звезды. На самом ее пике начинается нашествие саранчи, быстрее плодится рыба и даже увеличивается количество соболей.
Температура вод мирового океана постоянно изменяется в зависимости от уровня активности Солнца. А это влияет на многих морских животных и растений.
Надо признать, что на поставленный в заголовке вопрос всё ещё нет чёткого ответа. По всей видимости, солнечная активность – результат сложного взаимодействия плазмы солнечной атмосферы, присутствующих в ней магнитных полей, конвективных движений и дифференциального вращения солнца. Проявления солнечной активности тесно связаны с магнитными свойствами солнечной плазмы. Возникновение активной области начинается с постепенного увеличения магнитного потока в некоторой области фотосферы. В соответствующих местах хромосферы вскоре после этого наблюдается увеличение яркости в линиях водорода и кальция. Такие области называются флоккулами. Примерно в тех же участках на Солнце в фотосфере (т.е. несколько глубже) при этом также наблюдается увеличение яркости в белом (видимом) свете – факелы. Увеличение энергии, выделяющейся из области факела и флоккула, является следствием увеличившейся до нескольких десятков эрстед напряжённости магнитного поля.
Через 1-2 дня после появления флоккула в активной области возникают солнечные пятна в виде маленьких чёрных точек – пор. Многие из них вскоре исчезают, и лишь отдельные поры за 2 – 3 дня превращаются в крупные тёмные образования. Типичное солнечное пятно имеет размеры в несколько десятков тысяч километров и состоит из тёмной центральной части – тени и волокнистой полутени. Важнейшая особенность пятен – наличие в них сильных магнитных полей, достигающих в области тени наибольшей напряжённости, в несколько тысяч эрстед. В целом пятно представляет собой выходящую в фотосферу трубку силовых линий магнитного поля, целиком заполняющих одну или несколько ячеек хромосферной сетки. Верхняя часть трубки расширяется, и силовые линии в ней расходятся, как колосья в снопе. Поэтому вокруг тени магнитные силовые линии принимают направление близкое к горизонтальному. Полное, суммарное давление в пятне включает в себя давление магнитного поля и уравновешивается давлением окружающей фотосферы, поэтому газовое давление в пятне оказывается меньшим чем в фотосфере. Магнитное поле как бы расширяет пятно изнутри. Кроме того магнитное поле подавляет конвективное движения газа, переносящие энергию из глубины вверх. Вследствие этого в области пятна температура оказывается меньше примерно на 1000 К. Пятно как бы охлаждённая и скованная магнитным полем яма в солнечной фотосфере.
Большей частью пятна возникают целыми группами, в которых, однако, выделяются два больших пятна. Одно, небольшое, - на западе, а другое, чуть поменьше, - на востоке. Вокруг и между ними часто бывает множество мелких пятен. Такая группа пятен называется биполярной, потому что у обоих больших пятен всегда противоположная полярность магнитного поля. Они как бы связаны с одной и той же трубкой силовых линий магнитного поля, которая в виде гигантской петли вынырнула из-под фотосферы, оставив концы где-то в ненаблюдаемых, глубоких слоях. То пятно, которое соответствует выходу магнитного поля из фотосферы имеет северную полярность, в области которого силовые линии входят обратно под фотосферу, - южную.
Самое мощное проявление солнечной активности – это вспышки. Они происходят в сравнительно небольших областях хромосферы и короны, расположенных над группами солнечных пятен. По своей сути вспышка – это взрыв, вызванный внезапным сжатием солнечной плазмы. Сжатие происходит под давлением магнитного поля и приводит к образованию длинного плазменного жгута или ленты. Длинна такого образования составляет десятки и даже сотни тысяч километров. Общее количество энергии, выделяющееся в результате взрыва, может составлять в зависимости от его силы от 10 23 до 10 25 Дж. Продолжается вспышка обычно около часа.
Мощность энерговыделения 1 гр. вещества в области вспышки в среднем в 10 12 раз больше, чем мощность энерговыделения 1 гр. вещества всего Солнца. Это говорит о том, что источник энергии вспышек отличается от источника энергии всего Солнца. Хотя детально физические процессы, приводящие к возникновению вспышек, ещё не изучены, ясно, что они имеют электромагнитную природу. Основной жгут вспышки обычно располагается вдоль нейтральной линии магнитного поля – направления, разделяющего области различной полярности. При некоторых условиях возникает неустойчивость, магнитные поля вблизи нейтральной линии сильно сближаются, сливаются и нейтрализуются (аннигилируют). При этом энергия магнитного поля переходит в другие формы: в излучение, тепло и кинетическую энергию движущихся газов. В электромагнитное излучение переходит примерно половина всей энергии. Это излучение может наблюдаться в видимых, ультрафиолетовых, рентгеновских лучах и даже гамма-лучах. Особенно много энергии излучается в красной спектральной линии водорода, в которой вспышки чаще всего и наблюдают при помощи узкополосных светофильтров. Энергия, излучаемая вспышкой в коротковолновой области спектра, состоит из ультрафиолетовых рентгеновских лучей. Эти лучи испускаются очень сильно ионизованными атомами. Например, во время некоторых вспышек наблюдалось рентгеновское излучение, характерное для атома железа, лишённого 25 электронов, которые, по сути дела, представляет собой атомное ядро, обладающее подобно водороду, только одним электроном!
Другая половина энергии вспышки идёт на ускорение, иногда до релятивистских скоростей, элементарных частиц, главным образом электронов и протонов. Поток таки частиц добавляется во время вспышек к общему потоку космических лучей, наблюдаемых вблизи Земли. Сталкиваясь с другими атомами, энергичные ядра вызывают их необычайно сильную ионизацию, а в некоторых случаях проникает даже через электронные оболочки атмов и приводят к ядерным превращениям, сопровождающимся испусканием гамма-квантов. Как и всякий сильный взрыв, вспышка порождает ударную волну, распространяющуюся как вверх в корону, так и горизонтально вдоль поверхностных слоев солнечной атмосферы. Излучение солнечных вспышек оказывает особо сильное воздействие на верхние слои земной атмосферы и ионосферу и приводит к возникновению целого комплекса геофизических явлений.
Наиболее грандиозными образованьями в солнечной атмосфере являются протуберанцы – сравнительно плотные облака газов, возникающие в солнечной короне или выбрасываемые в нее из хромосферы. Типичный протуберанец имеет вид гигантской светящейся арки, опирающейся на хромосферу и образованной струями и потоками более плотного и холодного, чем окружающая корона, вещества. Иногда это вещество удерживается прогнувшимися под его тяжестью силовыми линиями магнитного поля, а иногда медленно стекает вдоль магнитных силовых линий. Имеется множество различных типов протуберанцев. Некоторые из них, так называемые эруптивные протуберанцы, связаны с взрывоподобными выбросами вещества из хромосферы в корону.
Области на Солнце, в которых наблюдаются проявления солнечной активности, называются центрами солнечной активности.
Общая активность Солнца, характеризуемая количеством и силой проявления центров солнечной активности, периодически изменяется. Существует множество различных удобных способов количественно оценивать уровень солнечной активности. Обычно пользуются наиболее простым и раньше всех введенным индексом солнечной активности – числами Вольфа W. Числа Вольфа пропорциональны сумме полного числа пятен, наблюдаемых в данный момент на Солнце (f), и удесятеренного числа групп, которые они образуют (g). Таким образом, W=k(f+10g), где k – коэффициент, учитывающий качество инструмента и производимых с его помощью наблюдений. Эпоху, когда количество центров активности наибольшее, считают максимумом солнечной активности, а когда их совсем нет или почти совсем нет – минимумом. Максимумы и минимумы чередуются в среднем с периодом 11 лет. Это составляет так называемый одиннадцатилетний цикл солнечной активности.
Солнечно-земные связи.
Само собой разумеется, что длительный срок своего развития человеческий организм приспособился к изменениям солнечной активности. Мы недаром называем Солнце источником жизни. И совершенно неправильно думать, что солнечная активность представляет для человечества какую-то угрозу. Однако вполне резонно, что изменение солнечной активизации естественных процессов, с точки зрения людей, как полезных, так и вредных.
Солнце влияет на следующие факторы:
· эпидемиологическую обстановку на Земле;
· количество разного рода стихийных бедствий (тайфуны, землетрясения, наводнения и т. д.);
· на количество автомобильных и железнодорожных аварий.
Максимум всего этого приходится на годы активного Солнца.
Например, замечена связь роста солнечной активности с вспышками эпидемий некоторых болезней. Одно из более интересных исследований в этой области принадлежит советскому учёному А.Л. Чижевскому. Он собрал подробные сведения о периодичности эпидемических заболеваний и сопоставил их с данными о солнечной активности. На основании выведенной связи А.Л. Чижевский в 1929 году предпринял попытку предсказать некоторые эпидемии на 35 лет вперёд. Результаты его прогноза поразительны. Семь из восьми предсказанных Чижевским эпидемий гриппа действительно произошли.
Изучения воздействия солнечной активности на атмосферу Земли поможет уяснить, каким путём воздействует Солнце на человеческий организм. Эти знания в свою оче6редь помогут улучшить условия жизни человека, помогут профилактике заболеваний, правильной постановки медицинских исследований.
Для астрономов и геофизиков в наши дни нет сомнений, что важные солнечно-земные связи существуют. Их влияние может быть различно в зависимости от состояния солнечной активности, и от положения Земли относительно Солнца.
Смерчи и ураганы рождаются в атмосфере из-за неодинакового разогрева отдельных её участков. Они чаще всего появляются в определённые сезоны. Такого рода явления прямо – самым непосредственным образом – связаны с Солнцем. Но ведь связь может быть и косвенной.
Цепь событий в этом случае напоминает ту, которая бывает при ружейном выстреле. Ружьё заряжено, всё готово к выстрелу, но само по себе ружьё стрелять не станет. Охотник спускает предохранитель, нажимает спусковой крючок – всё это события незначительные, человек не прикладывает больших физических усилий. Щелчок – и из дула вырывается смертоносная пуля.
Так ли всё это – ответить пока невозможно. Но, повторяем, учёные в принципе не сомневаются в существовании солнечно-земных связей. Им предстоит установить характер этих связей, научиться на этом основании предвидеть будущее.
Весь мир, вся живая и неживая природа находится в развитии. Мы должны всегда изучать процессы, должны следить за событиями в их развитии. Ни какое развитие не может происходить гладко, его никак нельзя уподобить поезду, безостановочно мчащегося по накатанной дороге. Совсем наоборот. Всякое развитие происходит в борьбе, скачками, оно неизбежно сопряжено с многочисленными трудностями.
Предсказание будущего – это основная задача любой науки. Например, математик предсказывает траекторию предстоящего полёта ракеты. Ошибка астрологов в средневековье состояло в том, что они пытались предсказать будущее, не имея на то научных оснований.
Потребовались сотни лет, чтобы открыть многие законы астрономии. И теперь наука вплотную подошла к вопросу о влиянии Солнца на Землю.
Земля совершает оборот вокруг Солнца за год. В течение этого срока Солнце для земного наблюдателя проходит круг по небосводу. Как говорили астрологи, Солнце проходит знаки Рыб, Овна, Тельца и т.д. – все знаки зодиака. Не исключено, что с прохождением Солнцем тех или иных знаков зодиака, а лучше сказать, с положением Земли относительно Солнца действительно каким-то образом связаны те или иные проявления особенностей солнечного воздействия.
Измерение сопротивления тела
Исследовательские работы
Транзит Венеры
Последние действия на сайте
Солнечная активность. Вспышки и протуберанцы
Солнечная активность – это совокупность активных образований (пятен, протуберанцев и т.п.) и нестационарных динамических явлений (вспышек, всплывающих магнитных потоков) в солнечной атмосфере. Каждое из этих явлений оказывает свое влияние на Землю.
Часто, особенно когда на Солнце имеются большие группы пятен, в хромосфере возникают вспышки . Они похожи на огромные взрывы, длящиеся всего лишь несколько минут. За несколько минут в маленькой области высвобождается энергия порядка 100 000 миллиардов кВт/час: столько же тепла поступает от Солнца на Землю в год! Причины вспышек пока еще плохо изучены; по-видимому, они вызываются резким изменением магнитного поля в хромосфере. Энергия вспышки выделяется в вершине корональной петли, затем распространяется в сторону фотосферы, вызывая нагрев и испарение более холодных слоев. При этом излучение резко возрастает не только в видимой области спектра, но и в ультрафиолете, и в рентгеновской области спектра, увеличивается поток космических лучей. Вспышки вызывают изменения в магнитном поле Земли и могут даже повредить системы электроснабжения.
Другим проявлением солнечной активности является появление плазменных образований в магнитном поле солнечной атмосферы – волокон. Если эти волокна видны на краю Солнца, то они наблюдаются как протуберанцы.
Протуберанцами называются огромные образования в короне Солнца. Плотность и температура протуберанцев такая же, как и вещества хромосферы, но на фоне горячей короны протуберанцы – холодные и плотные образования. Температура протуберанцев около 20 000 К. Некоторые из них существуют в короне несколько месяцев, другие, появляющиеся рядом с пятнами, быстро движутся со скоростями около 100 км/с и существуют несколько недель. Отдельные протуберанцы движутся с еще большими скоростями и внезапно взрываются; они называются эруптивными .
Читайте также: