Место Солнца в нашей галактике
Виды солнечного излучения, влияние на жизнь Земли. Возраст Солнца, его устройство и процессы в его недрах. Температура фотосферы и ее функции. Размеры хромосферы, химический состав Солнца и его источник энергии. Солнечные пятна – признак его активности.
| Рубрика | Астрономия и космонавтика |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 27.07.2010 |
| Размер файла | 1,1 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
21
Содержание
- Введение
- 1. Общие сведения о Солнце
- 2. Звезда по имени Солнце
- 2.1 Строение солнца
- 2.2 Термоядерные реакции
- 2.3 Солнечные пятна
- 2.4 Солнечный ветер
- 2.5 Полярные сияния
- Заключение
- Список использованной литературы
Введение
Солнце - ближайшая к нам звезда. Солнце освещает и согревает нашу планету. Без его энергии была бы не возможна жизнь на нашей планете, не только человеку, но и всей флоре и фауне, которые нас окружают. Солнце - главный источник энергии, питающий происходящие на Земле процессы.
Но не только тепло и свет получает Земля от Солнца. Различные виды солнечного излучения и потоки частиц постоянно оказывают влияние на жизнь нашей планеты. Сведения о влиянии магнитного поля на организм человека имелись и в глубокой древности. Сейчас установлено, что магнитное поле, затормаживает условные и безусловные рефлексы, меняет состав крови.
Только очень малая часть заряженных частиц из межпланетного пространства попадает в атмосферу Земли - остальные отклоняет, или задерживает геомагнитное поле. Но и их энергии достаточно для того, чтобы вызвать полярные сияния и возмущения магнитного поля нашей планеты. Кроме влияния на биосферу Солнце влияет на многие геомагнитные процессы. Магнитные бури вызывают не только отклонение магнитной стрелки, появляется серьезная опасность для космонавтов, находящихся на орбите, искусственным спутникам земли, но и сбои в системах сотовой связи, навигации, влияет на различные приборы, а в нашу эпоху, когда мы не можем уже обойтись без них, это может привести к локальным, или того хуже глобальным техногенным бедствиям.
Возраст Солнца - приблизительно 4,5 миллиарда лет. Процессы, происходящие в нем начиная с рождения, исчерпали приблизительно половину водорода, содержавшегося в ядре. Оно продолжит излучать "мирно" еще около 5 миллиардов лет, но, в конечном счете, водородное топливо будет исчерпано. Это приведет к радикальным переменам, в результате которых, как это ни банально по звездным стандартам, произойдет полное разрушение Земли.
Все вышесказанное обосновывает актуальность выбранной темы.
Цель данной работы: узнать том, как устроено Солнце, почему оно светит, какие процессы происходят в его недрах, что можно увидеть на Солнце и т.д.
Работа состоит из введения, двух глав, заключения и списка использованных источников. Общий объем работы ____ страниц.
1. Общие сведения о Солнце
Солнце - ближайшая к нам звезда. Расстояние до него по астрономическим меркам невелико: лишь 8 минут идет свет от Солнца до Земли. Но как повезло нам, жителям Земли! Солнце - это звезда, около которой смогла сформироваться планетная система, на третьей планете которой - Земле - возникла жизнь.
Солнце - звезда, которая светит достаточно равномерно на протяжении миллионов лет, что доказано современными биологическими исследованиями остатков сине-зеленых водорослей. Если бы температура поверхности Солнца изменилась всего на 10%, жизнь на Земле, вероятно, была бы уничтожена.
Солнце - звезда класса G2, одна из более чем 100 миллиардов звезд нашей Галактики. Солнце - самый большой объект Солнечной системы, содержащий 99.8% массы всей Солнечной системы. На сегодняшний день 75% массы Солнца составляет водород и 25% - гелий (по числу атомов - 92.1% водорода и 7.8% гелия), остальные элементы составляют только 0.1%. Это соотношение медленно изменяется благодаря тому, что в ядре происходит превращение водорода в гелий.
Расположение Солнца в нашей галактике - Млечный путь. В окрестностях Солнца удается проследить участки двух спиральных ветвей, удаленных от нас примерно на 3 000 световых лет. По созвездиям, где обнаруживаются эти участки, их, называют рукавом Стрельца и рукавом Персея. Солнце находится почти посередине между этими спиральными ветвями. Правда, сравнительно близко (по галактическим меркам) от нас, в созвездии Ориона, проходит еще одно, не столь явно выраженная ветвь, считающаяся ответвлением одного из основных спиральных рукавов Галактики.
Расстояние от Солнца до центра Галактики составляет 23 - 28 тысяч световых лет, что составляет примерно 7 - 9 тысяч парсек. Это говорит о том, что Солнце располагается между центром и краем диска Галактики. Вместе со всеми близкими звездами Солнце вращается вокруг центра Галактики со скоростью 200 - 220 километров в секунду, совершая один оборот примерно за 200 миллионов лет. Значит, за все время своего существования Земля облетела вокруг центра Галактики не более 30 раз. Скорость вращения Солнца вокруг центра Галактики практически совпадает с той скоростью, с которой в данном районе движется волна уплотнения, формирующая спиральный рукав. Такая ситуация в общем неординарна для Галактики: спиральные ветви вращаются с постоянной угловой скоростью, как спицы колеса, а движение звезд подчиняется совершенно иной закономерности. Поэтому почти все звездное население диска то попадает внутрь спиральных ветвей, то выходит из них. Единственное место, где скорости звезд и рукавов совпадают, - это так называемая коротационная окружность. Именно вблизи нее и располагается Солнце.
Для Земли это обстоятельство крайне благоприятно. Ведь в спиральных ветвях происходят бурные процессы, порождающие мощное излучение, губительное для всего живого. И никакая атмосфера не могла бы от него защитить. Но наша планета существует в относительно спокойном месте Галактики и в течение сотен миллионов и миллиардов лет не испытывала катастрофического влияния космических катаклизмов. Может быть, именно поэтому на Земле могла сохраниться жизнь. Долгое время положение Солнца среди звезд считалось самым заурядным. Сегодня мы знаем, что это не так: в известном смысле оно привилегированное. И это нужно учитывать, рассуждая о возможности существования жизни в других частях нашей Галактики. Солнце (и Солнечная система) движется со скоростью 20 км/с в направлении к границе созвездий Лиры и Геркулеса. Это объясняется местным движением внутри ближайших звезд. Эта точка называется апексом движения Солнца, ее координаты б ? 18h, д ? +30°. В точке противоположной апексу - антиапекс - пересекаются направления собственных скоростей ближайших к Солнцу звезд.
Движения ближайших к Солнцу звезд происходят с небольшой скоростью, это не мешает им участвовать в обращении вокруг галактического центра. Солнечная система участвует во вращении вокруг центра Галактики со скоростью около 220 км/с. Это движение происходит в направлении созвездия Лебедя. Период обращения Солнца вокруг галактического центра около 220 млн. лет.
Расстояние от Земли до Солнца составляет почти 150 млн. км. Легко написать это число, но представить себе такое большое расстояние трудно. Быстрее всего в природе распространяется свет. Он идет со скоростью 300 тыс. км/сек. В течение одной секунды свет может почти восемь раз обойти вокруг Земли. При такой громадной скорости свету все же требуется больше 8 минут, чтобы дойти к нам от Солнца.
Чтобы составить шар, равный по объему Солнцу, нужно взять 1 301 000 таких шаров, как наша Земля. Представьте себе большой арбуз и зернышко пшена - это и даст вам понятие о сравнительных размерах Солнца и нашей планеты.
Изучая движение планет под действием притяжения Солнца, астрономы определили массу Солнца. Она оказалась почти в 333 400 раз больше массы Земли. Сопоставьте это число с числом 1 301 000, которое представляет объем Солнца сравнительно с объемом земного шара. Это показывает, что Солнце состоит из вещества, почти в 4 раза менее плотного, чем Земля. Средняя плотность Земли по отношению к воде 5,5, а Солнца - 1,4 и тем не менее масса Солнца чрезвычайно велика. Если даже взять все планеты вместе с их спутниками, то окажется, что общая их масса почти в 750 раз меньше массы одного Солнца.
На небе мы наблюдаем Солнце в виде диска сравнительно небольшого размера. Происходит это потому, что земля вращается вокруг Солнца не по кругу, а по вытянутому овалу - эллипсу то, удаляясь, то, приближаясь к нему. Наблюдение отдельных деталей на поверхности Солнца и измерение смещений спектральных линий на самом краю лимба говорят о вращении солнечного вещества вокруг оси. Как и на земле на Солнце есть экватор - плоскость, проходящая через центр Солнца и перпендикулярная оси его вращения. Он находиться под углом 7є15ґ по отношению к плоскости эклиптики (эклиптика - годовой путь солнца по небесной сфере). Угол между плоскостью экватора и направлением, на какую либо точку солнечной поверхностью называется гелиографической широтой. Угол между плоскостью центрального меридиана (меридиан - прошедшего через восходящий узел Солнечного экватора на эклиптике в средний гринвичский полдень 01.01.1854 г) и плоскостью меридиана какой либо точки называется гелиографической долготой. Зная же расстояние от нас до Солнца и угол, под которым виден диск Солнца, можно вычислить действительный его диаметр. Солнечный диаметр оказывается в 109 раз больше диаметра земного шара.
Вращение солнца обладает одной замечательной особенностью - его угловая скорость убывает с удалением от экватора. То есть различные пояса солнца вращаются с различной скоростью, быстрее всего солнце вращается у экватора, а медленнее всего у полюсов. Так как Солнце вращается с различными скоростями, мы не можем связать систему гелиографических координат со всеми точками его поверхности. Условно гелиографические меридианы связывают с точками, имеющими широты ±16є. Для этой широты сидерический период составляет 25,38 суток, а синодический 27,38 суток.
Впервые вращение Солнца наблюдал Галилей по движению пятен по поверхности. Различные зоны Солнца вращаются вокруг оси с различными периодами. Так точки на экваторе имеют период около 25 суток, на широте 40° период вращения равен 27 суток, а вблизи полюсов - 30 суток. Это доказывает, что Солнце вращается не как твердое тело, скорость вращения точек на поверхности Солнца уменьшается от экватора к полюсам.
От Солнца мы получаем очень много тепла и света. А зная, на каком громадном расстоянии оно находится от нас, можно заключить, каким же горячим оно должно быть. При помощи особых приборов ученым удалось определить, что температура на поверхности Солнца достигает 6000°. Вследствие такой высокой температуры Солнце не может быть ни в твердом, ни в жидком состоянии. Солнце - это колоссальный шар, состоящий из раскаленных газов, в центре которого температура достигает 20 млн. градусов. Раскаленные солнечные газы находятся в постоянном движении
2. Звезда по имени Солнце
2.1 Строение солнца
Солнце - раскаленный газовый шар, температура в центре которого очень высока, настолько, что там могут происходить ядерные реакции. В центре Солнца температура достигает 15 миллионов градусов, а давление в 200 миллиардов раз выше, чем у поверхности Земли. Газ сжат здесь до плотности около 1,5105 кг/м3 (тяжелее железа).
Солнце - сферически симметричное тело, находящееся в равновесии. Плотность и давление быстро нарастают вглубь; рост давления объясняется весом всех вышележащих слоев. В каждой внутренней точке Солнца выполняется условие гидростатического равновесия. Это означает, что давление на любом расстоянии от центра уравновешивается гравитационным притяжением.
В центральной области с радиусом примерно в треть солнечного - ядре - происходят ядерные реакции. Затем через зону лучистого переноса энергия излучением переносится из внутренних областей Солнца к поверхности. И фотоны, и нейтрино рождаются в зоне ядерных реакций в центре Солнца. Но если нейтрино очень слабо взаимодействуют с веществом и мгновенно свободно покидают Солнце, то фотоны многократно поглощаются и рассеиваются до тех пор, пока не достигнут внешних, более прозрачных слоев атмосферы Солнца, которую называют фотосферой. Пока температура высока - больше 2 миллионов градусов, - энергия переносится лучистой теплопроводностью, то есть фотонами. Зона непрозрачности, обусловленная рассеянием фотонов на электронах, простирается примерно до расстояния 2/3R радиуса Солнца. При понижении температуры непрозрачность сильно возрастает, и диффузия фотонов длится около миллиона лет.
Примерно с расстоянии 2/3R находится конвективная зона. В этих слоях непрозрачность вещества становится настолько большой, что возникают крупномасштабные конвективные движения. Здесь начинается конвекция, то есть перемешивание горячих и холодных слоев вещества. Аналогичный процесс происходит в кипящей воде. Время подъема конвективной ячейки сравнительно невелико - несколько десятков лет.
Температура поверхности Солнца, называемой фотосферой, составляет примерно 5800 К. В фотосфере образуется видимое излучение Солнца, имеющее непрерывный спектр. Плотность вещества на нижней границе фотосферы 510-7 г/см3, тогда как на верхней границе она в тысячу раз меньше (атмосфера Земли у поверхности более плотна). "Видимая" поверхность Солнца определяется той глубиной в атмосфере, ниже которой она практически непрозрачна. За эту поверхность условно принимают уровень, на котором при наблюдении сверху оптическая толщина на длине волны = 500 нм достигает единицы. Он него отсчитывают высоту в атмосфере.
На поверхности Солнца можно разглядеть много деталей. Вся фотосфера Солнца состоит из светлых зернышек, пузырьков. Эти зернышки называются гранулами. Размеры гранул невелики, 1000-2000 км (около 1" дуги), расстояние между ними - 300-600 км. На Солнце наблюдается одновременно около миллиона гранул. Каждая гранула существует несколько минут. Гранулы окружены темными промежутками, как бы сотами. В гранулах вещество поднимается, а вокруг них - опускается. Грануляция - проявление конвекции в более глубоких слоях Солнца. Гранулы создают общий фон, на котором можно наблюдать несравненно более масштабные образования, такие, как протуберанцы, факелы, солнечные пятна и др.
Над фотосферой находится небольшая область, называемая хромосферой. Хромосфера Солнца видна только в моменты полных солнечных затмений. Луна полностью закрывает фотосферу, и хромосфера вспыхивает, как небольшое кольцо ярко-красного цвета, окруженное жемчужно-белой короной. Наиболее яркую ее часть принято называть внутренней короной. Она удалена от поверхности Солнца на расстояние не более одного радиуса. Внешняя корона Солнца имеет протяженные границы. Хромосфера получила свое название именно из-за этого явления (греч. "окрашенная сфера").
Размеры хромосферы 10-15 тысяч километров, а плотность вещества в сотни тысяч раз меньше, чем в фотосфере. Температура в хромосфере быстро растет, достигая в верхних ее слоях десятков тысяч градусов. Рост температуры объясняется воздействием магнитных полей и волн, проникающих в хромосферу из зоны конвективных движений. Здесь нагрев происходит, как в микроволновой печи, только гигантских размеров.
На краю хромосферы наблюдаются выступающие язычки пламени - хромосферные спикулы, представляющие собою вытянутые столбики из уплотненного газа. Температура этих струй выше, чем температура фотосферы.
Во время полного солнечного затмения можно получить спектр хромосферы, который называется спектр вспышки. Он состоит из ярких эмиссионных линий водорода бальмеровской серии, гелия, ионизированного кальция и других элементов, которые внезапно вспыхивают во время полной фазы затмения.
Самая внешняя, самая разреженная и самая горячая часть солнечной атмосферы - корона. Она прослеживается от солнечного лимба до расстояний в десятки солнечных радиусов и видима только во время затмений. Температура короны более чем 1 000 000 K.
Несмотря на сильное гравитационное поле Солнца, это возможно благодаря огромным скоростям движения частиц, составляющих корону. Корона имеет температуру около миллиона градусов и состоит из высокоионизированного газа. Возможно, причиной такой высокой температуры являются поверхностные выбросы солнечного вещества в виде петель и арок. Миллионы колоссальных фонтанов переносят в корону вещество, нагретое в глубинных слоях Солнца.
Важной особенностью короны является ее лучистая структура. Корональные лучи имеют самую разнообразную форму. С одиннадцатилетним циклом Солнца меняется общий вид солнечной короны. В эпоху минимума корона имеет округлую форму, она как бы "причесана". В эпоху максимума корональные лучи раскинуты во все стороны.
2.2 Термоядерные реакции
Что же дает солнцу такую колоссальную энергию? С развитием науки приходили все новые и новые гипотезы. Самой вероятной гипотезой оказалась гипотеза синтеза элементов в результате ядерных реакций в недрах звезд. В 1935 году Ханс Бете выдвинул гипотезу, что источником солнечной энергии может быть термоядерная реакция превращения водорода в гелий. Именно за это Бете получил Нобелевскую премию в 1967 году.
Химический состав Солнца примерно такой же, как и у большинства других звезд. Примерно 75% - это водород, 25% - гелий и менее 1% - все другие химические элементы (в основном, углерод, кислород, азот и т.д.). Сразу после рождения Вселенной "тяжелых" элементов не было совсем. Все они, т.е. элементы тяжелее гелия и даже многие альфа-частицы, образовались в ходе "горения" водорода в звездах при термоядерном синтезе. Характерное время жизни звезды типа Солнца десять миллиардов лет.
Основной источник энергии - протон-протонный цикл - очень медленная реакция (характерное время 7,9109 лет), так как обусловлена слабым взаимодействием. Ее суть состоит в том, что из четырех протонов получается ядро гелия. При этом выделяются пара позитронов и пара нейтрино, а также 26,7 МэВ энергии. Количество нейтрино, излучаемое Солнцем за секунду, определяется только светимостью Солнца. Поскольку при выделении 26,7 МэВ рождается 2 нейтрино, то скорость излучения нейтрино: 1,81038 нейтрино/с.
Прямая проверка этой теории - наблюдение солнечных нейтрино. Нейтрино высоких энергий (борные) регистрируются в хлор-аргонных экспериментах (эксперименты Дэвиса) и устойчиво показывают недостаток нейтрино по сравнению с теоретическим значением для стандартной модели Солнца. Нейтрино низких энергий, возникающие непосредственно в рр-реакции, регистрируются в галлий-германиевых экспериментах; их также "не хватает".
По некоторым предположениям, если нейтрино имеют отличную от нуля массу покоя, возможны осцилляции (превращения) различных сортов нейтрино (эффект Михеева-Смирнова-Вольфенштейна) (существует три сорта нейтрино: электронное, мюонное и тауонное нейтрино). Т.к. другие нейтрино имеют гораздо меньшие сечения взаимодействия с веществом, чем электронное, наблюдаемый дефицит может быть объяснен, не меняя стандартной модели Солнца, построенной на основе всей совокупности астрономических данных.
Каждую секунду Солнце перерабатывает около 600 миллионов тонн водорода. Запасов ядерного топлива хватит еще на пять миллиардов лет, после чего оно постепенно превратится в белый карлик. Центральные части Солнца будут сжиматься, разогреваясь, а тепло, передаваемое при этом внешней оболочке, приведет к ее расширению до размеров, чудовищных по сравнению с современными: Солнце расширится настолько, что поглотит Меркурий, Венеру и будет тратить "горючее" в сто раз быстрее, чем в настоящее время. Это приведет к увеличению размеров Солнца; наша звезда станет красным гигантом, размеры которого сравнимы с расстоянием от Земли до Солнца! Жизнь на Земле исчезнет или найдет пристанище на внешних планетах.
Мы, конечно, будем заранее поставлены в известность о таком событии, поскольку переход к новой стадии займет примерно 100-200 миллионов лет. Когда температура центральной части Солнца достигнет 100 000 000 К, начнет сгорать и гелий, превращаясь в тяжелые элементы, и Солнце вступит в стадию сложных циклов сжатия и расширения. На последней стадии наша звезда потеряет внешнюю оболочку, центральное ядро будет иметь невероятно большую плотность и размеры, как у Земли. Пройдет еще несколько миллиардов лет, и Солнце остынет, превратившись в белый карлик.
2.3 Солнечные пятна
Пятна на Солнце - очевидный признак его активности. Это более холодные области фотосферы, поэтому на ярком фоне фотосферы они кажутся темнее. Образование пятен связано с магнитным полем Солнца. Небольшие пятна имеют в поперечнике несколько тысяч километров. Размеры крупных пятен достигают 100 000 км; такие пятна существуют около месяца. Они обусловлены сложными и пока не очень хорошо понятыми взаимодействиями Солнечного магнитного поля.
Недавние данные, полученные с помощью космического корабля Ulysses, показывают, что потоки солнечного ветра, испускаемые полярными областями, имеют скорости (750 километров в секунду), почти в два раза превышающие скорости потоков, испускаемых областями более низких широт. Состав солнечного ветра от разных областей также различается. Солнечная активность непостоянна. Существовал период очень низкой активности Солнечных пятен во второй половине 17 века, который совпал по времени с аномально холодным периодом в северной Европе, иногда называемым малым ледниковым периодом. Со времени формирования Солнечной системы излучение Солнца увеличилось примерно на 40%.
Впервые пятна на Солнце в телескоп наблюдал Галилей в 1610 году. Но и до него астрономы уже наблюдали невооруженным глазом наиболее крупные группы пятен. Так, в Никоновской летописи в 1365 и 1371 годах наблюдались "бысть знамение в Солнце, места черны по Солнцу аки гвозди…".
Солнечные пятна имеют внутреннюю структуру: более темную центральную часть - ядро - и окружающую ее полутень. Солнечные пятна часто образуют группы, которые могут занимать значительную площадь на солнечном диске. Так, 18 сентября 2000 года была зарегистрирована группа пятен, общая площадь которой равнялась 6,5 миллиардам км2. На этой территории поверхность земного шара поместится целых 13 раз.
Установлено, что пятна - места выхода в атмосферу сильных магнитных полей. Поля уменьшают поток энергии, исходящий из ядра, поэтому в месте их выхода на поверхность температура падает. Пятна обычно возникают группами.
Пятна на Солнце часто бывают окружены светлыми зонами, называемыми факелами. Они горячее атмосферы примерно на 2000 К и имеют ячеистую структуру (величина каждой ячейки - около 30 тысяч километров). Часто встречаются факельные поля, внутри которых пятен нет.
Факелы образуются в результате конвекции из глубоких слоев Солнца. Они существуют недели и месяцы. В некоторых факельных полях между гранулами появляется черная точка, она начинает быстро расти и на следующий день превращается в пятно с резкой границей. Через 3-4 дня вокруг пятна образуется полутень. К десятому дню площадь пятна достигает максимума, после этого оно начинает уменьшаться и, наконец, исчезает. В группе пятен сначала исчезают самые мелкие пятна. Недалеко от пятен протягиваются темные нити длиной вплоть до сотен тысяч километров. Они представляют собой зоны нулевого магнитного поля и отделяют регионы с противоположной полярностью.
После семнадцатилетних наблюдений Генрих Швабе установил, что количество пятен на Солнце с течением времени меняется. В годы минимума пятен на поверхности Солнца может не быть совсем, в годы максимума их число измеряется десятками. Максимумы и минимумы чередуются в среднем каждые 11 лет (от 7 до 17 лет), последний максимум солнечной активности был в 2000 году. В начале 2005 года уровень активности Солнца возрос в два раза по сравнению с предыдущим годом. Это говорит о повышенной активности Солнца (вне одиннадцатилетнего цикла). Возможно, существуют и более длительные циклы солнечной активности.
В период минимума солнечной активности пятна появляются в средних широтах, в периоды максимума - около экватора. Около полюсов пятна практически не наблюдаются. В начале одиннадцатилетнего цикла солнечной активности большая часть пятен расположена на широтах от 20° до 30° (закон Шперера). В начале ХХ века Д. Хейл обнаружил, что магнитные полярности первых ведущих пятен и хвостовых пятен в северном и южном полушариях Солнца противоположны и меняются полюсами в каждом новом цикле. Поэтому полный цикл солнечной активности происходит в течение 22 лет.
Цикл активности солнечных пятен имеет прямое отношение к земному климату. У некоторых деревьев толщина колец имеет одиннадцатилетний цикл. В конце XVII - начале XVIII века, когда пятен практически не было, в Европе стояла очень холодная погода.
2.4 Солнечный ветер
Изучение истории Земли показывает, что наша планета в течение миллиардов лет получала от Солнца столько же тепла и света, сколько получает и теперь. Это значит, что за это время количество тепла и света, излучаемого Солнцем, существенно не менялось. Но все изменения, которые происходят в поверхностных слоях Солнца, отражаются на явлениях, происходящих на Земле. Солнце является источником постоянного потока частиц. Нейтрино, электроны, протоны, альфа-частицы, а также более тяжелые атомные ядра все вместе составляют корпускулярное излучение Солнца. Значительная часть этого излучения представляет собой более или менее непрерывное истечение плазмы, так называемый солнечный ветер, являющийся продолжением внешних слоев солнечной атмосферы - солнечной короны. Вблизи Земли его скорость составляет обычно 400-500 км/с. Поток заряженных частиц выбрасывается из Солнца через корональные дыры - области в атмосфере Солнца с открытым в межпланетное пространство магнитным полем.
Первые измерения солнечного ветра произведены в 1959 году на АМС "Луна-9". В 1962 году "Маринер-2", направлявшийся к Венере, произвел наблюдения солнечного ветра и получил следующие результаты: скорость солнечного ветра изменялась в границах от 350 м/с до 800 м/с, средняя концентрация солнечного ветра 5,4 иона на 1 см3, ионная температура 160 000 К. Средняя напряженность магнитного поля 610-5 эрстед.
Солнце вращается с периодом 27 суток. Траектории движения частиц солнечного ветра, движущихся вдоль линий индукции магнитного поля, имеют спиральную структуру, обусловленную вращением Солнца. В результате вращения Солнца геометрической формой потока солнечного ветра будет архимедова спираль, напоминающая форму струи воды из садового шланга, вращающегося вокруг оси.
Под воздействием солнечного ветра хвосты комет всегда направлены в сторону от Солнца. Космический аппарат "Вояджер" обнаружил солнечный ветер даже за орбитой Плутона. Фактически, мы живем в образованной солнечным ветром гигантской гелиосфере, хоть и защищены от нее магнитным полем Земли.
Солнце - мощный источник радиоизлучения. В межпланетное пространство проникают сантиметровые радиоволны, которые излучает хромосфера, и более длинные волны, излучаемые короной. Если в видимых лучах Солнце излучает сравнительно стабильно (изменения происходят на доли процента), то в радиодиапазоне излучение может изменяться в сотни и даже тысячи раз. Радиоизлучение Солнца имеет две составляющие - постоянную и переменную. Постоянная составляющая характеризует радиоизлучение спокойного Солнца. Солнечная корона излучает радиоволны как абсолютно черное тело с температурой T = 106 К. Переменная составляющая радиоизлучения Солнца проявляется в виде всплесков, шумовых бурь. Шумовые бури длятся от нескольких часов до нескольких дней. Через 10 минут после сильной солнечной вспышки радиоизлучение Солнца возрастает в тысячи и даже миллионы раз по сравнению с радиоизлучением спокойного Солнца и длится от нескольких минут до нескольких часов. Это радиоизлучение имеет нетепловую природу.
Солнечный ветер очень важное для ученых явление, так как он оказывает огромное влияние на биосферу земли, на кометы и на другие тела солнечной системы. Могут вызывать различные эффекты на Земле: от колебаний в линиях электропередач и радиопомех до северного полярного сияния.
2.5 Полярные сияния
Полярные сияния - это свечение в верхних слоях атмосферы, имеющее либо размытые (диффузные) формы, либо вид корон или занавесей (драпри), состоящих из многочисленных отдельных лучей. Сияние обычно бывают красного или зеленого цвета. Самые мощные и высокие полярные сияния наблюдаются не только в северных и средних широтах, но даже в тропиках. Полярное сияние в первом приближении представляет собой электрическое свечение в стратосфере. Полярные сияния являются следствием вторжения в земную атмосферу заряженных частиц солнечного ветра - корпускул. Магнитное поле Земли, искривляет траектории заряженных частиц солнечного ветра, направляя их на магнитные полюса планеты. Сталкиваясь с различными атомами земной атмосферы - кислорода и азота - отрывают электроны от атомов газа (ионизируют его), после чего электрическое поле возникших ионов притягивает электроны обратно и, в результате возвращения электронов к ионам и восстановления нейтральных исходных молекул, газ начинает светиться, и мы видим полярные сияния.
В основном полярные сияния происходят на высотах 100-115 км, но иногда они наблюдаются как гораздо ниже, до 70 км, так и выше на высоте до 300 км. Были зарегистрированы полярные сияния даже на высоте 1000 км. Заметим для сравнения, что серебристые облака наблюдаются на высоте около 80 км, а метеоры образуются на высотах 50-150 км. Виды и формы полярных сияний бывают самыми различными. Вид полярных сияний зависит от различных факторов, таких как интенсивность корпускулярного потока, высота сияния и так далее. Высота полярных сияний определяется по параллаксу. Для этого одновременно проводят наблюдения за сиянием из нескольких точек и на каждой определяют его положение относительно звезд и созвездий. Скорость и энергия корпускул вторгающихся в земную атмосферу составляет порядка 100 КэВ (килоэлектронвольт). Полярные сияния принимают самые разнообразные формы; их более детальную классификацию можно провести на основе их структуры и характера активности. Довольно часто наблюдению доступна лишь верхняя часть сияния, возникающая над горизонтом в направлении на полюс, а это затрудняет распознавание самого полярного сияния. Так, разрозненные "клочки" полярных сияний можно ошибочно принять за отдельные облака, а пелену и вершины "арок" сияния спутать с туманом. Однако в отличие от облаков и тумана полярные сияния не закрывают звезд.
Чаще всего полярные сияния наблюдаются в годы максимумов пятен на Солнце. Еще 200 лет назад М.В. Ломоносов, сам много раз любовавшийся этими красочными воздушными занавесами, правильно подошел к пониманию природы полярных сияний. Он писал: "Весьма вероятно, что северные сияния рождаются от происшедшей на воздухе электрической силы". Замечено еще, что в годы максимума солнечных пятен на Земле бывает больше гроз. В этом также проявляется действие потоков заряженных электричеством частиц, выбрасываемых Солнцем.
Очень важно знать, как изменения на Солнце влияют на перемену погоды и на радио. Для этого в России и в других странах созданы так называемые Службы Солнца. С запуском искусственных спутников Земли представилась возможность исследовать солнечное излучение при помощи приборов, помещенных в спутниках для улавливания тех лучей, которые поглощаются нашей атмосферой и не доходят до земли.
Заключение
Таким образом, завершая работу, подведем некоторые итоги.
Солнце - это не заурядный желтый карлик, это звезда, которая образовалась после взрывов сверхновых.
Солнце является центром нашей планетной системы, в которую кроме него входят 9 больших планет, несколько десятков спутников планет, несколько тысяч астероидов (малых планет), кометы, метеорные тела, межпланетные пыль и газ.
Расстояние от Земли до Солнца составляет почти 150 млн. км. Солнечный диаметр оказывается в 109 раз больше диаметра земного шара. Температура на поверхности Солнца достигает 6000°. Вследствие такой высокой температуры Солнце не может быть ни в твердом, ни в жидком состоянии. Солнце - это колоссальный шар, состоящий из раскаленных газов, которые находятся в постоянном движении.
Иногда на Солнце появляются сравнительно большие темные пятна и группы пятен. Перемещение таких пятен от одного края диена Солнца к противоположному краю дало возможность установить, что солнечный шар вращается. По скорости движения пятен удалось определить период вращения Солнца. При этом оказалось, что различные зоны Солнца вращаются с разной скоростью: на солнечном экваторе период вращения составляет 25 суток, а ближе к солнечным полюсам - больше 30 суток. На основании этого ученые сделали также вывод, что Солнце вращается, как газообразное, а не как твердое тело.
Ученые считают, что Солнце состоит из ядра, зоны лучистого переноса энергии, конвективной зоны и атмосферы. Самая внешняя, самая разреженная и самая горячая часть солнечной атмосферы - корона. Она прослеживается от солнечного лимба до расстояний в десятки солнечных радиусов.
Солнце испускает поток корпускул - представляющий собой продолжение расширяющейся солнечной короны; состоящей в основном из ядер атомов водорода и гелия, а также электроны. Эти частицы, попадая в земную атмосферу, вызывают возмущение магнитного поля Земли - магнитные бури и полярные сияния.
Человек, как часть биосферы планеты, испытывает на себе влияние Солнца в той же мере, что и остальной природный мир.
Список использованной литературы
1. Агекян Т.А. Звезды, галактики, метагалактика / Т.А. Агекян. - М., 1981.
2. Бакулин П.И. Курс общей астрономии / П.И. Бакулин, Э.В. Кононович, В.И. Мороз. - М., 1970.
3. Брей Р. Солнечные пятна / Р. Брей, Р. Лоухед. - М., 1967.
4. Воронцов-Вельяминов Б.А. Очерки о Вселенной / Б.А. Воронцов-Вельяминов. - М., 1976.
5. Общая астрономия. Солнечная система: Солнце. [Электронный ресурс] Режим доступа: http://www.astrolab.ru/cgi-bin/manager. cgi? id=0, свободный
6. Куликовский П.Г. Справочник любителя астрономии / П.Г. Куликовский. - М., 2002.
7. Шкловский И.С. Вселенная. Жизнь. Разум / И.С. Шкловский. - 7-е изд., доп. - М., 1989.
Подобные документы
Строение Солнечной системы. Солнце. Солнечный спектр. Положение Солнца в нашей Галактике. Внутреннее строение Солнца. Термоядерные реакции на Солнце. Фотосфера Солнца. Хромосфера Солнца. Солнечная корона. Солнечные пятна.
реферат [53,6 K], добавлен 10.09.2007Жизненный цикл Солнца, солнечный спектр, текущий возраст. Внутреннее строение Солнца: солнечное ядро; зона лучистого переноса. Конвективная зона Солнца. Атмосфера, фотосфера Солнца. Хромосфера и ее плотность. Корона как последняя внешняя оболочка Солнца.
реферат [26,5 K], добавлен 11.03.2011Полные солнечные затмения относятся к числу наиболее величественных и красивых явлений природы. Причина происхождения солнечного затмения. Полные, кольцеобразные и частные затмения Солнца. Значение теории полного затмения Солнца для современной науки.
реферат [725,8 K], добавлен 23.06.2010Роль Солнца в формировании общего теплового режима нашей планеты и ее атмосферы. Циклы солнечной активности, в результате которой на Земле происходят магнитные бури. Исследование А.Л. Чижевским влияния Солнца на человеческий организм и земную жизнь.
презентация [4,0 M], добавлен 06.12.2011Общие сведения о Солнце: характеристики, вращение, вид в телескоп, химический состав, внутренне строение, положение в Галактике. Эволюция Солнца и Солнечной системы. Фотосфера. Хромосфера. Корона. Циклы солнечной активности. Солнце и жизнь на Земле.
реферат [57,9 K], добавлен 23.02.2009Расположение и место во Вселенной планеты Солнца, ее происхождение и основные этапы развития. Природа солнечного света и его влияние на другие планеты и звезды Солнечной системы. Природа солнечных пятен. Особенности протекания и причины затмений Солнца.
реферат [18,7 K], добавлен 16.01.2010История создания и развития Солнечной Системы. Звезды и их возраст. Характеристика и строение Солнца, планет нашей системы. Астероидное кольцо и планеты Гиганты: Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун. Ледяной шар, вращающийся вокруг Солнца – Плутон и его спутник.
реферат [572,7 K], добавлен 30.01.2011Общая характеристика и особенности структуры Солнца, его значение в солнечной системе. Атмосфера Солнца, причины появления и характер пятен на его поверхности. Условия возникновения солнечных затмений. Циклы солнечной активности и их влияние на Землю.
презентация [676,9 K], добавлен 29.06.2010Солнце - источник жизни на земле. Солнечная атмосфера, состав Солнца. Современная наука о Солнце, источники его энергии. Происхождение Солнечных и Лунных затмений. Солнечно-земные связи. Солнечная активность и магнитные бури. Радиационные пояса Земли.
курсовая работа [474,5 K], добавлен 04.06.2009Светило нашей планетной системы. Солнце - предмет поклонения. Солнце как небесное тело. Приборы наблюдения за Солнцем. Солнечное излучение и его влияние на Землю. Роль Солнца в жизни Земли. Практическое использование солнечной энергии.
реферат [22,9 K], добавлен 30.11.2006
