Реферат по теме:"Солнце"

Оглавление

1. Аннотация________________________________2 стр.

2. Введение_________________________________3 стр.

3. Основное содержание работы_______________  4-7 стр.

4. Выводы и практические рекомендации________8-10 стр.

5. Заключение_______________________________11 стр.

6. Список используемой литературы____________12 стр.

Аннотация

Там вихри пламенны крутятся...

Михаил Ломоносов 

Каждому наверняка известно, что на  Солнце  нельзя смотреть невооруженным глазом, а тем более в телескоп без специальных, очень темных светофильтров или других устройств, ослабляющих свет. Пренебрегая этим советом, наблюдатель рискует получить сильнейший ожог глаза. Самый простой способ рассматривать  Солнце  – спроецировать его изображение на белый экран. При помощи даже маленького любительского телескопа можно получить увеличенное изображение солнечного диска. Что же мы можем увидеть на этом изображении?
Прежде всего, обращает на себя внимание резкость солнечного края.  Солнце  – газовый шар, не имеющий четкой границы, а плотность его убывает постепенно. Почему же в таком случае мы видим его резко очерченным? Дело все в том, что практически все видимое излучение  Солнца  исходит из очень тонкого слоя, который имеет специальное название – фотосфера (от греческого – "сфера света"). Его толщина не превышает 300 километров. Именно этот тонкий слой и создает у наблюдателя иллюзию того, что  Солнце  имеет "поверхность" Солнце  освещает и согревает нашу планету, без этого была бы возможна жизнь на ней не только человека, но даже микроорганизмов.  Солнце  – главный (хотя и не единственный) двигатель происходящих на Земле процессов. Но не только тепло и свет получает Земля от  Солнца.  Различные виды солнечного излучения и потоки частиц постоянно оказывают влияние на жизнь нашей планеты. Солнце  посылает на Землю электромагнитные волны всех областей спектра – от многокилометровых радиоволн до гамма-лучей. Окрестностей Земли достигают также заряженные частицы разных энергий – как высоких (солнечные космические лучи), так и низких и средних (потоки солнечного ветра, выбросы от вспышек). Наконец,  Солнце  испускает мощный поток элементарных частиц – нейтрино. Однако воздействие последних на земные процессы пренебрежимо мало: для этих частиц земной шар прозрачен, и они свободно пролетают сквозь него. Только очень малая часть заряженных частиц из межпланетного пространства попадает в атмосферу Земли – остальные отклоняет, или задерживает геомагнитное поле. Но и их энергии достаточно для того, чтобы вызвать полярные сияния и возмущения магнитного поля нашей планеты.

Таким образом,  солнце – это свет, тепло, энергия так необходимые людям на Земле!

Введение

Солнце играет исключительную роль в жизни Земли. Весь органический мир нашей планеты обязан Солнцу своим существованием. Солнце - не только источник света и тепла, но и первоначальный источник многих других видов энергии (энергии нефти, угля, воды, ветра).

О том, что на Солнце бывают пятна, люди узнали уже давно. В древних русских и китайских летописях, а также в хрониках других народов не редко встречались упоминания о наблюдениях пятен на Солнце. В русских летописях отмечалось, что пятна были видны "Яки гвозди". Записи помогли подтвердить установленную уже позже (в 1841 году) закономерность периодического увеличения числа солнечных пятен. Чтобы заметить такой объект простым глазом (при соблюдении, конечно, мер предосторожности - сквозь густо закопченное стекло или засвеченную негативную фотопленку), необходимо, чтобы его размер на Солнце был не менее 50 - 100 тысяч километров, что в десятки, раз превышает радиус Земли.

Что мы знаем о Солнце и периодически возникающих на нем явлениях, солнечных пятнах? Кажется не мало, но по-прежнему нет точных ответов на следующие вопросы:

1. Какова причина и способ периодического возникновения солнечных пятен?
2. Что является спусковым механизмом их образования?
3. Как и посредством чего пятна влияют на земную жизнь?
4. Что является источником всех периодических процессов проходящих на Солнце?
5. Заключен ли он вне Солнца или в нем самом?

На данный момент нет даже единой гипотезы, которая смогла бы пролить свет на темный лик солнечных пятен.

Основное содержание работы

Строение Солнца

Химический состав был определен из анализа солнечного спектра.
Оказалось, что на Солнце больше всего водорода, а затем гелия. Никаких химических элементов, помимо тех, которые имеются на Земле не обнаружено. Под тяжестью внешних слоев плотность Солнца увеличивается к центру вместе с ростом давления и температуры. Температура ядра достигает 15 млн. кельвинов. Ядро имеет радиус не более четверти общего радиуса Солнца, однако в его объеме сосредоточена половина солнечной массы и выделяется практически вся энергия, которая поддерживает свечение Солнца.
          Атмосфера Солнца начинается на 200-300 тыс. км. глубже видимого края солнечного диска называют фотосферой. Хромосфера весьма неоднородна и состоит в основном из продолговатых вытянутых язычков , придающих ей вид горящей травы.  Общая протяженность хромосферы 10-15 тыс. километров.

Крона - самая внешняя часть атмосферы Солнца. В отличие от фотосферы и хромосферы она обладает огромной протяженностью: она простирается на миллионы километров, что соответствует нескольким солнечным радиусам, а ее слабое продолжение уходит еще дальше. Главным образом корона состоит из частичек электричества – электронов, выделяющихся из нижележащих слоев. Скорость их так же велика, как у газа при температуре до миллиона градусов. Фактически мы живем окруженные солнечной короной, хотя и защищенные от ее проникающей радиации надежным барьером в виде земного магнитного поля. Через корону солнечная активность влияет на многие процессы, происходящие на Земле.

Солнечные пятна.

Пятна практически не образуются на полюсах и на экваторе Солнца. Две узкие полосы в пределах от 25 - 30 и до 8 - 12 градусов северной и южной широты - вот места наиболее интенсивного образования пятен. Причем, пики их образования повторяются с периодичностью от 7 до 17 лет. Когда исчезают последние пятна на нижних широтах (8 - 12 градусов), начинают образовываться пятна на верхних широтах (25 - 30 градусов). Новые пятна станут образовываться уже ниже этого уровня, то есть они будут как бы сползать к нижним широтам. К концу цикла область образования пятен вновь окажется в пределах от 8 до 12 градусов северной и южной широты. Начало цикла пятнообразования и минимум солнечной активности совпадают. Пятна, как правило, образуются группами или хотя бы парами. Пара пятен на одной широте находится в любопытной взаимосвязи. Прежде чем в фотосфере (видимом слое Солнца) образуется пятно, на месте его возникновения регистрируется очень мощное магнитное поле. Последнее может быть только замкнутым, оно то и связывает пару пятен. Обычно, силовые линии магнитного поля направлены из северного полюса объекта (будь то планета или Солнце) к южному, но здесь все не так просто. Направления силовых линий магнитных полей обратны для пар пятен северного и южного полушарий. Более того, магнитная полярность пятен, меняется на противоположную после каждого 12- летнего цикла, что позволяет говорить не о 11-летнем, а о 22-х летнем солнечном цикле пятнообразования. Магнитные поля пятен интенсивней магнитного поля Солнца в целом и к тому же они перпендикулярны ему. Солнце, как известно, вращается вокруг своей оси с периодичностью примерно 27 суток, из-за чего пара пятен наблюдается с некоторым периодом исчезая на западном краю Солнца и появляясь вновь на восточном менее чем через 2 недели. Первое в этом движении пятно является головным.
Установлено, что в паре пятен оно возникает первым и исчезает последним. Солнечное пятно может существовать от нескольких часов до нескольких месяцев. Размер пятен также широко варьируется от "пор" - зародышей пятен, до гигантских площадей в которые можно уложить по 100 земных глобусов. Появляясь из пор, группа пятен проходит стадию роста, в ходе которой они увеличиваются и расходятся, расползаются в разные стороны. Затем следует, более продолжительная по времени стадия рассасывания пятен. Последним исчезает головное, по ходу вращения Солнца, пятно. После исчезновения пятна, мощное магнитное поле на его месте сохраняется еще в течение некоторого времени.

В пятне различают тень - его центр, и полутень, которая больше в радиусе в 2 раза и более. Края пятна окружены светлыми волокнистыми образованиями – фотосферными факелами. Температура в них выше (на 2000 К.) чем в окружающем веществе, поэтому они выделяются по яркости свечения. Факелы продолжаются вверх через фотосферу в хромосферу, где образуют "факельные площадки", которые расширяются с ростом высоты. В фотосфере поперечник факельной площадки может составлять 700 км, а уже на границе хромосферы и короны - 15000 км. Факельные площадки появляются, растут и рассасываются согласно с ритмом солнечных пятен, но они могут существовать и без них. Сами по себе факелы живут дольше пятен - до 3-х, 4-х месяцев. Предполагается, что причиной их образования служат менее мощные, чем у пятна магнитные поля.

 Воздействие на биосферу

В активной области Солнца наблюдаются "солнечные вспышки" - мощные ядерные взрывы - непременный атрибут повышенной солнечной активности. Они длятся всего несколько минут (а то и секунд), но производят весьма сильный эффект. В межпланетное пространство выбрасывается огромное число заряженных частиц или ионов, которые попадая в атмосферу Земли вызывают усиление северного сияния, магнитные бури и другие, более продолжительные эффекты. В момент вспышки происходит возрастание солнечного излучения почти во всех диапазонах, от рентгеновского до километровых радиоволн. А. Л. Чижевский был одним из первых, кто усмотрел в ионизированных солнечных частицах реальный механизм воздействия на биосферу Земли. За свои исследования воздействия ионов на все живое он получил титул отца космобиологии, как основатель науки изучающей реальные механизмы воздействия космических излучений на живые организмы, человека и общество.
Хотя еще до него Р. Вольф установил, что, например, существует взаимосвязь между свечением атмосферы в высоких широтах и вспышками на Солнце. До и после Вольфа были найдены и другие взаимосвязи. 1844, Гаутьер - существует взаимосвязь между температурой воздуха у земной поверхности и числом пятен на Солнце. 1858, Малпе - связь пятен с землетрясениями. 1872, Мелдрун - частота бурь, ураганов и смерчей, а также количество осадков пропорциональны числу солнечных пятен. 1887, Зенгер - частота гроз и число пятен. Другие статистические исследования установили связь числа пятен и количества добываемого вина, толщины годовых колец у деревьев, величиной улова рыбы, размножаемостью и миграцией насекомых, количеством катастроф и преждевременных смертей.

 Способы учета в экологии и астрофизике.

Поворачиваясь к Солнцу то одним, то другим своим полушарием, Земля получает энергию. Этот поток можно представить в виде бегущей волны: там, где падает свет - ее гребень, где темно - провал. Иными словами, энергия то прибывает, то убывает. Об этом в своем знаменитом естественном законе говорил еще Михаил Ломоносов.

Теория о волнообразном характере поступления энергии на Землю побудила основоположника гелиобиологии Александра Чижевского обратить внимание на связь между увеличением солнечной активности и земными катаклизмами. Первое наблюдение, сделанное ученым, датируется июнем 1915 года. На Севере блистали полярные сияния, наблюдавшиеся как в России, так и в Северной Америке, а "магнитные бури непрерывно нарушали движение телеграмм". Как раз в этот период ученый обращает внимание на то, что повышенная солнечная активность совпадает с кровопролитием на Земле. И действительно, сразу после появления больших пятен на Солнце на многих фронтах  первой мировой усилились военные действия. Теперь астрономы говорят, что наше светило становится все более ярким и жарким. Это связано с тем, за последние 90 лет активность его магнитного поля увеличилась более чем вдвое, причем наибольший рост произошел за последние 30 лет. В Чикаго, на ежегодной конференции Американского астрономического общества, прозвучало предупреждение ученых о грозящих человечеству неприятностях. Как раз в тот момент, когда компьютеры по всей планете будут приспосабливаться к условиям работы в 2000 году, наше светило вступит в наиболее бурную фазу своей 11-летней циклической. Теперь ученые смогут безошибочно предсказывать солнечные вспышки, что даст возможность заблаговременно подготовиться к возможным сбоям в работе радио- и электросетей. Сейчас большинство солнечных обсерваторий подтвердило "штормовое предупреждение" на следующий год, т.к. пик солнечной активности наблюдается каждые 11 лет, а предыдущая буря наблюдалась в 1989 году.

Недавно несколько космических спутников зафиксировали выброс солнечных протуберанцев, характеризующийся необычно высоким уровнем рентгеновского излучения. Такие явления представляют серьезную угрозу для Земли и ее жителей. Вспышка такой мощности потенциально способна дестабилизировать работу энергетических сетей. К счастью, поток энергии не затронул Землю и никаких ожидаемых неприятностей не случилось. Но само по себе событие является провозвестником так называемого "солнечного максимума", сопровождающегося выбросом гораздо большего количества энергии, способного вывести из строя коммуникации связи и силовые линии, трансформаторы, под угрозой будут находиться космонавты и космические спутники, находящиеся вне магнитного поля Земли и не защищенные атмосферой планеты. На сегодняшний день спутников NASA на орбите больше, чем когда-либо прежде. Существует угроза и для самолетов, выражающаяся в возможности прекращения радиосвязи, глушении радиосигналов.

Александр Чижевский еще в 20-х гг. обнаружил, что солнечная активность влияет на экстремальные земные события – эпидемии, войны, революции… Земля не только обращается вокруг Солнца – все живое на нашей планете пульсирует в ритмах солнцедеятельности, – установил он.

Солнце меняет состояние магнитосферы и атмосферы Земли. Магнитные поля и потоки частиц, которые идут от солнечных пятен, достигают Земли и влияют, прежде всего на мозг, сердечнососудистую и кровеносную системы человека, на ее физическое, нервное и психологическое состояние. Высокий уровень солнечной активности, его быстрые изменения возбуждают человека, коллектив, класс, общество, особенно, когда есть общие интересы и понятная и воспринимаемая идея. Чтобы всесторонне исследовать явления, происходящие на Солнце, проводятся систематические наблюдения Солнца (служба Солнца) на многочисленных обсерваториях всего мира. Одна из основных задач службы Солнца — предсказание (прогноз) солнечных вспышек. Прогнозы вспышек позволяют своевременно предотвращать нарушения радиосвязи, а также принимать меры, необходимые для обеспечения безопасности пребывания человека в космическом пространстве.

Выводы и рекомендации

На Солнце последнее время  появилось сразу пять групп солнечных пятен, количество которых еще с 19 века считается главным критерием уровня солнечной активности - чем больше пятен, тем выше уровень активности. Появление пяти пятен сразу заставило ученых говорить о возможном "пробуждении" Солнца, которое все еще переживает аномально долгий период пониженной активности. На снимках солнечной обсерватории SOHO   были зафиксированы пять групп пятен, получивших индексы 1093, 1095, 1096, 1097 и 1098. "Действительно, ученые до сих пор с большим интересом считают пятна на Солнце", - отметил в беседе РИА Новости научный сотрудник Лаборатории рентгеновской астрономии Солнца Физического института имени Лебедева (ФИАН) Сергей Богачев. По его словам, такие данные астрономы собирают с середины 18-го века, и то число пятен, которое мы видим сейчас, можно сравнить не только с тем, что было несколько лет назад, но и с измерениями 100 и даже 200-летней давности. Вместе с тем, отметил ученый, сам по себе этот параметр не очень точный. Так, за последние десять лет больше всего пятен на Солнце было 24 января 2002 года - 19 групп общей площадью 3142 единицы (почти 0,5% видимой поверхности Солнца было закрыто пятнами). "Однако все эти области произвели только три вспышки причем самого низкого класcа . И, напротив, крупнейшая солнечная вспышка в современной истории наблюдений, зарегистрированная 4 ноября 2003 года, произошла в день, когда на Солнце было всего четыре группы пятен, то есть даже меньше, чем сегодня", - сказал Богачев. "Сам факт появления на Солнце большого числа пятен интересен, однако, к сожалению, это не говорит, о том, что Солнце, действительно, просыпается. На Солнце до сих пор нет вспышек - главного проявления активности", - добавил ученый. Он напомнил, что в феврале 2010 года всего одна активная область на Солнце произвела за сутки 22 вспышки.  Однако солнечный цикл после этого так и не начал развиваться, а Солнце наоборот провалилось в очередной период ступора. "Сейчас вновь начали всплывать пятна, однако они приходят без энергии. Из пяти наблюдающихся групп - четыре существуют уже несколько дней, и за это время не произвели ни одной вспышки. В этом парадокс текущей ситуации. Солнце как будто бы работает правильно. Время от времени даже возникают признаки активности, мощные вспышки, корональные выбросы, или появление большого числа пятен как сейчас.  

 Пятна на Солнце – это одно из звеньев цепочки Солнечно-Земных связей. Хотя не все звенья этой  цепочки одинаково изучены, в общих чертах картина Солнечно-Земных связей представляется качественно ясной. Количественное исследование этой сложной проблемы с плохо известными (или вообще неизвестными) начальными и граничными условиями затруднено из-за незнания конкретных физических механизмов, обеспечивающих передачу энергии между отдельными звеньями.
Наряду с поисками физических механизмов ведутся исследования информационного аспекта Солнечно-Земных связей. Связи проявляются двояко, в зависимости от того, плавно или скачкообразно происходит перераспределение энергии солнечных возмущений внутри магнитосферы. В первом случае Солнечно-Земные связи проявляются в форме ритмических колебаний геофизических параметром (11-летних, 27-дневных и др.). Скачкообразные изменения связывают с так называемым триггерным механизмом, который применим к процессам или системам, находящимся в неустойчивом состоянии, близком к критическому. В этом случае небольшое изменение критического параметра (давления, силы тока, концентрации частиц и т.п.) приводит к качественному изменению хода данного явления или вызывает новое явление. Для примера можно указать на явление образования внетропических циклонов при геомагнитных возмущениях. Энергия геомагнитного возмущения преобразуется в энергию инфракрасного излучения. Последнее создаёт небольшой дополнительный разогрев тропосферы, в результате которого и развивается её вертикальная неустойчивость. При этом энергия развитой неустойчивости может на два порядка превышать энергию первоначального возмущения.
Новым методом исследования Солнечно-Земных связей являются активные эксперименты в магнитосфере и ионосфере по моделированию эффектов, вызываемых солнечной активностью. Для диагностики состояния магнитосферы и ионосферы используются пучки электронов, облака натрия или бария (выпускаемые с борта ракеты). Для непосредственного воздействия на ионосферу используются радиоволны коротковолнового диапазона. Главное преимущество активных экспериментов - возможность контролировать некоторые начальные условия (параметры пучка электронов, мощность и частоту радиоволн и т.п.). Это позволяет более уверенно судить о физических процессах на заданной высоте, а вместе с наблюдениями на других высотах - о механизме магнитосферно-ионосферного взаимодействия, об условиях генерации низкочастотных излучений, о механизме Солнечно-Земных связей в целом. Активные эксперименты имеют также и прикладное значение. Доказана возможность создать искусственный радиационный пояс Земли и вызвать полярные сияния, изменять свойства ионосферы и генерировать низкочастотное излучение над заданным районом.
Изучение Солнечно-Земных связей является не только фундаментальной научной проблемой, но и имеет большое прогностическое значение. Прогнозы состояния магнитосферы и других оболочек Земли крайне необходимы для решения практических задач в области космонавтики, радиосвязи, транспорта, метеорологии и климатологии, сельского хозяйства, биологии и медицины. Солнце освещает и согревает нашу планету, без этого была бы невозможна жизнь на ней не только человека, но даже микроорганизмов. Солнце - главный (хотя и не единственный) двигатель происходящих на Земле процессов. Но не только тепло и свет получает Земля от Солнца. Различные виды солнечного излучения и потоки частиц оказывают постоянное влияние на её жизнь. Солнце посылает на Землю электромагнитные волны всех областей спектра - от многокилометровых радиоволн до гамма-лучей. Окрестностей Земли достигают также заряжённые частицы разных энергий - как высоких (солнечные космические лучи), так и низких и средних (потоки солнечного ветра, выбросы от вспышек). Наконец, Солнце испускает мощный поток элементарных частиц - нейтрино. Однако воздействие последних на земные процессы пренебрежимо мало: для этих частиц земной шар прозрачен, и они свободно сквозь него пролетают.
      Только очень малая часть заряженных частиц из межпланетного пространства попадает в атмосферу Земли (остальные отклоняет или задерживает геомагнитное поле). Но их энергии достаточно для того чтобы вызвать полярные сияния и возмущения магнитного поля нашей планеты, все это неизбежно влияет на все живое и возможно неживое на планете Земля.

Заключение

Кроме солнечных пятен существуют и другие интересные явления, источник которых не ясен. Это пульсации солнечной поверхности с периодом от нескольких минут и более. Эти пульсации сказываются на ритмичном изменении интенсивности солнечного излучения, - в свечении его поверхности. Когда Солнце сжимается - светимость увеличивается. Ученые предполагают, что ритмические пульсации Солнца лежат в основе формирования планет за счет уплотнения межзвездного газа во время образования Солнечной системы. Значит, эти пульсации могут отражаться в параметрах планетных орбит (как циклически, так и скачками), которые, как известно, тоже периодически изменяются. Последнее может означать только одно - Солнечная система развивается по законам замкнутой системы с большим числом внутренних обратных связей, регулирующих все процессы в ней. Так солнечная активность проявляется в состоянии планет, а движение последних регулирует саму солнечную активность. Надо думать, что это не все секреты, которые бережет от нас Солнце. Исследования продолжаются.

О солнце, ты жизнь и красота природы,
Источник вечности и образ божества!
Тобой жива земля, жив воздух, живы воды,
Душа времён и вещества!

Александр Сумароков

Список используемой литературы

1) Солнце (статья неизвестного автора) http://www.gr0221.narod.ru/sun.htm
2) Солнечные пятна. Дмитрий Солнцев. http://solncev-ru.chat.ru/Sun_p.htm
3) Астрономический сайт “Звездочет” http://www/astronomy.ru:8101/index.html
4) Тайны будущего. Ю. В. Мизун и Ю. Г. Мизун, М.: «Мир», 1984 г.,205c.
5) Загадки солнечных пятен. Вадим Самокатов. 9 ноября 2001г. http://www.utro.ru/articles/2001110903343245361.shtml
6)Что происходит под солнечными пятнами. Science@NASA. 7 ноября 2001 г. http://pioner.smr.ru/distance/sunspots.html

7) А.В.Засов и Э.В.Кононович. Астрономия 11. Учебник для 11 класса

общеобразовательнызх учреждений. Москва. Просвещение, 1996.

8) А.В.Засов и Э.В.Кононович. Астрономия. Атлас для

общеобразовательных учреждений. Москва, АСТ, 1996.

9) П.И.Бакулин, В.И.Мороз, Э.В.Кононович, Курс общей астрономии.

Москва. Наука, 1977.

10) Э.Гибсон. Спокойное Солнце. Москва. “Мир”. 1977

11) Энциклопедия для детей. Астрономия. Москва. “Аванта+”. 1997

12) П.Фоукал. Переменное Солнце. В мире науки. 4, 1990

13) А.Азимов. Вселенная. “Мир”. 1969.

14) К.У.Аллен. Астрофизические величины. Москва, Мир, 1977.

Муниципальное образовательное учреждение дополнительное  образование детей

Центр развития творчества детей и юношества города Тимашевска

Краснодарского края

Краснодарский край, г. Тимашевск, мкр. Индустриальный, д.3

 тел.8 (86130) 55-2-54

Гагаринские чтения, посвящённые 50-летию полёта в космос Юрия Гагарина

РЕФЕРАТ НА ТЕМУ:

"Солнечные пятна и их влияние на экологию космоса"

Работу выполнили члены объединения «Юный физик»

МОУ ДОД ЦРТДиЮ г. Тимашевска

 Кораблинов Николай Сергеевич, 15.07.96 года, мкр. Индустриальный, дом 8, кв. 60.

Верёвкин Александр Александрович, 10.05.96 года, мкр. Индустриальный, дом 6, кВ.8.

Научный руководитель:

педагог дополнительного образования МОУ ДОД  ЦРТДиЮ  города Тимашевска

Головенкина Ирина Александровна.

г. Тимашевск

2011 год