Исследование зависимости рождаемости и смертности в городе Анапа от солнечной активности.

Конкурс научно-исследовательских проектов

школьников «Эврика»

Малой академии наук Кубани 2012-2013г

Секция «АСТРОНОМИЯ»

Исследование зависимости

 рождаемости и смертности

 в городе-курорте Анапа

от солнечной активности.

выполнила ученица 11А класса

МбОУ СОШ №1 г.АНАПА

Облапенко лилия

руководитель: учитель физики

Батяйкина Елена Вячеславовна

Анапа – 2013

«Исследование рождаемости и смертности в городе-курорте Анапа

от солнечной активности»

Облапенко Лилия

г.Анапа, Краснодарский край, МБОУ СОШ №1, 11А класс

 Краткая  аннотация

По числу солнечных дней в году  Анапа занимает одно из первых мест среди курортов Черноморского побережья (300 дней в году).  Сейчас, когда изучение окружающей среды является одной из самых актуальных проблем, исследование солнечно-земных связей приобретает особое научное и научно-прикладное значение. Так как влияет Солнце на жителей Анапы? Влияет ли оно на рождаемость и смертность в нашем городе?

        Цель исследования:

Исследование зависимости рождаемости и смертности в городе-курорте Анапа от солнечной активности. В ходе работы над данной темой была выдвинута гипотеза: если проанализировать данные космической погоды, полученные за июль-август 2012 г и  данные о рождаемости и смертности по данным месяцам по неделям, можно выявить зависимость между солнечной активностью и рождаемостью и смертностью в городе.

        Исходя из сформулированной гипотезы, для достижения цели исследования, были поставлены следующие задачи:

1. Проведение анализа соответствующей научной литературы, посвященной проблемам солнечной активности.
2. Выявление возможностей получения данных о космической погоде.
3. Получение экспериментального материала по солнечной активности в режиме реального времени.
4. Получение материала о рождаемости и смертности в городе-курорте Анапа.
5. Выявление возможных зависимостей.

1.4 Объект исследования

         Объект исследования:

1.Проводя работу по исследованию влияния солнечной активности на рождаемость и смертность населения, мы наблюдали группы и отдельные пятна на Солнце.

2.Количество родившихся детей и число смертей по различным причинам предоставлено СМИ «Ваша газета».

«Исследование рождаемости и смертности в городе-курорте Анапа

от солнечной активности»

Облапенко Лилия

г.Анапа, Краснодарский край, МБОУ СОШ №1, 11А класс

Аннотация.

Анапа находится на 44° северной широты и 37°  восточной долготы, на стыке гигантских геологических структур: складчатого сооружения Большого Кавказа и края Русской платформы — громадного плато, занимающего пространство от Балтики и Черного моря до Урала. Море в районе Анапы самое благополучное в Черноморском бассейне, мелководье с плотным песчаным дном и хорошей прогреваемостью в летние и осенние месяцы Климат Анапы — средиземноморского типа, предгорно-степной, умеренно влажный и теплый, с достаточно устойчивым барометрическим давлением. Среднегодовая температура воздуха составляет +14,3°C. По числу солнечных дней в году  Анапа занимает одно из первых мест среди курортов Черноморского побережья (300  солнечных дней в году).

Современные средства массовой информации широко информируют население о предстоящих солнечных бурях и космических аномалиях. В связи, с чем возникает вопрос, действительно ли солнечные извержения могут вызвать большой биологический эффект – негативно повлиять на заболеваемость, увеличить число рождаемости и смертности населения? Громадный материал о солнечной активности, собранный профессором А.Л.Чижевским, устанавливает абсолютно неопровержимый и точный научный факт: число случаев смерти распределяется по ходу времени действий некоторых радиаций Солнца, стоящих в причинной связи с извержениями и пятнами на его поверхности. Статистические исследования Александра Леонидовича с несомненностью показали, с увеличением электромагнитной и радиоактивной деятельности Солнца,  на Земле, на разных ее материках, в различных странах, увеличивается также число массовых феноменов: заболевания, смертность от разных причин, суицид, рождаемость, и многое другое. Обнаруживается замечательное соответствие между солнечными и земными феноменами: зависимость толщины годичных слоев древесины, промышленного улова рыбы (трески), времени зацветания каштанов, прилета перелетных птиц (жаворонков, ласточек), урожая зерновых культур, численности поголовья скота, уровня воды в озерах и реках от солнечных пятен. [1] Имеющиеся в литературе многочисленные данные о воздействии солнечной активности на биологические объекты охватывают достаточно широкую территорию (страну, материк) и не дают представление о  зависимости такого воздействия на малой площади проживания.[1] Поэтому мы решили самостоятельно выяснить, влияют ли солнечные пятна на рождаемость и смертность населения нашего города (подтвердить гипотезу А.Л. Чижевского). Но мы решили исследовать  рождаемость и смертность в городе-курорте Анапа  от солнечной активности в течении  двух самых солнечных месяцев июль-август.

План нашего исследования заключался в следующем:

1.Мы анализировали солнечную погоду в течение 9 недель (июль - август).

2.Мы изучали сведения о рождаемости и смертности в течении  данного времени .

3.Для того чтобы сделать сравнительный анализ мы строили диаграммы .

4.Провели работу по расчету числа Вольфа по фотографии Солнца в определенные дни.

5.Сравнили наши итоги с выводами А.Л.Чижевского.

В начале XX века А.Л.Чижевским и другими авторами были проведены исследования влияния солнечной активности на биосферу и человека. Итоги этих исследований были представлены в книге "Земное эхо солнечных бурь". Некоторые примеры исследований  из этой книги  демонстрирующие такие зависимости. Перечислим ряд явлений (кратко, неполно) в органическом мире Земли, поставленных в связи с периодическою деятельностью Солнца, электричеством и магнетизмом Земли, которые изучались в работах (историография вопроса) [4]:

1. Частота внезапных смертей (Kindlimann, 1910; Чижевский, 1918; Sardou, Faure. Vallot, 1922; Dull. 1934).

 2. Частота обострений (ухудшений) в течении болезней (Sardou, Faure. Vallol, 1922).

 3. Колебания общей смертности (вековой ход - Покровский, 1928; годовой ход - Чижевский, 1929). Синхронизм общей смертности (Чижевский, 1929; 27-дневный период- Dull, 1934).

 4. Рождаемость (вековой ход - Покровский, 1928).

Исследование рождаемости и смертности в городе-курорте Анапа

от солнечной активности»

Облапенко Лилия

г.Анапа, Краснодарский край, МБОУ СОШ №1, 11А класс

Научная статья

Солнечная активность - совокупность явлений, периодически возникающих в солнечной атмосфере. 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 после этого наблюдается увеличение яркости в линиях водорода и кальция. Такие области называют 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 в области факела и флоккула, является следствием увеличившихся до нескольких десятков эрстед напряженности магнитного поля. Затем в солнечной активности наблюдаются солнечные пятна, возникающие через 1-2 дня после появления флоккула 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.[1[12]

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 конвективные движения газа, переносящие энергию из глубины вверх.[5]

Вследствие этого в области пятна температура оказывается меньше примерно на 1000К. 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, набольшее, - 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, а то, в области которого силовые линии входят обратно под фотосферу, - южную. Самое мощное проявление фотосферы - это вспышки.[3]

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. Длина такого образования составляет десятки и даже сотни тысяч километров. Продолжается вспышка обычно около часа. Хотя детально физические процессы, приводящие к возникновению вспышек, еще не изучены, ясно, что они имеют электромагнитную природу.[1]

Наиболее грандиозными образованиями в солнечной атмосфере являются протуберанцы - сравнительно плотные облака газов, возникающие в солнечной короне или выбрасываемые в неё 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 прогнувшимся под его тяжестью силовыми линиями магнитного поля,а иногда медленно стекает вдоль магнитных силовых линий. Имеется множество различных типов протуберанцев. Некоторые из них связаны со взрывоподобными выбросами вещества из хромосферы в корону. Общая активность Солнца, характеризуемая количеством и силой проявления центров солнечной активности, периодически изменяется. Существует множество различных удобных способов оценивать уровень солнечной активности. Обычно пользуются наиболее простым и введённым раньше всех способом - числами Вольфа.[5]

Числа Вольфа пропорциональны сумме полного числа пятен, наблюдаемых в данный момент на Солнце, и удесятерённого числа групп, которые они образуют. Период времени, когда количество центров активности наибольшее называют 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 11-ти летний цикл солнечной активности.

Статистика солнечных пятен сводится к подсчету числа групп пятен g и числа всех пятен f, включая в группы и одиночные пятна. По результатам подсчета вычисляется число Вольфа: W = 10g + f.  Например, если число групп пятен g = 10 и число пятен N = 90, то число Вольфа W = 10g + N = 190.  Если среднее число Вольфа превышает 200 единиц, а среднее количество солнечных групп было больше десяти, то такие параметры соответствуют эпохе максимума пятнообразовательной деятельности Солнца и максимальной солнечной активности.[1] [7] 24 цикл солнечной активности начался в январе 2009 г и является текущим.

2.Исследовательская часть.

2.1  Расчет числа Вольфа по готовым фотографиям Солнца.

Мы брали готовые фотографии Солнца  с сайта федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Институт прикладной геофизики имени академика Е.К. Федорова). И проводили расчеты числа Вольфа. ( Рис.1) В качестве примера мы приводи одну из множества  фотографий Солнца с которыми мы работали.

  Рис1

2.2.Анализ данных  о рождаемости и смертности  за период июль-август 2012г

в г-к Анапа и обзор космической погоды.  

С 02.07.2012г по 08.07.2012г в Анапе родилось 37 человек, а умерло 24 человека. Обзор космической погоды в этот период - интегральная солнечная активность - умеренная. Число Вольфа изменялось в пределах 112 - 137, на диске Солнца присутствовало девять групп пятен, ежесуточно наблюдалось от четырех до шести групп. За указанный период, в ней зарегистрировано 24 вспышки класса М и 1 вспышка класса Х. Часть вспышек сопровождалась выбросами корональной массы, один их них был направлен в сторону Земли. (рис2)

 Рис2      Рис3

С 4 июля из-за восточного лимба в северном полушарии Солнца появилась компактная корональная дыра, которая пересекла центральным меридиан Солнца 6 июля. Земля находилась в зоне скоростного солнечного ветра истекающего от этой дыры с начала суток 9 июля. (рис. 3). Вспышечная активность оценивалась на уровне высокой 5, 6, 8 июля, в остальные дни - умеренной. Самые значимые вспышки зарегистрированы в группе 1515: 6 июля - самая крупная за последнее время вспышка Х1.1, время максимума 23.08 UT, длительность 13 минут. Вспышка сопровождалась выбросом потоков протонов в разных диапазонах энергий. 8 июля - вспышка М6.9/1N (S17W24), время максимума 16.32 UT, длительность 19 минут. Вспышка сопровождалась выбросом потоков протонов и выбросом корональной массы, который из-за расположения группы вдали от геоэффективных долгот был направлен не в сторону Земли. Всего было зарегистрировано в рентгеновском диапазоне 1 вспышка класса Х, 30 вспышек класса М и многочисленные вспышки класса С, в оптическом диапазоне - 5 вспышек балла 2, 18 вспышек балла 1 и 119 субвспышек (рис. 4).

С приходом ускоренного потока от корональной дыры 5 июня скорость солнечного ветра увеличилась с 460 до 600 км/сек  . 5 июля в 10.41  была зарегистрирована геомагнитная буря с постепенным началом, которая закончилась 5 июля в 15.44 UT (по данным станции Хабаровск). По характеристикам солнечного ветра на рис. 4 видно, что еще один возмущенный поток солнечного ветра подошел к орбите Земли в начале суток 9 июля. Источником возмущения геомагнитного поля явились: выброс корональной массы от 4 июля и скоростной поток от  корональной дыры. 9 июля в 00.00 UT была зарегистрирована буря с постепенным началом, которая закончилась 10 июля в 00.00 UT (по данным станции Хабаровск). Геомагнитное поле по данным среднеширотных станций было слабо возмущенным 9 июля, 5 июля спокойным с отдельными периодами неустойчивости, в остальные дни спокойным. По данным полярных станций зарегистрированы возмущения геомагнитного поля от умеренного до сильно возмущенного, кроме 7 июля (Рис. 5).

Мы анализировали космическую погоду в течении  2-х солнечных месяцев и по результатам анализа построили диаграммы. Всю информацию по солнечной погоде можно найти на сайте.

2.2 Анализ полученных данных.

Диаграмма 1 «Рождаемость и смертность и число Вольфа».

          Диаграмма 2 «Рождаемость, смертность в Анапе  и число Вольфа в июле и августе»

Из анализа числа Вольфа по дням в июле-августе можно сделать анализ: в начале июля значения числа Вольфа равно 90 затем следует увеличение к середине  месяца до 132 ,затем к 20-м числам значение уменьшается до 39 и вновь к концу месяца увеличивается до 106-среднее число Вольфа за месяц равно 102;  в начале августа число Вольфа было равно 116 , то к середине 17 августа оно достигло 34, затем к концу августа вновь достигло 118.   Среднее число Вольфа за август месяц равно 83. Из диаграммы и таблицы мы видим, что число Вольфа  рождаемость и смертность  находятся в обратной зависимости.  Нас заинтересовали 6,8 и 9 недели, т.к.  смертность в эти недели была выше рождаемости или почти   такая-же. Мы решили исследовать  зависимость числа Вольфа от группы пятен.

Диаграмма2 «Число Вольфа и группы пятен»

Из приведенной диаграммы и таблицы можно сделать вывод, что число Вольфа определяется количеством пятен в группах.  

 Диаграмма 3 «Рождаемость и количество вспышек на солнце в оптическом диапазоне»

Из диаграммы и таблицы хорошо видно, что количество вспышек  рождаемость и смертность находятся в обратной зависимости.

Выводы:

1. В недели  активного Солнца замечено уменьшение рождаемости и повышение смертности, а в недели  спокойного Солнца, – наоборот, рост рождаемости, падение смертности  населения города.  

2.Рождаемость и смертность в нашем городе зависит от солнечной активности.

3.Результаты наших исследований имеют ценность в том смысле, что особенности рождаемости и смертности в таких небольших городках как наш должны давать отличия от аналогичных зависимостей проведенных в целом по стране.

Используемая литература

1. Чижевский А.Л. Земное эхо солнечных бурь. Изд. 2-е. Предисл. О.Г.Газенко. Ред. Коллегия: П.А.Коржуев и др. М., «Мысль», 1976
2. Чижевский А.Л. В ритме Солнца. Москва «Наука», 1984  
3. Комаров В.Н., Пановкин Б.Н. Занимательная астрофизика. – М.: Наука, 1989. – 272с.
4. Чернин А.Д. Звезды и физика. – М.: Наука, 1984. – 160с. – (Б-чка «Квант»)
5. Энциклопедический словарь юного астронома. – М.: Педагогика, 2006. – 236с.
6. Журналы «Звездочет», «Природа», «Земля и Вселенная» за 1999-2012 гг.
7. http://ru.wikipedia.org/wiki/
8. http://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/434
9. http://astro.uni-altai.ru/