Солнечно-Земные связи и их влияние на человека

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ и  науки 

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное Государственное бюджетное  образовательное учреждение высшего  профессионального образования

 

Санкт-Петербургский государственный  экономический университет

 

 

Кафедра «Прикладная  физика»

Дисциплина КСЕ

 

Реферат на тему: «Солнечно-земные связи  и их влияние на человека»

 

 

 

                    Выполнил: студент ИЭУПС, 1 курс, д/о

                             Специальность: 080100.1 «Экономика»

                            Ф.И.О.: Рукин Даниил Александрович

                           Проверила: Успенская Галина Александровна

                          Кандидат технических наук, старший преподаватель

 

 

 

 

 

 

Санкт-Петербург

2013

 

Содержание.

 

Введение……………………………………………………………………………………...3

1. Солнце – наша звезда…………………………………………………………………....4

1.1 Солнечная  атмосфера……………………………………………………………............5

1.2 Каковы источники  энергии Солнца…………………………………………………….6

2. Солнечная активность……………………………………………………………….......6

3. Солнечно-земные  связи и их влияние на человека…………………………………..…9

3.1 Солнечно-земные  связи………………………………………………………………....9

3.2 Влияние Солнечной  активности на человека………………………………………10

 Заключение………………………………………………………………………………...16

Список используемой литературы………………………………………………………..17

 

Введение

Интерес ученых к проблеме климата на Земле и солнечно – земных связей вызван несколькими причинами. Прежде всего по мере выяснения физических сторон влияния Солнца на Землю выявилось громадное прикладное значение этой проблемы для радиосвязи, магнитной навигации, безопасности космических полетов, прогнозирования погоды и так далее.

Природа Солнца и его значение для нашей жизни  – неисчерпаемая тема. О его  воздействии на Землю люди догадывались еще в глубокой древности, в результате чего рождались легенды и мифы, в которых Солнце играло главную роль. Оно обожествлялось во многих религиях. Исследование Солнца – особый раздел астрофизики со своей инструментальной базой, со своими методами.

Роль получаемых результатов исключительна, как  для астрофизики (понимание природы единственной звезды, находящейся так близко), так и для геофизики (основа огромного числа космических воздействий). Постоянный интерес к Солнцу проявляют астрономы, врачи, метеорологи, связисты, навигаторы и другие специалисты, профессиональная деятельность которых сильно зависит от степени активности нашего дневного светила, на котором "также бывают пятна".

Первое описание пятен в русских летописях  датируется 1371 и 1385 годами, когда наблюдатели  заметили их сквозь дым лесных пожаров. История борьбы взглядов на природу процессов на Солнце связана с кажущимися нам сейчас почти невероятными драматическими коллизиями. Нас же интересует вопрос о том, какое влияние оказывает деятельность Солнца на наше здоровье, каким образом солнечные бури, пятна и вспышки влияют на наше самочувствие.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Солнце наша звезда

Из всего  окружающего нас несметного множества  звезд несопоставимо важнейшую  роль в нашей жизни играет Солнце. Эта ближайшая к нам звезда обеспечивает нашу планету подавляющей  частью энергии, которой мы располагаем на Земле. Благодаря солнцу и земной атмосфере на поверхности земли температура и другие условия такие, какие они есть,  а не космический холод, что делает нашу планету комфортной для обитающих на ней живых существ. Даже относительно мизерные изменения потока энергии, передаваемой Солнцем Земле, которые происходят при солнечных вспышках, существенно сказываются на земных условиях. С другой стороны, Солнце по своим свойствам является типичной для своего класса звездой, и постигая процессы, происходящие на Солнце, мы лучше понимаем и то, что творится на очень далеких от нас звездах.

Астрономическими  методами было измерено, что орбита Земли удалена от Солнца в среднем  на r=150 миллионов километров. Эта  орбита имеет формулу эллипса, так  что в разные моменты времени расстояние от Земли до Солнца несколько изменяется; меняется и скорость движения Земли по ее орбите. Как известно, период обращения Земли вокруг Солнца равно одномуг., точнее, 365,2522 суток. Ближе всего к Солнцу Земля подходит в январе, и в этот же период скорость движения Земли по ее орбите максимальна, хотя вариации скорости (в среднем 35 км/с) и расстояния между Землей и Солнцем очень невелики (1,7%). Угловой размер Солнца, видимый с Земли, составляет в среднем a=32,05 угловых минут. Радиус Солнца составляет 697 тысяч километров. Масса Солнца 2*1030 кг. Средняя плотность Солнца составляет 1,41*103 кг/м3, т.е. в 1,41 раза больше плотности воды. Однако распределение плотности по глубине Солнца неоднородно, и величина средней плотности не очень показательна. С другой стороны, вспомнив, до каких чудовищных величин возрастает давление на больших глубинах земных океанов, мы качественно поймем, что происходит с давлением и плотностью по мере приближения к центру Солнца (плотность солнечного вещества – газа – прямо зависит от давления, в то время как вода практически несжимаема).

Казалось бы, странно рассуждать о распределении  плотности по глубине небесного  тела, удаленного от нас на полторы  сотни миллионов километров. Но один из парадоксов естественнонаучных исследований состоит в том, что о внутреннем строении Солнца мы имеем, по-видимому, гораздо лучшее представление, чем о внутреннем строении Земли. Кстати, химический элемент гелий был вначале открыт на Солнце, а уже потом обнаружен на Земле. Состоит солнце примерно  на ? из водорода, на ? из гелия, с небольшой добавкой (примерно 2%) более тяжелых элементов.

 

1.1 Солнечная  атмосфера

Во время  полных солнечных затмений, когда  вся фотосфера закрыта лунным диском, вокруг Солнца, у самого его  края, видна слабо светящаяся красноватым светом кайма. Это слой раскаленных газов над фотосферой. За свою окраску он назван хромосферой. Она состоит из множества узких выступов пламени, отдельных струй, находящихся в движении. В сильный телескоп хромосфера имеет вид горящей травы в степи. Хромосфера простирается над фотосферой на высоту до 14 тыс. км. Она в общем так же нагрета, как фотосфера в своем верхнем слое. Временами в хромосфере наблюдаются блестящие вспышки вблизи солнечных пятен, развивающиеся в течение нескольких минут и затем угасающие, - как бы взрывы. Они отличаются очень сильным излучением, которое, достигая Земли, оказывает большое влияние на некоторые явления в земной атмосфере.

В отдельных  местах хромосферы во время затмений бывают видны вздымающиеся над ней красноватые выступы газов, названные протуберанцами. Астрономы, наблюдая на протяжении долгого времени Солнце, выяснили, что протуберанцы - это громадные струи солнечного вещества, одинаковые по своему составу с хромосферой.

Астрономы установили, что протуберанцы изменяются по-разному: одни медленно, сохраняясь дни и месяцы, другие - быстро. Нередко они вздымаются над солнечной поверхностью на сотни тысяч километров и вскоре исчезают. Иногда протуберанцы появляются высоко над хромосферой и затем опускаются к ней. Некоторые протуберанцы связаны с темными пятнами. Наблюдается также движение солнечного вещества от одного протуберанца к другому. Протуберанцы могут появляться на всей поверхности Солнца - от экватора до полюсов. Температура протуберанцев 7000 - 10 000°, т. е. выше температуры хромосферы.

Количество  протуберанцев на Солнце меняется в  среднем за тот же 11-летний период, как и число пятен и факелов. В годы максимума пятен всегда больше и протуберанцев. Во время  солнечных затмений можно видеть не только красноватую хромосферу и выступающие из нее - протуберанцы, но и самую внешнюю оболочку Солнца, светящуюся слабым серебристым светом. Ее называют короной. В разные годы солнечная корона имеет неодинаковый вид. Астроном А.П. Ганский установил, что вид короны связан с количеством пятен на Солнце. В годы максимума пятен корона широко раскинута вокруг Солнца, образуя как бы светлый венец. В годы же минимума пятен корона вытянута вдоль экватора Солнца. Корона Солнца и его хромосфера излучают радиоволны, которые принимают на Земле при помощи радиотелескопов.

В общем же все  явления на Солнце связаны между  собой, а их интенсивность периодически усиливается и ослабляется в  среднем через каждые 11 лет. Так  как этот период не всегда одинаков, нельзя заранее точно предсказать наступление максимумов и минимумов явлений на Солнце и их интенсивность; необходимо все время наблюдать за Солнцем и отмечать все происходящие на нем изменения.

 

1.3 Каковы источники  энергии Солнца

Откуда берется  энергия Солнца, не остывает ли оно и долго ли еще будет снабжать Землю теплом и светом? Делалось много разных предположений об источниках солнечной энергии. Но только новые открытия физики позволили это объяснить. Зная, что происходит в наружных слоях Солнца, и пользуясь законами физики, астрономы установили, что в недрах Солнца температура около 20 млн. градусов. В этих условиях происходит сложное превращение самого легкого элемента - водорода - в гелий. При этом выделяется огромное количество атомной энергии, которой вполне достаточно, чтобы обеспечить излучение Солнца. Водорода же на Солнце очень много. Подсчитано, что его хватит еще на десятки миллиардов лет. Поэтому нам не грозит никакая катастрофа из-за ослабления солнечного излучения

 

2. Солнечная активность

Одной из самых замечательных особенностей Солнца являются почти периодические, регулярные изменения различных проявлений солнечной активности, то есть всей совокупности наблюдаемых изменяющихся (быстро или медленно) явлений на Солнце. Это и солнечные пятна – области с сильным магнитным полем и вследствие этого с пониженной температурой, и солнечные вспышки – наиболее мощные и быстроразвивающиеся взрывные процессы, затрагивающие всю солнечную атмосферу над активной областью, и солнечные волокна – плазменные образования в магнитном поле солнечной атмосферы, имеющие вид вытянутых (до сотен тысяч километров) волоконообразных структур. Когда волокна выходят на видимый край (лимб) Солнца, можно видеть наиболее грандиозные по масштабам активные и спокойные образования – протуберанцы, отличающиеся богатым разнообразием форм и сложной

структурой. Нужно  еще отметить корональные дыры –  области в атмосфере Солнца с  открытым в межпланетное пространство магнитным полем. Это своеобразные окна, из которых выбрасывается высокоскоростной поток солнечных заряженных частиц.

Солнечные пятна  – наиболее известные явления  на Солнце. Впервые в телескоп их наблюдал Г. Галилей в 1610 г. Мы не знаем, когда и как он научился ослаблять  яркий солнечный свет, но прекрасные гравюры, изображающие солнечные пятна и опубликованные в 1613г. в его знаменитых письмах о солнечных пятнах, явились первыми систематическими рядами наблюдений. С этого времени регистрация пятен то проводилась, то прекращалась, то возобновлялась вновь. В конце ХIX столетия два наблюдателя – Г. Шперер в Германии и Е. Маундер в Англии указали на тот факт, что в течение 70-летнего периода вплоть до 1716г. пятен на солнечном диске, по-видимому, было очень мало. Уже в наше время Д. Эдди, заново проанализировав все данные, пришел к выводу, что действительно в этот период был спад солнечной активности, названный Маундеровским минимумом.

К 1843г. после 20-летних наблюдений любитель астрономии Г. Швабе  из Германии собрал достаточно много  данных для того, чтобы показать, что число пятен на диске Солнца циклически меняется, достигая минимума примерно через каждые одиннадцать лет. Р. Вольф из Цюриха собрал все какие только мог данные о пятнах, систематизировал их, организовал регулярные наблюдения и предложил оценивать степень активности Солнца специальным индексом, определяющим меру "запятненности" Солнца, учитывающим как число пятен, наблюдавшихся в данный день, так и число групп солнечных пятен на диске Солнца. Этот индекс относительного числа пятен, впоследствии названный "числами Вольфа", начинает свой ряд с 1749 года. Кривая среднегодовых чисел Вольфа совершенно отчетливо показывает периодические изменения числа солнечных пятен.

Индекс "числа  Вольфа" хорошо выдержал испытание  временем, но на современном этапе  необходимо измерять солнечную активность количественными методами. Современные солнечные обсерватории ведут регулярные патрульные наблюдения за Солнцем, используя в качестве меры активности оценку площадей солнечных пятен в миллионных долях площади видимой солнечной полусферы (м.д.п.). Этот индекс в какой-то мере отражает величину магнитного потока, сосредоточенного в пятнах, через поверхность Солнца.

Группы солнечных  пятен со всеми сопутствующими явлениями  являются частями активных областей. Развитая активная область включает в себя факельную площадку с группой солнечных пятен по обе стороны линии раздела полярности магнитного поля, на которой часто располагается волокно. Всему этому сопутствует развитие корональной конденсации, плотность вещества в которой по крайней мере в несколько раз выше плотности окружающей среды. Все эти явления объединены интенсивным магнитным полем, достигающим величины нескольких тысяч гаусс на уровне фотосферы. Наиболее четко границы активной области определяются по хромосферной линии ионизованного кальция. Поэтому был введен ежедневный кальциевый индекс, который учитывает площади и мощности всех активных областей. Самое сильное проявление солнечной активности, влияющее на Землю, – солнечные вспышки. Они развиваются в активных областях со сложным строением магнитного поля и затрагивают всю толщу солнечной атмосферы. Энергия большой солнечной вспышки достигает огромной величины, сравнимой с количеством солнечной энергии, получаемой нашей планетой в течение целого года. Это приблизительно в 100 раз больше всей тепловой энергии, которую можно было бы получить при сжигании всех разведанных запасов нефти, газа и угля. В то же время это энергия, испускаемая всем Солнцем за одну двадцатую долю секунды, с мощностью, не превышающей сотых долей процента от мощности полного излучения нашей звезды. Во вспышечно-активных областях основная последовательность вспышек большой и средней мощности происходит за ограниченный интервал времени (40-60 часов), в то время как малые вспышки и уярчения наблюдаются практически постоянно. Это приводит к подъему общего фона электромагнитного излучения Солнца. Поэтому для оценки солнечной активности, связанной со вспышками, стали применять специальные индексы, напрямую связанные с реальными потоками электромагнитного излучения. По величине потока радиоизлучения на волне 10.7 см (частота 2800 МГц) в 1963 г. введен индекс F10.7. Он измеряется в солнечных единицах потока (с.е.п.), причем 1 с.е.п. = 10-22 Вт/(м2·Гц). Индекс F10.7 хорошо соответствует изменениям суммарной площади солнечных пятен и количеству вспышек во всех активных областях. Для статистических исследований в основном используются среднемесячные значения.