З астрономії
Тема: «Сонячно-Земні зв’язки та їх вплив на людину»
Уведення......................................................................... 3
1.Наша зірка – Сонце........................................................... 4
1.1. Характеристика Сонця........................... ...................... 4
1.2. Будівля Сонця ................................................................ 5
2. Сонячно - Земні Зв'язки (Фізичний аспект) .................. 7
3. Сонячна активність ....................................................... 12
3.1. Найважливіші прояви й індекси сонячної активності.... 12
3.2. Цикли сонячної активності.......................................... 15
3.3. Вплив Сонячної активності на людину....................... 17
Висновок................................................................................ 21
Інтерес учених до проблеми сонячно - земних зв'язків викликаний декількома причинами. Насамперед у міру з'ясування фізичних сторін впливу Сонця на Землю виявилося величезне прикладне значення цієї проблеми для радіозв'язку, магнітної навігації, безпеки космічних польотів, прогнозування погоди і так далі.
Природа Сонця і його значення для нашого життя - невичерпна тема. Про його вплив на Землю люди догадувалися ще в далекій давнині, у результаті чого народжувалися легенди і міфи, у яких Сонце відігравало головну роль. Воно обожнювалося в багатьох религіях. Дослідження Сонця - особливий розділ астрофізики зі своєю інструментальною базою, зі своїми методами. Роль одержуваних результатів виняткова, як для астрофізики (розуміння природи єдиної зірки, що знаходиться так близько), так і для геофізики (основа величезного числа космічних впливів). Постійний інтерес до Сонця виявляють астрономи, лікарі, метеорологи, зв'язківці, навігатори й інші фахівці, професійна діяльність яких сильно залежить від ступеня активності нашого денного світила, на якому "також бувають плями".
Перший опис плям у російських літописах датується 1371 і 1385 роками, коли спостерігачі помітили їх крізь дим лісових пожеж. Історія боротьби поглядів на природу процесів на Сонці зв'язана з удаваними нам зараз, майже неймовірними драматичними колізіями. Нас же цікавить питання про те, який вплив робить діяльність Сонця на наше здоров'я, яким образом сонячні бурі, плями і спалахи впливають на наше самопочуття.
1. Наша зірка - Сонце
1.1. Характеристика Сонця
З усього оточуючого нас - незліченної безлічі зірок , непорівнянно найважливішу роль у нашому житті грає Сонце. Ця найближча до нас зірка забезпечує нашу планету гнітючою частиною енергії, яку ми отримуємо на Землі. Завдяки сонцю і земній атмосфері на поверхні землі температура й інші умови такі, які вони є, а не космічний холод, що робить нашу планету комфортної для живих істот, що живуть на ній. Навіть відносно мізерні зміни потоку енергії, переданої Сонцем Землі, що відбуваються при сонячних спалахах, істотно позначаються на земних умовах. З іншого боку, Сонце по своїх властивостях є типової для свого класу зіркою, і осягаючи процеси, що відбуваються на Сонці, ми краще розуміємо і те, що діється на дуже далеких від нас зірках.
Астрономічними методами було обмірювано, що орбіта Землі віддалена від Сонця в середньому на r=150 мільйонів кілометрів. Ця орбіта має формулу еліпса, так що в різні моменти часу відстань від Землі до Сонця трохи змінюється; міняється і швидкість руху Землі по її орбіті. Як відомо, період звертання Землі навколо Сонця дорівнює одному року, точніше, 365,2522 доби. Ближче усього до Сонця Земля підходить у січні, і в цей же період швидкість руху Землі по її орбіті максимальна, хоча варіації швидкості (у середньому 35 км/с) і відстані між Землею і Сонцем дуже невеликі (1,7%). Кутовий розмір Сонця, видимий із Землі, складає в середньому a=32,05 кутових хвилин. Радіус Сонця складає 697 тисяч кілометрів. Маса Сонця 210 * 30 кг. Середня щільність Сонця складає 1,41*103 кг/м3, тобто в 1,41 рази більше щільності води. Однак розподіл щільності по глибині Сонця неоднорідний, і величина середньої щільності не дуже показова. З іншого боку, згадавши, до яких дивовижних величин зростає тиск на великих глибинах земних океанів, ми якісно зрозуміємо, що відбувається з тиском і щільністю в міру наближення до центра Сонця (густина сонячної речовини - газу - прямо залежить від тиску, у той час як вода практично нестислива).
Здавалося б, дивно міркувати про розподіл щільності по глибині небесного тіла, вилученого від нас на півтори сотні мільйонів кілометрів. Але один з парадоксів природничонаукових досліджень полягає в тому, що про внутрішню будови Сонця ми маємо, очевидно, набагато краще представлення, чим про внутрішню будівлю Землі. До речі, хімічний елемент гелій був спочатку відкритий на Сонці, а вже потім виявлений на Землі. Складається сонце приюлизно на 3/4 з водню, на 1/4 з гелію, з невеликою добавкою (приблизно 2%) більш важких елементів.
1.2. Будівля Сонця
Рис.1 Будівля сонця.
Яскрава світна поверхня Сонця, видима неозброєним оком, має температуру порядку 6000про градусів і називається фотосферою. Фотосфера абсолютно непрозора, і лежаче під нею речовина недоступна ніяким спостереженням. Над фотосферою розташовується сонячна атмосфера: на висоті 2-3 тисяч кілометрів - досить щільний і тонкий шар - хромосфера, що одержала свою назву за те, що він буває видний під час затьмарень як тонка рожева окантовка Сонця. З висот порядку 10 тисяч кілометрів починається розріджена, але неоднорідна і дивно гаряча (1-2 млн. градусів) корона Сонця. Вона простирається до відстаней у кілька сонячних радіусів.
Агрегатний стан речовини на Сонце: при таких температурах (6000об і вище) це може бути тільки плазма, тобто ионизованный газ. Плазмі присущ ряд дуже специфічних властивостей. Хоча вона в цілому электрически нейтральна, однак має електропровідність, і при наявності магнітного полючи співіснує разом з ним: з одного боку, магнітне поле обмежує рухливість плазми - заряджені частки переміщаються уздовж його силових ліній і сутужніше - поперек; з іншого боку, якщо хмарі плазми удалося відірватися від основної області, вона захоплює магнітне поле за собою. Це явище образне називають вмороженностью магнітного полючи в плазму. Ще одна характерна властивість плазми: вона поглинає електромагнітні коливання, частота яких нижче плазменной частоти. Унаслідок цього, якщо щільність плазми залежить тільки від висоти (немає неоднородностей), те більш довгохвильові електромагнітні коливання (радіохвилі) виходять з більш високих шарів сонячної атмосфери. Аналогічна ситуація існує й в іоносфері Землі, що так само є плазмою.
2. Сонячно - Земні Зв'язки (Фізичний аспект)
Система прямих чи опосередкованих фізичних зв'язків між гелио- і геофізичними процесами. Земля одержує від Сонця не тільки світло і тепло, що забезпечують необхідний рівень освітленості і середню температуру її поверхні, але і піддається комбінованому впливу ультрафіолетового і рентгенівського випромінювання, сонячного вітру, сонячних космічних променів. Варіації потужності цих факторів при зміні рівня сонячної активності викликають ланцюжок взаємозалежних явищ у міжпланетному просторі, у магнітосфері, іоносфері, нейтральній атмосфері, біосфері, гідросфері і, можливо, літосфері Землі. Вивчення цих явищ і складає суть проблеми Сонячно-Земних зв'язків. Строго кажучи, Земля робить деяке зворотне (принаймні , гравітаційне) впливання на Сонце, однак воно мізерно мало, так що звичайно розглядають тільки вплив сонячної активності на Землю. Цей вплив зводиться або до переносу від Сонця до Землі енергії, що виділяється в нестаціонарних процесах на Сонце (енергетичний аспект Сонячно-Земні зв'язки), або до перерозподілу вже накопиченої енергії в магнітосфері, іоносфері і нейтральній атмосфері Землі (інформаційний аспект). Перерозподіл енергії може відбуватися або плавно (ритмічні коливання геофізичних параметрів), або стрибкоподібно (триггерный механізм).
Представлення про Сонячно-Земні зв'язки складалися поступово, на основі окремих здогадів і відкриттів. Так, наприкінці XІ в. К.О.Биркелан (Биркеланд; Норвегія) уперше висловив припущення, що Сонце крім хвильового випромінювання випускає також і частки. У 1915 р. А.Л.Чижевский звернув увагу на циклічний зв'язок між розвитком деяких епідемій і плямовиникною діяльністю Сонця. Синхронність багатьох гелио- і геофізичних явищ (а також форма кометних хвостів) наводила на думку, що в міжпланетному просторі мається агент, що передає сонячні збурювання до Землі. Цим агентом виявився сонячний вітер, існування якого експериментально було доведено на початку 1960-х рр. шляхом прямих вимірів за допомогою автоматичних міжпланетних станцій. Відкриття сонячного вітру разом з накопиченими даними про інші прояви сонячної активності послужило основою для дослідження фізики Сонячно-Земних зв'язків.
Послідовність подій у системі Сонце-Земля можна простежити, спостерігаючи ланцюжок явищ, що супроводжують могутній спалах на Сонці - вищий прояв сонячної активності. Наслідки спалаху починають позначатися в навколоземному просторі майже одночасно з подіями на Сонці (час поширення електромагнітних хвиль від Сонця до Землі - ледве більше 8 хвилин). Зокрема , ультрафіолетове і рентгенівське випромінювання викликає додаткову іонізацію верхньої атмосфери, що приведе до чи погіршення навіть повному припиненню радіозв'язку (ефект Деллинджера) на освітленій стороні Землі.
Звичайно могутній спалах супроводжується випущенням великої кількості прискорених часток - сонячних космічних променів (СКП). Найенергійніші з них починають приходити до Землі спустя ледве більш 10 хв після максимуму спалаху. Підвищений потік СКП у Землі може спостерігатися кілька десятків годин. Вторгнення СКП в іоносферу полярних широт викликає додаткову іонізацію і, відповідно, погіршення радіозв'язку на коротких хвилях. Маються дані про те, що СКП значною мірою сприяють спустошенню озонного шару Землі. Посилені потоки СКП являють собою також одне з головних джерел радіаційної небезпеки для екіпажів і устаткування космічних кораблів.