Солнечная активность

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Магнитные поля Солнца

2. Солнечная активность и солнечный цикл

3. Солнечные затмения

4. Наблюдения Солнца и опасность зрения

5. Значение солнца на Земле

6. Общие сведения о Солнце

1. Магнитные поля Солнца

Так как солнечная плазма имеет достаточно высокую электропроводность, в ней могут возникать электрические токи и, как следствие, магнитные поля. Непосредственно наблюдаемые в солнечной фотосфере магнитные поля принято разделять на два типа, в соответствии с их масштабом.

Крупномасштабное (общее или глобальное) магнитное поле с характерными размерами, сравнимыми с размерами Солнца, имеет среднюю напряжённость на уровне фотосферы порядка нескольких гаусс. В минимуме цикла солнечной активности оно имеет приблизительно дипольную структуру, при этом напряжённость поля на полюсах Солнца максимальна. Затем, по мере приближения к максимуму цикла солнечной активности, напряжённости поля на полюсах постепенно уменьшаются и через один-два года после максимума цикла становятся равными нулю (так называемая "переполюсовка солнечного магнитного поля"). На этой фазе общее магнитное поле Солнца не исчезает полностью, но его структура носит не дипольный, а квадрупольный характер. После этого напряжённость солнечного диполя снова возрастает, но при этом он имеет уже другую полярность. Таким образом, полный цикл изменения общего магнитного поля Солнца, с учётом перемены знака, равен удвоенной продолжительности 11-летнего цикла солнечной активности - примерно 22 года ("закон Хейла").

Средне- и мелкомасштабные (локальные) поля Солнца отличаются значительно бомльшими напряжённостями полей и меньшей регулярностью. Самые мощные магнитные поля (до нескольких тысяч гаусс) наблюдаются в группах солнечных пятен в максимуме солнечного цикла. При этом типична ситуация, когда магнитное поле пятен в западной ("головной") части данной группы, в том числе самого крупного пятна (т. н. "лидера группы") совпадает с полярностью общего магнитного поля на соответствующем полюсе Солнца ("p-полярностью"), а в восточной ("хвостовой") части - противоположна ему ("f-полярность"). Таким образом, магнитные поля пятен имеют, как правило, биполярную или мультиполярную структуру. В фотосфере также наблюдаются униполярные области магнитного поля, которые, в отличие от групп солнечных пятен, располагаются ближе к полюсам и имеют значительно меньшую напряжённость магнитного поля (несколько гаусс), но большую площадь и продолжительность жизни (до нескольких оборотов Солнца). солнце активность затмение магнитное

Согласно современным представлениям, разделяемым большей частью исследователей, магнитное поле Солнца генерируется в нижней части конвективной зоны с помощью механизма гидромагнитного конвективного динамо, а затем всплывает в фотосферу под воздействием магнитной плавучести. Этим же механизмом объясняется 22-летняя цикличность солнечного магнитного поля.

Существуют также некоторые указания ^[59] на наличие первичного (то есть возникшего вместе с Солнцем) или, по крайней мере, очень долгоживущего магнитного поля ниже дна конвективной зоны - в лучистой зоне и ядре Солнца.

2. Солнечная активность и солнечный цикл

Комплекс явлений, вызванных генерацией сильных магнитных полей на Солнце, называют солнечной активностью. Эти поля проявляются в фотосфере как солнечные пятна и вызывают такие явления, как солнечные вспышки, генерацию потоков ускоренных частиц, изменения в уровнях электромагнитного излучения Солнца в различных диапазонах, корональные выбросы массы, возмущения солнечного ветра, вариации потоков галактических космических лучей (Форбуш-эффект) и т. д.

С солнечной активностью связаны также вариации геомагнитной активности (в том числе и магнитные бури), которые являются следствием достигающих Земли возмущений межпланетной среды, вызванных, в свою очередь, активными явлениями на Солнце.

Одним из наиболее распространённых показателей уровня солнечной активности является число Вольфа, связанное с количеством солнечных пятен на видимой полусфере Солнца. Общий уровень солнечной активности меняется с характерным периодом, примерно равным 11 годам (так называемый "цикл солнечной активности" или "одиннадцатилетний цикл"). Этот период выдерживается неточно и в XX веке был ближе к 10 годам, а за последние 300 лет варьировался примерно от 7 до 17 лет. Циклам солнечной активности принято приписывать последовательные номера, начиная от условно выбранного первого цикла, максимум которого был в 1761 году. В 2000 году наблюдался максимум 23-го цикла солнечной активности.

Существуют также вариации солнечной активности большей длительности. Так, во второй половине XVII века солнечная активность и, в частности, её одиннадцатилетний цикл были сильно ослаблены (минимум Маундера). В эту же эпоху в Европе отмечалось снижение среднегодовых температур (т. н. Малый ледниковый период), что, возможно, вызвано воздействием солнечной активности на климат Земли. Существует также точка зрения, что глобальное потепление до некоторой степени вызвано повышением глобального уровня солнечной активности во второй половине XX века. Тем не менее, механизмы такого воздействия пока ещё недостаточно ясны.

3. Солнечные затмения

Солнечные затмения упоминаются уже в античных источниках ^[94]. Однако наибольшее число датированных описаний содержится в западноевропейских средневековых хрониках и анналах. Например, солнечное затмение упоминает Максимин Трирский, который записал, что в "538 г. 16 февраля, с первого до третьего часа было солнечное затмение" ^[95].

Возникает данное явление из-за того, что Луна закрывает (затмевает) полностью или частично Солнце от наблюдателя на Земле. Солнечное затмение возможно только в новолуния, когда сторона Луны, обращённая к Земле, не освещена, и сама Луна не видна. Затмения возможны только если новолуние происходит вблизи одного из двух лунных узлов (точки пересечения видимых орбит Луны и Солнца), не далее, чем примерно в 12 градусах от одного из них. По астрономической классификации, если затмение хотя бы где-то на поверхности Земли может наблюдаться как полное, оно называется полным ^[96]. Если затмение может наблюдаться только как частное (такое бывает, когда конус тени Луны проходит вблизи земной поверхности, но не касается её), затмение классифицируется как частное. Когда наблюдатель находится в тени от Луны, он наблюдает полное солнечное затмение. Когда он находится в области полутени, он может наблюдать частное солнечное затмение. Помимо полных и частных солнечных затмений, бывают кольцеобразные затмения. Визуально при кольцеобразном затмении Луна проходит по диску Солнца, но оказывается меньше Солнца в диаметре, и не может скрыть его полностью. Данное явление вызвано изменением угловых размеров Луны на небе вследствие эллиптичности её орбиты ^{[97] [98]}.

В год на Земле может происходить от 2 до 5 солнечных затмений, из которых не более двух - полные или кольцеобразные ^{[99] [100]}. В среднем за сто лет происходит 237 солнечных затмений, из которых 160 - частные, 63 - полные, 14 - кольцеобразные ^[101]. В определённой точке земной поверхности затмения в большой фазе происходят достаточно редко, ещё реже наблюдаются полные солнечные затмения. Так, на территории Москвы с XI по XVIII век можно было наблюдать 159 солнечных затмений с фазой больше 0,5 из которых всего 3 полных (11.08.1124, 20.03.1140 и 7.06.1415) ^[102]. Ещё одно полное солнечное затмение произошло 19 августа 1887 года. Кольцеобразное затмение можно было наблюдать в Москве 26 апреля 1827 года. Очень сильное затмение с фазой 0,96 произошло 9 июля 1945 года. Следующее полное солнечное затмение ожидается в Москве лишь 16 октября 2126 года.

4. Наблюдения Солнца и опасность зрения

Для эффективного наблюдения Солнца существуют специальные, так называемые солнечные телескопы, которые установлены во многих обсерваториях мира. Наблюдения Солнца имеют ту особенность, что яркость Солнца велика, а следовательно, светосила солнечных телескопов может быть небольшой. Гораздо важнее получить как можно больший масштаб изображения, и для достижения этой цели солнечные телескопы имеют очень большие фокусные расстояния (метры и десятки метров). Вращать такую конструкцию нелегко, однако этого и не требуется. Положение Солнца на небе ограничивается сравнительно узким поясом, его максимальная ширина - 46 градусов. Поэтому солнечный свет с помощью зеркал направляют в стационарно установленный телескоп, а затем проецируют на экран или рассматривают с помощью затемнённых фильтров.

Солнце - далеко не самая мощная звезда из всех существующих, но оно находится относительно близко к Земле и поэтому для нас светит очень ярко - в 400 000 раз ярче полной Луны. Из-за этого смотреть на дневное Солнце невооружённым глазом крайне опасно, а смотреть в бинокль или телескоп без специального светофильтра категорически нельзя - это наносит необратимый вред зрению. Наблюдения Солнца невооружённым глазом без урона зрению возможны лишь на восходе или закате (тогда блеск Солнца ослабевает в несколько тысяч раз), или днём с применением светофильтров. При любительских наблюдениях в бинокль или телескоп также следует использовать затемняющий светофильтр, помещённый перед объективом. Однако лучше пользоваться другим способом - проецировать солнечное изображение через телескоп на белый экран. Даже с маленьким любительским телескопом можно таким образом изучать солнечные пятна, а в хорошую погоду увидеть грануляцию и факелы на поверхности Солнца. Однако в этом случае существует риск повреждения самого телескопа, поэтому перед использованием этого способа следует прочитать инструкцию к телескопу. В частности, при данном методе наблюдения Солнца подвержены риску повреждения телескопы-рефлекторы и катадиоптрические телескопы. Кроме того, для любого телескопа ни в коем случае нельзя смотреть через него напрямую на Солнце без специального светофильтра, а при проецировании изображения на экран не рекомендуется держать его долго, без перерывов, направленным на Солнце ^[93].

5. Значение Солнца на Земле

Значение Солнца для жизни на Земле является важным не только для животных, но и для растений. Благодаря растительности, воздух на Земле постоянно очищается и в какой-то мере напоминает небольшой завод по переработке углекислого газа в кислород. Это объясняется очень просто. В листьях находятся зерна хлорофилла, которые, в процессе впитывания солнечных лучей, вырабатывают кислород. Следующий пример, который в очередной раз доказывает нам необходимость в солнечной энергии. Это происходящий процесс горения в печах, который заставляет выгоревший углерод растений воссоединяться с кислородом, в результате чего происходит освобождение энергии, затраченной на разложение углекислоты. Существует ли замена солнечной энергии, ведь в ночное время, до восхода Солнца энергия не вырабатывается, и в случае, если Солнце вдруг погаснет, человечество погибнет? Стоит отметить, что Солнце является главным источником энергии для развития промышленности. Так как каменный уголь и нефть также являются органическим происхождением. Что касается животного мира, то здесь собственные силы тоже поддерживаются благодаря накапливаемой солнечной энергии в растениях. Кроме Солнца, есть еще один мощный источник энергии - внутриатомная энергия. На данный момент, она пока еще для нас не доступна и находится в процессе исследования. Придет время, когда человечеству представится возможность опробовать ее, впоследствии чего мы получим второй мощный источник энергии, на ряду с Солнцем.

Роль Солнца была замечена еще в древности. В религиях всех народов мира, мифах и сказках Солнце занимало всегда главное место. У всех народов Солнце - главное божество, например, Ра у древних египтян, лучезарный бог Гелиос у древних греков, Дажьбог и Ярило у древних славян.

Древние Египтяне хорошо знали о том, что солнце - это "источник жизни для множества стран и народов". Его свет и тепло дают жизнь всему на Земле.

Такими словами начинается знаменитый "Гимн солнцу", созданный фараоном-реформатором Эхнатоном.

Тысячелетиями Солнце представлялось чем-то незыблемым, совершенным, могущественным и на ранних стадиях развития человечества было скорее предметом поклонения, чем исследования.

Но уже в культуре первых цивилизаций Солнце стало не просто предметом поклонения. Люди внимательно следили за светилом и понимали, что смена времен года и урожаи на полях зависят от Солнца. По Солнцу путешественники находили свой путь среди бескрайних просторов на суше и на море.

Жрец древнего культа, воздевающий к небу руки и приносящий хвалу небесному светилу за милость к живущему на Земле, - так ли он заблуждался? И заблуждался ли вообще? Солнце, безусловно, не могущественный бог, а только лишь плазменный шар, небольшая по космическим масштабам звезда. Если бы такая же по размерам звезда находилась на том же расстоянии, что и Сириус, мы бы не смогли даже увидеть ее свет.

Но находящееся на расстоянии 150 миллионов километров от Земли Солнце - главный источник энергии для абсолютного большинства совершающихся на Земле процессов. Не от милости всемогущего бога Солнца, но от лучистой энергии звезды зависят рост и развитие, да и само существование всего живущего на Земле.

6. Общие сведения о Солнце

Радиус - 696 000 км.

Среднее расстояние от Земли - 149,6 млн. км.

Радиус солнца в 109 раз, а масса - в 330 000 раз больше Земли.

В центре Солнца температура составляет 15 млн. градусов.

Возраст - около 5 млрд. лет.

Размещено на Allbest.ru