Проект "Зведа по имени Солнце"

Цель работы: подкрепить известные из окружающего мира знания о главном небесном светиле – Солнце;  проанализировать литературу и выяснить составляющие Солнца, основную функцию этой звезды для населения нашей планеты.

Задачи:

1. Изучить литературу по данной теме.
2. Выяснить, что такое Солнце.
3. Познакомиться со строением Солнца.
4.  Дать информацию о влиянии солнечного света на всё живое.

Объект  исследования: Солнце

Предметные области:  окружающий мир и литература

Методы исследования: наблюдение, изучение литературы, опрос

Проблема: Так ли велика роль самой большой звезды для жителей планеты Земля?

Гипотезы:

  1.  Возможно, солнце -  не только самая большая и яркая звезда, но и главный источник жизни  для всего живого на нашей планете.                 

  2. А может быть всё преувеличено? А жить на земле можно и без этого светила?

                                                   Содержание:

1.   Введение
2.   Основная часть:

I.  Солнце – звезда

II.  Вид Солнца в телескоп

III. Как устроено Солнце

  3. Роль Солнца для всего живого на Земле 

  4.    Основные выводы
  5.     Библиография

                                                  ВВЕДЕНИЕ

      Как то я задумался, а почему Солнце не видно ночью? Когда я был совсем маленьким,  моя мама мне говорила, что ночью Солнышко спит вместе с нами, поэтому его и невидно. Но однажды мама познакомила меня с энциклопедией по астрономии и тут-то я всё  понял…Оказывается наше Солнце – это звёздочка, причём довольно обычная и самых средних размеров.  Как и все звездочки  Солнце представляет собой шар из светящегося газа, который выделяет свет и тепло.

      Но если это звезда, то почему остальные звёзды светят не так ярко? Ответ на этот вопрос мы нашли тоже.  Солнце и планеты на его орбите образуют Солнечную систему, в которую входят остальные звёзды. Но они кажутся нам крошечными, и это потому что очень далеки от нас. На самом деле некоторые из них в диаметре во много раз превышают размеры Солнца. Все планеты находятся строго на своей орбите, у каждой из планет есть свои спутники.  Так у нашей планеты Земля – спутник один – Луна.  И все планеты вращаются вокруг Солнца.

                                            ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

                                               Солнце – звезда

      Солнце - самая близкая к нам звезда,  представляющая собой огромный светящийся газовый шар. Размеры Солнца очень велики. Так, радиус Солнца в 109 раз, а масса – в 330 000 раз больше радиуса и массы Земли.  Поскольку Солнце не твёрдый, а газовый шар, говорить о его размерах следует условно, понимая под ними размеры видимого с Земли солнечного диска.  Диаметр Солнца примерно 1 392 000 км. Оно весит немного меньше 2000 триллионов тонн. На поверхности Солнца температура достигает немыслимой величины в 6000гр.по Цельсию, при которой плавится любое вещество. Но ядро Солнца в тысячи раз горячее - более 16 млн. градусов.

        Солнце – звезда, вокруг которой обращается наша планета. Среднее расстояние от Земли до Солнца, т.е. большая полуось орбиты Земли, составляет 149,6 млн. км.

    Наша Земля безостановочно вращается вокруг своей оси, подставляя Солнцу то одну часть, то другую. Потому день сменяется вечером, а вечер - ночью, а на смену ночи наступает утро, а затем новый день.

Солнечный свет доходит до нашей планеты за 8 минут и 20 секунд.

       Облако сверх горячего газа, окутывающее Солнце (солнечная корона), постоянно выбрасывает в пространство во всех направлениях частицы и осколки атомов. Эти кусочки летят в космосе со скоростью 960 километров в секунду. Такие потоки называются солнечным ветром. Иногда корона буквально взрывается вихрем частиц, добавляя новые раскаленные порции к солнечному ветру.

      Когда солнечный ветер достигает Земли, его частицы попадают в ее магнитное поле.  Силовые линии этого магнитного поля проходят в космическом пространстве, а сходятся у Северного и Южного полюсов Земли.  Короче, Земля — это гигантский магнит.  Магнетизм Земли обусловлен, как полагают, электрическими токами, индуцированными вращением железного ядра Земли.  Магнитное притяжение Земли как бы засасывает пролетающие мимо нее заряженные частицы. Эти притянутые частицы движутся в виде длинных «лучей» вдоль силовых линий магнитного поля, которые уходят под землю в области магнитных полюсов. Эти полюса находятся вблизи Северного и Южного полюсов Земли, хотя и не совпадают с ними. Летящие вдоль силовых невидимых линий частицы «бесцеремонно затаскиваются» в атмосферу вблизи полюсов.  

     Атмосфера нашей матери Земли состоит в основном из азота и кислорода. Когда электроны и протоны, выброшенные с Солнца, вторгаются в атмосферу, они неизбежно сталкиваются с молекулами этих газов. При столкновении некоторые из атомов теряют часть своих электронов, другие — «возбуждаются», получая дополнительную энергию. Когда атом «успокаивается» после столь бурной атаки, то есть возвращается в нормальное энергетическое состояние, он испускает световой фотон. Молекулы азота при столкновении обычно теряют электроны. При этом излучается синий и фиолетовый свет. Если же молекула азота возбуждается без потери электрона, то происходит испускание лучей красной части спектра. Когда солнечный ветер сталкивается с молекулами кислорода, потери электронов никогда не происходит. Молекула возбуждается, а затем испускает кванты зеленого и красного света. Заряженные частицы Солнца заставляют воздух земной атмосферы переливаться разными цветами это и есть северное сияние. На Северном полюсе северное сияние бывает почти каждую ночь, в Скандинавии и Северной Америке — от 20 до 200 раз в году. Пять — десять раз в году северное сияние бывает на широтах Парижа и Лондона. Один раз северное сияние наблюдали даже в Мехико.

Вид Солнца в телескоп.

      Наблюдения Солнца требуют большой осторожности. Нельзя смотреть на Солнце, не защитив глаза очень плотным (тёмным) светофильтром! Но даже со светофильтром не рекомендуется смотреть на Солнце в школьный телескоп. Лучше установить на окулярном конце телескопа экран с листом белой бумаги и рассматривать изображение Солнца на экране.

Что же будет видно на этом изображении?

Прежде всего обращает на себя внимание резкость солнечного края. Солнце – газовый шар, не имеющий чёткой границы, плотность его убывает постепенно. Почему же в таком случае мы видим его резко очерченным? Дело в том, что практически всё видимое излучение Солнца исходит из очень тонкого слоя – фотосферы. Именно этот тонкий светящийся слой и создаёт у наблюдателя иллюзию того, что Солнце имеет поверхность.

Грануляция.

На первый взгляд диск Солнца кажется однородным. Однако, если приглядеться, на нём обнаруживается много крупных и мелких деталей. Даже при не очень хорошем качестве изображения видно, что вся фотосфера состоит из светлых зёрнышек (называемых гранулами) и тёмных промежутков между ними. Размеры гранул невелики по солнечным масштабам – до 1000-2000 км. в поперечнике; межгранульные дорожки более узкие, примерно 300-600 км. в ширину. Картина грануляции не является застывшей: одни гранулы исчезают, другие появляются. Каждая из них живёт не более 10 мин. Грануляция создаёт общий фон, на котором можно наблюдать гораздо более контрастные и крупные объекты – солнечные пятна и факелы.

Пятна.

   Солнечные пятна – это тёмные образования на диске Солнца. По величине пятна бывают очень разными – от малых, диаметром примерно 1000-2000 км., до гигантских, значительно превосходящих размеры нашей планеты. Установлено, что пятна – это места выхода в солнечную атмосферу сильных магнитных полей. Магнитные поля уменьшают поток энергии, идущий от недр светила к фотосфере, поэтому в месте их выхода на поверхность температура падает. Пятна холоднее окружающего их вещества примерно на 1500 К, а следовательно, и менее ярки. Вот почему на общем фоне они выглядят тёмными. Солнечные пятна часто образуют группы из нескольких больших и малых пятен. Живут группы пятен долго, иногда на протяжении двух или трёх оборотов Солнца (период вращения Солнца составляет 27 суток).

Факелы.

      Практически все пятна окружены яркими полями, которые называют факелами. Факелы горячее окружающей атмосферы на 2000 К и имеют сложную ячеистую структуру. Величина каждой ячейки  -около 30 тыс. км. Факелы живут ещё дольше, чем пятна, иногда 3-4 месяца. По-видимому, факелы тоже являются местами выхода магнитных полей в наружные слои Солнца, но эти поля слабее, чем в пятнах.

Количество пятен и факелов характеризует солнечную активность, максимумы которой повторяются через каждые 11 лет.

     На современных обсерваториях для наблюдения Солнца применяют телескопы специальных конструкций – солнечные телескопы.

Таким телескопом оснащена, например, Крымская Астрофизическая Обсерватория.

                                         Как устроено Солнце

     Наше Солнце – это огромный светящийся газовый шар, внутри которого протекают сложные процессы и в результате непрерывно выделяется энергия. Внутренний объём Солнца можно разделить на несколько областей. Познакомимся с ними, начиная с самого центра. В центральной части Солнца находится источник его энергии. Эта область называется ядром. Под тяжестью внешних слоёв вещество внутри Солнца сжато, причём чем глубже, тем сильнее. Плотность его увеличивается к центру вместе с ростом давления и температуры. В ядре, где температура достигает 15 млн. К, происходит выделение энергии. Эта энергия выделяется в результате слияния атомов лёгких химических элементов в атомы более тяжёлых. В недрах Солнца из четырёх атомов водорода образуется один атом гелия. Ядро имеет радиус не более четверти общего радиуса Солнца. Однако в его объёме сосредоточена половина солнечной массы и выделяется практически вся энергия, которая поддерживает свечение Солнца. Но энергия горячего ядра должна как-то выходить наружу, к поверхности Солнца. Существуют различные способы передачи энергии в зависимости от физических условий среды, а именно: лучистый перенос, конвекция и теплопроводность. Сразу вокруг ядра начинается зона лучистой передачи энергии, где она распространяется через поглощение и излучение веществом порций света – квантов. Плотность, температура и давление уменьшаются по мере удаления от ядра, и в этом же направлении идёт поток энергии. В целом процесс этот крайне медленный. Чтобы квантам добраться от центра Солнца до фотосферы, необходимы многие тысячи лет: ведь, переизлучаясь, кванты всё время меняют направление, почти столь же часто двигаясь назад, как и вперёд. Так что если бы “печка” внутри Солнца вдруг погасла, то мы узнали бы об этом только миллионы лет спустя. На своём пути через внутренние солнечные слои поток энергии встречает такую область, где непрозрачность газа сильно возрастает. Это конвективная зона Солнца. Здесь энергия передаётся уже не излучением, а конвекцией. Что такое конвекция? Когда жидкость кипит, она перемешивается. Так же может вести себя и газ. То же самое происходит и на Солнце в области конвекции. Огромные потоки горячего газа поднимаются вверх, где отдают своё тепло окружающей среде, а охлаждённый солнечный газ опускается вниз. Конвективная зона начинается примерно на расстоянии 0.7 радиуса от центра и простирается практически до самой видимой поверхности Солнца (фотосферы), где перенос основного потока энергии вновь становится лучистым. Однако по инерции сюда всё же проникают горячие потоки из более глубоких, конвективных слоёв. Хорошо известная наблюдателям картина грануляции на поверхности Солнца является видимым проявлением конвекции.

Фотосфера.

       Атмосфера Солнца начинается на 200-300 км. глубже видимого края солнечного диска. Эти самые глубокие слои атмосферы называют фотосферой. Поскольку их толщина составляет не более одной трёхтысячной доли солнечного радиуса, фотосферу иногда условно называют поверхностью Солнца. Плотность газа в фотосфере примерно такая же, как в земной стратосфере, и в сотни раз меньше, чем у поверхности Земли. Температура фотосферы уменьшается то 8000 К на глубине 300 км. до 4000 К в самых верхних слоях. В телескоп с большим увеличением можно наблюдать тонкие детали фотосферы: вся она кажется усыпанной мелкими яркими зёрнышками – гранулами, разделёнными сетью узких тёмных дорожек. Грануляция является результатом перемешивания всплывающих более тёплых потоков газа и опускающихся более холодных. Разность температур между ними в наружных слоях сравнительно невелика, но глубже, в конвективной зоне, она больше, и перемешивание происходит значительно интенсивнее. Конвекция во внешних слоях Солнца играет огромную роль, определяя общую структуру атмосферы. В конечном счёте именно конвекция в результате сложного взаимодействия с солнечными магнитными полями является причиной всех многообразных проявлений солнечной активности. Фотосфера постепенно переходит в более разреженные внешние слои солнечной атмосферы – хромосферу и корону.

Хромосфера.

       Хромосфера (греч. “сфера света”) названа так за свою красновато-фиолетовую окраску. Она видна вовремя полных солнечных затмений как клочковатое яркое кольцо вокруг чёрного диска Луны, только что затмившего Солнце. Хромосфера весьма неоднородна и состоит в основном из продолговатых вытянутых язычков (спикул), придающих ей вид горящей травы. Температура этих хромосферных струй в 2-3 раза выше, чем в фотосфере, а плотность в сотни тысяч раз меньше. Общая протяжённость хромосферы – 10-15 тыс. км. Рост температуры в хромосфере объясняется распространением волн и магнитных полей, проникающих в неё из конвективной зоны. Вещество нагревается примерно так же, как если бы это происходило в гигантской микроволновой печи. Скорости тепловых движений частиц возрастают, учащаются столкновения между ними, и атомы теряют свои внешние электроны: вещество становится горячей ионизованной плазмой. Эти же физические процессы поддерживают и необычайно высокую температуру самых внешних слоёв солнечной атмосферы, которые расположены выше хромосферы. Часто во время затмений над поверхностью солнца можно наблюдать причудливой формы “фонтаны”, “облака”, “воронки”, “кусты”, “арки” и прочие ярко светящиеся образования из хромосферного вещества. Это самые грандиозные образования солнечной атмосферы – протуберанцы. Они имеют примерно ту же плотность и температуру, что и хромосфера. Но они находятся над ней и окружены более высокими, сильно разреженными верхними слоями солнечной атмосферы. Протуберанцы не падают в хромосферу потому, что их вещество поддерживается магнитными полями активных областей Солнца. Некоторые протуберанцы, пробыв долгое время без заметных изменений, внезапно как бы взрываются, и вещество их со скоростью в сотни километров в секунду выбрасывается в межпланетное пространство.

Корона.

     В отличие от хромосферы и фотосферы самая внешняя часть атмосферы Солнца – корона – обладает огромной протяжённостью: она простирается на миллионы километров, что соответствует нескольким солнечным радиусам. Плотность вещества в солнечной короне убывает с высотой значительно медленнее, чем плотность воздуха в земной атмосфере. Корону лучше всего наблюдать во время полной фазы солнечного затмения. Главной особенностью короны является лучистая структура. Корональные лучи имеют самую разнообразную форму: иногда они короткие, иногда длинные, бывают лучи прямые, а иногда они сильно изогнуты. Общий вид солнечной короны периодически меняется. Это связано с одиннадцатилетнем циклом солнечной активности. Меняется как общая яркость, так и форма солнечной короны. В эпоху максимума солнечных пятен он имеет сравнительно округлую форму. Когда же пятен мало, форма короны становится вытянутой, при этом общая яркость короны уменьшается. Итак, корона Солнца – самая внешняя часть его атмосферы, самая разреженная и самая горячая. Добавим, что она и самая близкая к нам: оказывается, она простирается далеко от Солнца в виде постоянно движущегося от него потока плазмы – солнечного ветра. Фактически мы живём окружённые солнечной короной, хотя и защищённые от её проникающей радиации надёжным барьером в виде земного магнитного поля.

                       Роль Солнца для всего живого на Земле

     О солнце и его энергии написаны сотни книг. О нём пишут физики и химики, астрономы и астрофизики, географы и геологи, биологи и инженеры. И в этом нет ничего удивительного. Ведь солнце является источником жизни для всего земного. Солнце испаряет воду с океанов, морей, с земной поверхности. Оно превращает эту влагу в водяные капли, образуя облака и туманы, а затем заставляет её снова падать на Землю в виде дождя, снега, росы или инея, создавая, таким образом, гигантский круговорот влаги в атмосфере. Солнечная энергия является источником общей циркуляции атмосферы и циркуляции воды в океанах. Она как бы создаёт гигантскую систему водяного и воздушного отопления нашей планеты, перераспределяя тепло по земной поверхности.

  Солнечный свет, попадая на растение, вызывает у него процесс фотосинтеза, определяет рост и развитие растений; попадая на почву, он превращается в тепло, нагревает её, формирует почвенный климат, давая тем самым жизненную силу находящимся в почве семенам растений, микроорганизмам и населяющим её живым существам, которые без этого тепла пребывали бы в состоянии анабиоза (спячки).

 А разве могли бы обойтись без солнца люди и животные? Конечно, нет. Они, если не прямо, то косвенно зависят от него, поскольку не могут жить без воды и без пищи.

                                       Основные выводы

                     Таким образом, из своего исследования, я узнал:

1. Солнце - это звезда массой в 333 000 раз больше массы Земли. Солнце - это раскаленный газовый шар, который выделяет энергию в виде света, что температура Солнца доходит до 6000 С, а Земля получает от Солнца примерно 1/2000 000 000 часть излучаемой энергии. А энергия Солнца огромна. Вся Земля в целом получает от Солнца в десятки тысяч раз больше энергии, чем могли бы вырабатывать все электростанции мира, если бы они работали на полную мощность.

2. Земля, получая свет и тепло от Солнца, передает их растениям. Ведь на севере очень мало растений, а вот на юге они растут круглый год, потому что  на юге больше света, а значит больше тепла. Выделяют кислород растения, поглощая свет, перерабатывают его в пищу.

3. Многие, животные не могут жить без растений. А другие без животных, которые едят эту растительность. Получается цепочка. Солнце дает пищу, растениям, растения - это пища травоядным животным, а эти животные пища для хищников. Где мало растений, там мало и животных. Так  например на Северном полюсе, в вечной мерзлоте, в пустыне мало животных, а в лесу, тайге, Южной Америке много животных. Животные также обогреваются теплом Солнца.

4. Человек использует Солнечную энергию в солнечных батареях для отопления жилых домов, подогрева воды, при сушке плодов, ягод, овощей.  Благодаря Солнечной энергии человек может выращивать растения, овощи, фрукты, разводить овец, коров, птиц.

5) На Земле жизнь без Солнца невозможна. Если бы Солнце вдруг исчезло, тогда Земля внезапно погрузится во мрак. Луна и планеты отражающие солнечные лучи, также перестанут светить, лишь тусклый свет далеких звезд будет освещать Землю. Зеленые растения погибнут, так как они будут усваивать углерод и выделять кислород без света. Животным нечем будет питаться, и они начнут вымирать от голода. Помимо этого все живое станет замерзать от страшного ветра, который быстро распространится по Земле.

6. Солнце - не только источник света и тепла, но и первоначальный источник многих других видов энергии (энергии  нефти, угля, воды, ветра).

Библиография

 Дагаев М. Н. “Наблюдение звёздного неба” М., Наука, 1993 г.

Данлоп С. “Азбука звёздного неба” / пер. с англ. М., Мир, 1986 г.

Куликовский П. Г. “Справочник любителя астрономии” М., Наука, 1991г.

Зигель Ф. Ю. “Сокровища звёздного неба” М., Наука, 1996 г.

Источник: http://www.voprosy-kak-i-pochemu.ru/chto-takoe-severnoe-siyanie/#ixzz3KZoZjAHf

Э.Р. Мустель  «Солнце и атмосфера Земли»

Государственное издательство технико-теоретической литературы, Москва, 1957 г.

Саймон Миттон  «Дневная звезда. Рассказ о нашем Солнце»

Издательство «Мир», Москва, 1984 г.

Б.А. Воронцов-Вельяминов  «Астрономия», учебник для 10 класса средней

Школы Издательство «Просвещение», 1987 г.

Статья доктора физико-математических наук А.В. Харитонова

«Энергетика Солнца и звезд»

Подписная научно-популярная серия «Космонавтика, астрономия», 5/1984

Издательство «Знание», Москва, 1984 г.

Е.П. Левитан  «Астрономия», учебник для 11 класса общеобразовательных

учреждений, Издательство «Просвещение», Москва, 1994.