Исследование характеристик полярного сияния

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Исследование характеристик полярного сияния

Выполнила:

учащаяся 11 класса МБОУ-лицей

Детцель Маргарита

Руководитель:

Акентьев В.И.,

учитель астрономии

Содержание

полярный сияние планета

Введение

1.Что такое полярное сияние?

2. Формы полярных сияний

3. Искусственные полярные сияния

4. Активность полярных сияний

5. Полярные сияния на планетах солнечной системы

6.Новое открытие полярного сияния

7. Макет полярного сияния Земли

Заключение

Список литературы

Список Интернет-ресурсов

Приложение

Введение

Полярные сияния представляют собой одно из самых впечатляющих, грандиозных и красивых явлений природы. Полярное мерцание люди наблюдают на протяжении веков. Этот феномен доступен только в определенное время года, только в конкретных частях планеты Земля.

Люди не сразу определили, как называется красивая игра огней на небосклоне. Жители полюсов просто молча наблюдали и восторгались необычайной картиной. Но сегодня это чудо природы полностью исследовано с точки зрения науки. Ученые детально растолковали процесс появления таинственных разноцветных лучей.

Актуальность: Тема актуальна в связи с тем, что человечество стремиться к изучению природных явлений. Во время этого интересного пути, мы можем увидеть прекрасный мир самой природы.

Цель работы: исследовать характеристики полярного сияния

Задачи:

1. Узнать что такое полярное сияние.

2. Рассмотреть формы полярных сияний.

3. Рассмотреть образование искусственных полярных сияний.

4. Изучить активность и явления полярных сияний.

5. Посмотреть, как происходят полярные сияния на других планетах Солнечной системы.

6. Изучить новые открытия.

7. Сделать макет полярного сияния.

8. Обобщить полученные результаты.

1. Что такое полярное сияние?

Полярное сияние - мистическое, непредсказуемое и красивое небесное свечение, внезапно появляющееся и точно так же внезапно исчезающее. Это зрелище захватывает дух, и может продолжаться от десяти минут до нескольких суток.

Источником этого сияния является солнечный ветер. Так называют поток протонов и нейтронов, исходящий в космос от Солнца. Заряженные частицы солнечного ветра проходят через полярные области Земли и проникают в атмосферу. Здесь же они сталкиваются с молекулами содержащихся в атмосфере газов - кислорода, азота, аргона - вследствие чего и возникает свечение. Атомы кислорода обретают красное свечение, азота - синеватое, прочие атомы - другие оттенки. И все это происходит на высоте примерно двухсот километров над Землёй. (см. Приложение 1)

Свечения происходят в районе магнитных полюсов Земли. К счастью, магнитные полюса не совпадают с географическими, поэтому наблюдать сияния мы можем на широтах около 67-70°, а иногда и намного ближе к экватору, вплоть до Москвы и Твери.

Полюсов у Земли два, поэтому и полярных сияний бывает два -- северное и южное. Увидеть Южное сияние проблематично -- просто потому что обитаемых мест на нужных широтах Южного полушария не так уж много. А вот в Северном полушарии есть масса уголков, откуда видно полярное сияние. И чтобы увидеть его, не надо даже выезжать из России

Северное сияние не только раскрашивает небо яркими красками, но и наполняет окружающее пространство звуками. Звуки напоминают треск, шипение или приглушенные удары.

1. Формы полярных сияний

Сияние имеет форму размытых пятен, похожих на гигантские светящиеся облака; их называют диффузными пятнами. Отдельное такое пятно имеет площадь порядка 100 км Как правило, пятна окрашены в белесые или красноватые тона. Образуются они на высотах около 100 км, а также на высотах 400...500 км. ( см. Приложение 3).

Лучевое полярное сияние

На небе видны тесно выстроившиеся друг за другом узкие вертикальные светящиеся линии. Начинаясь с высоты примерно 100 км, лучи уходят вверх на сотни и даже тысячи километров. Все вместе они образуют лучистую полосу. Обычно она зеленоватого цвета; внизу полоса часто имеет розовато-оранжевую кайму. ( см. Приложение 4).

2. Искусственные полярные сияния

Наиболее убедительным доводом в пользу того, что мы понимаем какое-нибудь физическое явление, является его повторение в лаборатории. Это удалось сделать и для полярного сияния -- создать его искусственно в лаборатории с масштабами нашей планеты. Этот эксперимент, получивший название «Аракс», начат в 1985 году совместно российскими и французскими исследователями.

Были выбраны две магнитно-сопряженные точки на поверхности земного шара (так называют точки, лежащие на одной и той же магнитной силовой линии): одна в северном полушарии -- поселок Согра в Архангельской области, другая в южном -- французский остров Кергелен в Индийском океане. С острова Кергелен на геофизической ракете подняли небольшой ускоритель частиц -- электронную пушку, которая на определенной высоте выбросила поток электронов. ( см. Приложение 5).

Распространяясь вдоль магнитной силовой линии, удаляющейся от земной поверхности над экватором более чем на 20 000 км, электроны попали в северное полушарие и вызвали полярное сияние над Согрой. При наличии облаков, не позволяющих визуальное наблюдение сияний, последние регистрировались радарными установками.

Название эксперимента „Аракс" составлено из начальных букв французских слов, которые означают „искусственное полярное сияние -- Кергелен -- Согра".

3.Активность полярных сияний

Активность полярных сияний зависит от состояния Солнца. Если на светящейся его поверхности - фотосфере - появляется много пятен, а это происходит примерно через каждые одиннадцать лет, то полярные сияния наблюдаются чаще и охватывают обширные пространства. В таких случаях их можно увидеть в Ленинграде, Москве и в более южных районах. Например, полярное сияние 4 февраля 1872 г. наблюдали почти на всем земном шаре.

Очень сильным полярное сияние было в ночь с 25 на 26 января 1938 г. Его видели жители почти всей европейской части нашей Родины.

Максимальная активность полярного сияния на протяжении суток отмечается около 23.00, сезонный пик активности приходится на дни равноденствия и близкие к ним промежутки времени: март-апрель и сентябрь-октябрь.

Если взять более серьезные промежутки времени, то максимальные пики активности полярное сияния представляют из себя циклы, состоящие приблизительно из 27 дней и 11 лет, именно через эти временные промежутки небесного свечение возникает чаще обычного и, кроме северного и южного полюсов, оно наблюдается и в более низких широтах.( см. Приложение 6).

4. Полярные сияния на планетах солнечной системы

Для возникновения полярных сияний необходимо три условия - интенсивный солнечный ветер, наличие у планеты собственного магнитного поля и атмосферы. Из планет земной группы всем трём условиям удовлетворяет только Земля. У Марса и Венеры нет магнитного поля, у Меркурия - атмосферы, но все равно было замечено полярное сияние.

Полярные сияния весной и осенью возникают заметно чаще, чем зимой и летом. Пик частотности приходится на периоды, ближайшие к весеннему и осеннему равноденствиям. Во время полярного сияния за короткое время выделяется огромное количество энергии. При наблюдении с поверхности Земли полярное сияние проявляется в виде общего быстро меняющегося свечения неба или движущихся лучей, полос, корон, «занавесей». Длительность полярных сияний составляет от десятков минут до нескольких суток. Максимальная зарегистрированная высота возникновения свечения - 1130 километров от поверхности Земли. На разной высоте наблюдаются разные формы свечения. (см. Приложение 7).

Космический телескоп «Хаббл» сделал новый снимок мощного полярного сияния на Уране. Таких изображений в распоряжении астрономов всего несколько штук. О наличии полярных сияний на Уране впервые узнали благодаря аппарату «Вояджер-2» в 1986 году. Первый снимок сделал «Хаббл» в 2011 году. А европейской команде астрономов пришлось два года вести наблюдения, чтобы отследить при помощи «Хаббла» еще одно полярное сияние- они получили изображение этого природного явления в 2014 году.

Поиск полярных сияний на Уране-дело непростое. Две попытки зафиксировать сияния в 1998 и 2005 годах окончились неудачами. Чтобы отследить их появления, ученым пришлось отталкиваться от наблюдений за солнечным ветром.(см. Приложение 11).

Полярное сияние на Нептуне

Нептун - наиболее удаленная планета, о которой мы мало что знаем. Лучшее изображение Нептуна было получено в 1989 году во время пролета космического аппарата НАСА Вояджер-2.

Вояджер-2 обнаружил магнитного поле Нептуна, отличающее от земного. Из-за сложного магнитного поля Нептуна, полярные сияния являются чрезвычайно сложными процессами, которые происходят в широких регионах планеты, а не только рядом с магнитными полюсами. Полярные сияния на Нептуне слабые и оцениваются в 50 млн. ватт, по сравнению с 100 млрд. ватт на Земле.( см. Приложение 12).

5.Новое открытие полярного сияния

22 марта 2018 года я увидела в новостях, что Астроном-любитель помог NASA открыть новый вид полярного сияния.

В июле 2016 года канадский астрофотограф-любитель Нотани Бурасса обнаружил на небе необычное сияние. С Земли наблюдалась тонкая дуга фиолетово-белого цвета и неустойчивая структура зеленого цвета. Новое свечение назвали Steve.

Обычно Steve появляются перед геомагнитными бурями. Дуга появляется ближе к полуночи и ее можно видеть примерно в течение часа. Дугу на небе в 2015-2016 годах также фиксировал комплекс наземных камер различных научных миссий.

Наблюдения за Steve из космоса показали необычный уровень повышения электронной температуры и падение электронной плотности в ионосфере. В то же время наблюдается выраженный поток ионов на запад. Механизм генерации Steve до конца пока не ясен.

С середины XX века ученые выступали за создание глобальной сети из наблюдателей-добровольцев. Реализовать этот проект удалось только в последние два десятка лет. Это открытие было сделано в рамках работы проекта NASA Aurorasaurus. Благодаря этому проекту ученые-любители могут сообщать о своих открытиях через соцсети и форумы.(см. Приложение 13).

6.Макет полярного сияния Земли

8)Закрепила светодиодную ленту на планете (см. Приложение 18).

9)Получила макет полярного сияния на Земле (см. Приложение 19).

Заключение

Я узнала, что такое полярное сияние. Полярное сияние -- это свечение верхних слоёв атмосфер планеты.

Рассмотрев основные типы и формы, я могу сделать вывод, что полярные сияния отличаются большим разнообразием. Образование искусственных полярных сияний, это уникальный эксперимент, проведенный в лаборатории. И который в дальнейшем так же успешно был перенесён в естественную среду.

Изучив активность, я узнала, что причиной возникновения полярного сияния являются процессы, происходящие на Солнце.

Привела пример нового открытия полярного сияния. Из которого видно, что простой человек может помочь в научных исследованиях.

На основе полученных знаний создала макет полярного сияния Земли.

Список литературы

Список Интернет-ресурсов

1. https://www.skyscanner.ru/news/10-luchshikh-mest-gde-mozhno-uvidet-severnoe-siyanie-v-rossii-i-za-granitsei

2. https://studwood.ru/1656943/matematika_himiya_fizika/formy_polyarnyh_siyaniy

3.http://spacelab.mininuniver.ru/wt/index.php/%D0%98%D1%81%D0%BA%D1%83%D1%81%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D0%BE_%D1%81%D0%BE%D0%B7%D0%B4%D0%B0%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D0%B5_%D0%BF%D0%BE%D0%BB%D1%8F%D1%80%D0%BD%D1%8B%D0%B5_%D1%81%D0%B8%D1%8F%D0%BD%D0%B8%D1%8F

4. https://planetologia.ru/saturn/39-saturns-auroras

5. https://russian.rt.com/science/article/378243-polyatnoe-siyanie-uran-habbl

6. https://v-kosmose.com/epicheskie-polyarnyie-siyaniya-na-obektah-solnechnoy-sistemyi/

7. https://news.sputnik.ru/nauka/414fc89e7884f122e2b37e00107456fe9fcae8b4

Приложение

Приложение 1. Свечение Земли

Приложение 2. Лентовидное полярное сияние

Приложение 3. Диффузное полярное сияние

Приложение 4. Лучевое полярное сияние

Приложение 5.Светско-французский эксперимент АРАКС

Приложение 6.Активность полярных сияний

Приложение 7. Полярное сияние на Земле

Приложение 8. Полярное сияние на Марсе

Приложение 9. Полярное сияние на Юпитере

Приложение 10. Полярное сияние на Сатурне

Приложение 11. Полярное сияние на Уране

Приложение 12. Полярное сияние на Нептуне

Приложение 13.Новый вид полярного сияния

Приложение 14.

Приложение 15.

Приложение 16

Приложение 17

Размещено на Allbest.ru

Приложение 18.

Приложение 19.