Влияние Солнечной Активности На Биосферу Земли Реферат
Влияние Солнечной Активности На Биосферу Земли Реферат
Опубликовано Палтусов Алексей Дмитриевич
вкл 08.10.2014 - 9:25
Герасимов Владислав, Корнеев Владислав.
Исследовательская работа по физике на тему "Влияние солнечной активности"
Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
средняя общеобразовательная школа № 2 г. Вяземского
Вяземского муниципального района Хабаровского края
Герасимов Владислав, Корнеев Владислав
В настоящее время все больше людей нашей планеты осознают влияние солнечной активности на многие процессы, идущие на Земле, непосредственно определяющие условия жизни и здоровье людей. Так возникла идея исследовать влияние солнечной активности на Землю.
Предмет исследования : солнечная активность
Определить влияние солнечной активности на многие процессы, идущие на Земле, непосредственно определяющие условия жизни и здоровье людей.
Сопоставить пики солнечной активности с событиями, имеющими общественное значение в мировой истории.
Солнце – центральная и единственная звезда нашей Солнечной системы, вокруг которой обращаются другие объекты этой системы: планеты и их спутники, астероиды, метеороиды, кометы и космическая пыль. Масса Солнца составляет 99,8 % от суммарной массы всей Солнечной системы. Солнце состоит из водорода (~73 % от массы и ~92 % от объёма), гелия (~25 % от массы и ~7 % от объёма) и следующих, входящих в его состав в малых концентрациях, элементов: железа, никеля, кислорода, азота, кремния, серы, магния, углерода, неона, кальция и хрома. По спектральной классификации Солнце относится к типу G2V«жёлтый карлик».
Проходя сквозь атмосферу Земли, солнечное излучение теряет в энергии примерно 370 Вт/м², и до земной поверхности доходит только 1000 Вт/м² (при ясной погоде и когда Солнце находится в зените). Эта энергия может использоваться в различных естественных и искусственных процессах. Самая заметная вариация в видимом положения Солнца на небе – его колебание вдоль направления север – юг с амплитудой 47° (вызванное наклоном плоскости эклиптики к плоскости небесного экватора, равным 23,5°). Существует также другая компонента этой вариации, направленная вдоль оси восток – запад и вызванная увеличением скорости орбитального движения Земли при её приближении к перигелию и уменьшением – при приближении к афелию. Первое из этих движений (север – юг) является причиной смены времён года.
Земля проходит через точку афелия в начале июля и удаляется от Солнца на расстояние 152 млн км., а через точку перигелия – в начале января и приближается к Солнцу на расстояние 147 млн км. Видимый диаметр Солнца между этими двумя датами меняется на 3 процента. Поскольку разница в расстоянии составляет примерно 5 млн. км, то в афелии Земля получает примерно на 7% меньше тепла. Таким образом, зимы в северном полушарии немного теплее, чем в южном, а лето немного прохладнее.
Солнце – магнитноактивная звезда. Она обладает сильным магнитным полем, напряжённость которого меняется со временем, и которое меняет направление приблизительно каждые 11 лет, во время солнечного максимума. Вариации магнитного поля Солнца вызывают разнообразные эффекты, совокупность которых называется солнечной активностью и включает в себя такие явления как солнечные пятна, солнечные вспышки, вариации солнечного ветра и т. д., а на Земле вызывает полярные сияния в высоких и средних широтах и геомагнитные бури, которые негативно сказываются на работе средств связи, средств передачи электроэнергии, а также негативно воздействует на живые организмы, вызывая у людей головную боль и плохое самочувствие. Предполагается, что солнечная активность играет большую роль в формировании и развитии Солнечной системы. Она также оказывает влияние на структуру земной атмосферы.
Текущий возраст Солнца (точнее – время его существования на главной последовательности), оценённый с помощью компьютерных моделей звёздной эволюции, равен приблизительно 4,57 миллиарда лет. Звезда такой массы, как Солнце, должна существовать на главной последовательности в общей сложности примерно 10 миллиардов лет. Таким образом, сейчас Солнце находится примерно в середине своего жизненного цикла. На современном этапе в солнечном ядре идут термоядерные реакции превращения водорода в гелий. Каждую секунду в ядре Солнца около 4 миллионов тонн вещества превращается в лучистую энергию, в результате чего генерируется солнечное излучение и поток солнечных нейтрино.
Строение Солнца. В центре Солнца находится солнечное ядро. Фотосфера – это видимая поверхность Солнца, которая и является основным источником излучения. Солнце окружает солнечная корона, которая имеет очень высокую температуру, однако она крайне разрежена, поэтому видима невооружённым глазом только в периоды полного солнечного затмения.
Центральная часть Солнца радиусом примерно 150 000 километров, называется солнечным ядром, в которой идут термоядерные реакции. Плотность вещества в ядре составляет примерно 150 000 кг/м³ (в 150 раз выше плотности воды и в ~6,6 раз выше плотности самого тяжёлого металла на Земле — осмия), а температура в центре ядра – более 14 миллионов градусов. Анализ данных, проведённый миссией SOHO, показал, что в ядре скорость вращения Солнца вокруг своей оси значительно выше, чем на поверхности. В ядре осуществляется протонная термоядерная реакция, в результате которой из четырёх протонов образуется гелий-4. При этом каждую секунду в энергию превращаются 4,26 миллиона тонн вещества, однако эта величина ничтожна по сравнению с массой Солнца – 2·10 27 тонн.
Над ядром, на расстояниях около 0,2 – 0,7 радиуса Солнца от его центра, находится зона лучистого переноса, в которой отсутствуют макроскопические движения, энергия переносится с помощью переизлучения фотонов.
Ближе к поверхности Солнца возникает вихревое перемешивание плазмы, и перенос энергии к поверхности совершается преимущественно движениями самого вещества. Такой способ передачи энергии называется конвекцией, а подповерхностный слой Солнца, толщиной примерно 200 000 км, где она происходит – конвективной зоной. По современным данным, её роль в физике солнечных процессов исключительно велика, так как именно в ней зарождаются разнообразные движения солнечного вещества и магнитные поля.
Фотосфера (слой, излучающий свет) достигает толщины ~320 км и образует видимую поверхность Солнца. Из фотосферы исходит основная часть оптического (видимого) излучения Солнца, излучение же из более глубоких слоёв до неё уже не доходит. Температура в фотосфере достигает в среднем 5800 К. Здесь средняя плотность газа составляет менее 1/1000 плотности земного воздуха, а температура по мере приближения к внешнему краю фотосферы уменьшается до 4800 К. Водород при таких условиях сохраняется почти полностью в нейтральном состоянии.
Хромосфера (от др.-греч. χρομα – цвет, σφαίρα – шар, сфера) – внешняя оболочка Солнца толщиной около 10 000 км, окружающая фотосферу. Происхождение названия этой части солнечной атмосферы связано с её красноватым цветом, вызванным тем, что в её видимом спектре доминирует красная H-альфа линия излучения водорода. Верхняя граница хромосферы не имеет выраженной гладкой поверхности, из неё постоянно происходят горячие выбросы, называемые спикулами (из-за этого в конце XIX века итальянский астроном Секки (англ.), наблюдая хромосферу в телескоп, сравнил её с горящими прериями). Температура хромосферы увеличивается с высотой от 4000 до 15 000 градусов.
Из внешней части солнечной короны истекает солнечный ветер – поток ионизированных частиц (в основном протонов, электронов и α-частиц), имеющий скорость 300—1200 км/с и распространяющийся, с постепенным уменьшением своей плотности, до границ гелиосферы.
Многие природные явления на Земле связаны с возмущениями в солнечном ветре, в том числе геомагнитные бури и полярные сияния.
Корона – последняя внешняя оболочка Солнца. Несмотря на её очень высокую температуру, от 600 000 до 5 000 000 градусов, она видна невооружённым глазом только во время полного солнечного затмения, так как плотность вещества в короне мала, а потому невелика и её яркость.
Крупномасштабное (общее или глобальное) магнитное поле с характерными размерами, сравнимыми с размерами Солнца, имеет среднюю напряжённость на уровне фотосферы порядка нескольких гаусс. 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 бо́льшими напряжённостями полей и меньшей регулярностью. Самые мощные магнитные поля (до нескольких тысяч гаусс) наблюдаются в группах солнечных пятен в максимуме солнечного цикла.
5.1.5. Солнечная активность и солнечный цикл
Ядерные реакции, происходящие в ядре Солнца, приводят к образованию большого количества электронных нейтрино. Предлагалось два главных пути решения проблемы солнечных нейтрино. Во-первых, можно было модифицировать модель Солнца таким образом, чтобы уменьшить предполагаемую температуру в его ядре и, следовательно, поток излучаемых Солнцем нейтрино. Во-вторых, можно было предположить, что часть электронных нейтрино, излучаемых ядром Солнца, при движении к Земле превращается в нерегистрируемые обычными детекторами нейтрино других поколений (мюонные и тау-нейтрино). Сегодня понятно, что правильным, скорее всего, является второй путь.
Предполагается, что энергия для нагрева короны поставляется турбулентными движениями подфотосферной конвективной зоны. При этом для переноса энергии в корону предложено два механизма. Во-первых, это волновое нагревание – звук и магнитогидродинамические волны, генерируемые в турбулентной конвективной зоне, распространяются в корону и там рассеиваются, при этом их энергия переходит в тепловую энергию корональной плазмы. Альтернативный механизм – магнитное нагревание, при котором магнитная энергия, непрерывно генерируемая фотосферными движениями, высвобождается путём присоединения магнитного поля в форме больших солнечных вспышек или же большого количества мелких вспышек.
5.1.6. История наблюдений за Солнцем
С самых ранних времён человечество отмечало важную роль Солнца – яркого диска на небе, несущего свет и тепло. Во многих доисторических и античных культурах Солнце почиталось как божество. Культ Солнца занимал важное место в религиях цивилизаций Египта, инков, ацтеков. Многие древние памятники связаны с Солнцем: например, каменные мегалиты, точно отмечают положение летнего солнечного солнцестояния (одни из крупнейших мегалитов такого рода находятся в Набта-Плайя (Египет) и в Стоунхендже (Англия)), пирамиды в Чечен-Ице (Мексика) построены таким образом, чтобы тень от земли скользила по пирамиде в дни весеннего и осеннего равноденствий, и т. д. Древнегреческие астрономы, наблюдая видимое годовое движение Солнца вдоль эклиптики, считали Солнце одной из семи планет. В некоторых языках Солнцу, наравне с планетами, посвящён день недели.
Солнце – далеко не самая мощная звезда из всех существующих, но оно находится относительно близко к Земле и поэтому светит очень ярко – в 500 000 раз ярче полной Луны. Поэтому невооружённым глазом, а тем более в бинокль или телескоп, смотреть на Солнце днём крайне опасно – 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.
Земная поверхность и нижние слои воздуха – тропосфера, где образуются облака и возникают другие метеорологические явления, непосредственно получают энергию от Солнца. Солнечная энергия постепенно поглощается земной атмосферой по мере приближения её к поверхности Земли – далеко не все виды излучения, испущенного Солнцем, попадают на Землю. На Землю доходит только 40 % солнечного излучения, 60 % излучения же отражаются и уходят обратно в космос. В настоящее время наблюдается тенденция к увеличению поглощаемого Землёй количества солнечного тепла по причине увеличения количества в атмосфере Земли парниковых газов. Под действием солнечного света на Земле происходят такие грандиозные природные явления, как дождь, снег, град, ураган. Происходит перемещение огромного количества воды на Земле, действуют такие океанические течения, как Гольфстрим, Течение западных ветров и т. д. Происходит интенсивное испарение влаги, которая затем охлаждается и выпадает в виде дождя. Не будь всего этого – на Земле не было бы жизни.
Под действием солнечного тепла образуются облака, бушуют ураганы, дует ветер, существуют волны на море, а также происходят медленные, но необратимые процессы выветривания, эрозии горных пород. Все эти явления и делают нашу планету настолько разнообразной, неповторимой и красивой. Все эти процессы на Земле происходят за счёт воздействия на Землю не всех видов солнечного излучения, а только некоторыми его видами – это, в основном, видимое излучение и инфракрасное. Именно воздействие последнего вида излучения нагревает Землю и создаёт погоду на ней, определяет тепловой режим планеты.
Помимо этого в атмосферу земли проникает поток ионизированных частиц (в основном гелиево-водородной плазмы), истекающий из солнечной короны со скоростью 300 – 1200 км/с в окружающее космическое пространство (Солнечный ветер).
Множество природных явлений связано с солнечным ветром, в том числе магнитные бури, полярные сияния и различная форма кометных хвостов, всегда направленных от Солнца.
График среднемесячных чисел Вольфа за последние месяцы наблюдения Солнца
Число́ Вольфа (международное число солнечных пятен, относительное число солнечных пятен, цюрихское число) – названный в честь швейцарского астронома Рудольфа Вольфа числовой показатель количества пятен на Солнце. Является одним из самых распространённых показателей солнечной активности.
Цель работы: определить период, частоту и амплитуду солнечной активности.
Приборы и материалы: миллиметровая бумага, таблицы среднегодовых и среднемесячных чисел Вольфа.
Задание: используя таблицы чисел Вольфа, построить зависимость числа времени от года и рассчитать амплитуду, частоту и период солнечной активности, исследовать влияние солнечной активности на исторические процессы на Земле.
Максимумы солнечной активности приходятся на периоды
от Земли 1,496×10 11 м (8,31 световых минут)
Видимая звёздная величина (V) −26,74 m
Абсолютная звёздная величина 4,83 m
Расстояние от центра Галактики ~2,5×10 20 м (26 000 световых лет)
Расстояние от плоскости Галактики ~ 4,6×10 17 м (48 световых лет)
Галактический период обращения 2,25−2,50×10 8 лет
Скорость ~2,2×10 5 м/с (на орбите вокруг центра Галактики) 2×10 4 м/с (относительно соседних звёзд)
Средний диаметр 1,392×10 9 м (109 диаметров Земли)
Экваториальный радиус 6,955×10 8 м.
Температура короны ~1 500 000 C.
Температура ядра ~13 500 000 C°.
6. Результаты социологического опроса
Знаете ли вы о влиянии солнечной активности на:
7. Анализ влияния солнечной активности на климат Земли
Земля погружена во внешнюю исключительно подвижную атмосферу Солнца и, следовательно, подвергается сильному влиянию солнца, возможен солнечный шторм.
Эпидемиологическая ситуация по острым респираторным вирусным инфекциям и гриппу в Российской Федерации.
Санитарно-эпидемиологическое состояние городов Хабаровска и Вяземского района по заражению и профилактике микроплазменной инфекции.
Санитарно-эпидемиологическая заболеваемость в Комсомольском районе.
Под действием солнечного света на Земле происходят такие грандиозные природные явления, как дождь, снег, град, ураган. Происходит перемещение огромного количества воды на Земле.
Под действием солнечной энергии образуются облака, бушуют ураганы, дует ветер, существуют волны на море, а также происходят медленные, но необратимые процессы выветривания, эрозии горных пород.
8. Факторы, характеризующие солнечную активность
Первым фактором, характеризующим солнечную активность, является наличие Солнечных пятен.
Вторым фактором, характеризующим солнечную активность, является наличие Солнечных вспышек.
Третьим фактором, характеризующим солнечную активность, является наличие Солнечных протуберанцев.
9. Влияние солнечной активности на биосферу Земли
След протуберанцев повторяется на годовом кольце деревьев, значит, по годовым кольцам на спиле дерева можно примерно определить время вспышки солнечной активности.
Анализ лабораторных работ по исследованию солнечной активности.
На диаграмме показано исследование солнечной активности на закрытой местности и на открытой местности. Как видно из диаграммы солнечная активность попадает равномерно в помещение, а на открытой местности за несколько секунд проявлялось более 4 вспышек на землю.
11. Данные мониторинга солнечной активности
В начале 11-летнего цикла солнечной активности, после минимума W:
Напряжение электромагнитного поля 0,3 В/см -2
Считается, что Солнце опасно для Земли и Человечества, когда на нем появляется много пятен – темных областей, связанных с очень сильным магнитным полем. Они обычно появляются в периоды максимума солнечной активности. И тогда к Земле несутся интенсивные потоки опасных частиц. В нашей исследовательской работе мы ставили цель: определить влияние солнечной активности на многие процессы, идущие на Земле, непосредственно определяющие условия жизни и здоровье людей, и наши исследования это подтвердили.
О падающих телах. Что падает быстрее: монетка или кусочек бумаги?
В.А. Сухомлинский. Самое красивое и самое уродливое
Астрономический календарь. Октябрь, 2018
Исследовательская работа на тему " Влияние солнечной активности "
Читать реферат по биологии: " Влияние солнечной активности на атмосферу..."
Солнечная активность и её влияние на Землю
Солнце . Солнечная активность . Ее влияние на биосферу Земли .
" Влияние солнечной активности на биосферу Земли " - 9класс НОУ
Что Такое Любовь Сочинение Рассуждение С Аргументами
Мини Сочинение На Тему Куликовская Битва
Словари Курсовая
Сочинение Как Я Создавал Поделку
Реферат На Тему Волейбол По Физкультуре Кратко