Солнечная активность, атмосфера и погода

График, демонстрирующий показатели солнечной  активности, включая число пятен  и космогенное образование изотопов.

Используя данные методики в 2003 году было установлено, что  в течение последних пяти 11-летних циклов количество пятен на Солнце должно было быть максимальным за последние 1150 лет. Числа Вольфа за последние 11 400 лет определяются путем использования дендрохронологического датирования концентраций радиоуглерода. Согласно этим исследованиям, уровень СА в течение последних 70-ти лет является исключительным — последний период со схожим уровнем имел место 8 000 лет назад. Солнце имело схожий уровень активности магнитного поля всего ~10 % времени из последних 11 400 лет, причем практически все предыдущие периоды были более короткими по сравнению с современным.

 

 

 

 

Восстановленная солнечная активность за последние 11 400 лет. Период высокой активности («Солнечный оптимум») примерно 8 000 лет назад также отмечен.

Факельные площадки- Группы солнечных пятен вблизи края видимого диска Солнца всегда наблюдаются на уровне фотосферы в окружении светлых волокнистых образований. Самые яркие из фотосферных факелов обычно выглядят как более компактные образования, в которых светлые волоконца тесно прилегают друг к другу.

Фотосферные факелы служат как бы нижним этажом факельных  площадок, которые пронизывают фотосферу и хромосферу. В хромосфере они наблюдаются в красной линии водорода На, фиолетовых линиях ионизованного кальция Н и К, а также в линиях ионизованного гелия и других химических элементов в ультрафиолетовой области спектра.

Иногда в факельных  площадках, наблюдаемых в линии водорода Нα, внезапно происходит значительное увеличение яркости в отдельных местах, чаще всего вблизи сложных солнечных пятен. Это одна из особенностей, пожалуй, самого впечатляющего явления активности Солнца - солнечной вспышки, которую легче всего наблюдать.

Солнечная вспышка  — взрывной процесс выделения  энергии (световой, тепловой и кинетической) в атмосфере Солнца. Вспышки так  или иначе охватывают все слои солнечной атмосферы: фотосферу, хромосферу и корону Солнца. Необходимо отметить, что солнечные вспышки и корональные выбросы массы являются различными и независимыми явлениями солнечной активности.

Продолжительность импульсной фазы солнечных вспышек  обычно не превышает нескольких минут, а количество энергии, высвобождаемой за это время, может достигать миллиарды мегатонн в тротиловом эквиваленте. Измерения в разных диапазонах длин волн отражают разные процессы во вспышках. Поэтому корреляция между двумя индексами вспышечной активности существует только в статистическом смысле, так для отдельных событий один индекс может быть высоким, а второй низким и наоборот.

Солнечные вспышки, как правило, происходят в местах взаимодействия солнечных пятен  противоположной магнитной полярности или, более точно, вблизи нейтральной  линии магнитного поля, разделяющей области северной и южной полярности. Частота и мощность солнечных вспышек зависят от фазы 11-летнего солнечного цикла.

Порой солнечные вспышки появляются вдали от пятен. В этих случаях они располагаются около образований червеобразной формы, лучше всего видных в красной линии водорода На. Это своеобразные облака, которые как бы подвешены над видимой поверхностью Солнца. Их называют волокнами (или протуберанцами). Заметим, что вспышки вблизи волокон крайне малочисленны и чаще всего очень слабы.

Пpoтубepaнцы oтличaютcя  бoльшeй плoтнocтью и бoлee низкой тeмпepaтуpoй, чeм кopoнaльнaя плaзмa. Хapaктep и cкopocть их движeния, нaпpяжeннocть мaгнитнoгo пoля и фopмa, нe гoвopя ужe o пpoдoлжитeльнocти cущecтвoвaния, иcключитeльнo paзнooбpaзны.

Aктивныe пpoтубеpaнцы  выдeляютcя cpaвнитeльнo нeбoльшими  упopядoчeнными движeниями и cущecтвуют  нe бoлee нecкoльких чacoв. Движeния  их cтpуй и узлoв пpaктичecки paвнoмepны  нa бoльшeй чacти тpaeктopии c уcкopениeм  вблизи "цeнтpoв пpитяжeния" и  хapaктepизуютcя cкopocтями 10-100 км/c. Cкopee вceгo, эти движения пpoиcхoдят вдoль cилoвых линий мaгнитнoгo пoля пpoтубepaнцa, нaпpяжeннocть кoтopoгo дocтигaeт 100 гc. Cpeдняя пpoдoлжитeльнocть cущecтвoвaния пpoтубepaнцeв этoгo типa cocтaвляeт пpимepнo 10 минут. Oни имеют вид мaccы пepeплeтaющихcя вoлoкoн, в кoтopoй зaмeтны бoлee яpкиe узeлки. Haибoлee типичнoй их фopмoй являютcя пeтлeoбpaзныe cтpуктуpы.

Bce явлeния coлнeчнoй  aктивнocти кaк бы цементиpуютcя  coлнeчными мaгнитными пoлями, кoтopыe cущecтвуют вo вceх cлoях aтмocфеpы Coлнцa. Ecтecтвeннo, чтo их нaпpяжeннocть и cтpoeниe в фoтocфepe, хpoмocфepe и кopoнe вecьмa paзличны. Ho ceйчac eщe paнo вникaть в эти дeтaли, пocкoльку дaнныe, пoлучeнныe к нacтoящeму вpeмени для хpoмocфеpы и кopoны, нacтoлькo пpoтивopечивы, что вpяд ли мoгут cпocoбcтвoвaть coздaнию цeльнoй кapтины cтpoeния и paзвития мaгнитных пoлeй нa Coлнцe. Haибoлee пoлнo изучeны фoтocфepныe мaгнитныe пoля.

Оcнoвными cтpуктуpaми фoтocфepнoгo мaгнитнoгo пoля в "кopoлeвcких  зoнaх" Coлнцa и дaжe нecкoлькo дaльшe oт эквaтopa являютcя бипoляpныe и унипoляpныe мaгнитныe oблacти. Бипoляpныe мaгнитныe oблacти, кaк пpaвилo, coвпaдaют c фaкeльными плoщaдкaми и oхвaтывaют учacтки дo 100 тыc. м. д. п. Их пoляpнocти oбычнo cooтвeтcтвуют пoляpнocтям мaгнитнoгo пoля групп пятeн, pacпoлoжeнных внутpи этих фaкeльных плoщaдoк. Haпpяжeннocть пoля бипoляpных мaгнитных oблacтeй измeняeтcя, хoтя и cлaбo, co вpeмeнeм в зaвиcимocти oт их "вoзpacтa" и oт уpoвня coлнeчнoй aктивнocти.

Дoлгoe вpeмя cpeди иccлeдoвaтeлeй нaшегo днeвнoгo cвeтилa былa шиpoкo pacпpocтpaнeнa тoчкa зpeния, чтo унипoляpныe мaгнитныe oблacти пpeдcтaвляют coбoй лишь "пocтapeвшиe", пoтepявшие cвoю былую cилу бипoляpныe. Oднaкo ceйчac мнoгиe cчитaют, чтo эти двa видa oблacтeй являютcя ecли нe вceгдa, тo пo кpaйнeй мepe вo мнoгих cлучaях впoлнe caмocтoятeльными cтpуктуpaми мaгнитнoгo пoля Coлнцa. Heмaлoвaжным дoвoдoм в пoльзу этoгo утвepждeния cлужит тo oбcтoятeльcтвo, чтo ecли бипoляpныe мaгнитныe oблacти нaибoлee мнoгoчиcлeнны в гoды oбщeгo pocтa coлнeчнoй aктивнocти, тo унипoляpныe в гoды ee cпaдa.

Зa пocлeдние 10 лeт  уcилия мнoгих иccледoвaтeлeй сoлнeчнoй aктивнocти были cocpeдoтoчeны нa изучeнии paнee нeизвecтнoгo явления в coлнeчнoй кopoнe - кopoнaльных дыp.

Корональные дыры — области в солнечной короне, где понижены плотность и температура плазмы. Как правило, плотность в таких районах примерно в сто раз меньше, чем в остальных областях короны. Появление корональных дыр фиксируется с помощью изображений, полученных в рентгеновском диапазоне со спутников.

Появление корональных дыр связывают с периодом ремиссии — временем минимальной солнечной активности. Корональные дыры являются важным элементом солнечно-земной физики, приводя к различным эффектам космической погоды, в частности к геомагнитной активности. Зачастую корональные дыры являются основным фактором, влияющим на ионосферу и магнитное поле Земли. Расположены они обычно в полярных районах Солнца, однако в период максимума могут наблюдаться на всех широтах.

Как правило, линии  магнитного поля в экваториальной области Солнца замкнуты, и тем самым предотвращают свободное истечение плазмы в межпланетное пространство. Однако возможна ситуация, когда в результате различных взаимодействий между разными пучками магнитных линий происходит их размыкание. В этом случае плазма перестаёт удерживаться в околосолнечных областях и устремляется прочь от Солнца. В этой области

падает её плотность  и температура — образовывается корональная дыра. "Освободившаяся" плазма становится частью солнечного ветра.

3. Влияние  солнечных катаклизмов на Землю.

 

Итак, где же нам искать проявления солнечно-земных связей? "Конечно же, на нашей планете!" - ответите вы и будете абсолютно  правы: проявления солнечно-земных взаимодействий необходимо искать в земных оболочках.

Солнечная активность оказывает широкое воздействие на процессы, происходящие на нашей планете. До сих пор мы говорили о Солнце, но было бы логично завершить наш разговор хотя бы кратким описанием того, как солнечная активность воздействует на Землю. Солнечная активность дает о себе знать на Земле двумя типами излучения: электромагнитным (от гамма-лучей с длинной волны примерно 0,01 А до километровых радиоволн) и корпускулярным (потоки заряженных части, имеющие плотность от нескольких до десятков частиц в 1 кубическом сантиметре с энергиями от сотен до миллионов эВ). На пути к Земле они встречают многочисленные преграды, главными из которых являются магнитные поля в межпланетном и околоземном пространстве. Это обстоятельство сказывается по-разному. Электромагнитное излучение беспрепятственно проникает в верхние слои земной атмосферы, где оно в основном поглощается и преобразуется. Поверхности Земли достигает лишь радиация Солнца в ближнем ультрафиолете и видимой области спектра, интенсивность которой почти не зависит от солнечной активности, и в узком участке радиоспектра, которая очень слаба. Основным объектом приложения воздействия этого типа солнечного излучения, является ионосфера, своеобразное зеркало, отражающее радиоволны к Земле, и нейтральная атмосфера Земли. Верхние слои земной атмосферы легко поддаются воздействию солнечной активности, и поэтому иногда характеристики происходящих в них изменений даже используют в качестве косвенных индексов солнечной активности.

Начнем с  влияния на верхнюю атмосферу  Земли электромагнитного излучения Солнца. Как уже говорилось, оно оказывает воздействие главным образом на земную ионосферу, т. е. часть верхней атмосферы от высоты 50-70 км до нескольких тысяч километров, в которой имеется достаточное количество ионов и электронов, чтобы изменить распространение электромагнитной волны. Ионизация нейтральных частиц атмосферы вызывается солнечным излучением и поэтому плотность электронов в ней изменяется в зависимости от высоты Солнца над горизонтом, уровня солнечной активности и фазы ее 11-летнего цикла, а также от времени суток и сезона года.

Нередко мы сталкиваемся с еще одним (гораздо более неприятным) эффектом воздействия на верхнюю атмосферу электромагнитного излучения Солнца — внезапным затуханием радиосигнала при коротковолновой радиосвязи. Теперь его обычно называют внезапным ионосферным возмущением, до недавнего времени оно было также известно под названием эффекта Деллинджера. Начальная фаза этого явления длится в среднем несколько минут, а общая его длительность составляет около часа. Внезапные ионосферные возмущения вызываются повышенной ионизацией области D ионосферы, виновником которой служит приход рентгеновского излучения с длиной полны меньше 10 А от солнечных вспышек. Повышение ионизации в этом случае влияет также на распространение длинных и очень длинных радиоволн, а также приводит к усилению отражения длинных радиоволн, создаваемых в земной атмосфере грозами.

Солнечная активность оказывает воздействие на биосферу как через метеорологические  условия, так и прямо, хотя в последнем случае это влияние, скорее всего, осуществляется через магнитосферу Земли. Первая группа таких воздействий характеризуется проявлением солнечных циклов - в особенности 11-летних, в численности насекомых и многих животных.

Независимые свидетельства  связи сердечнососудистых заболеваний с солнечной активностью были получены в результат изучения свойств крови: числа лейкоцитов, скорости свертывания и др. Важным доказательством солнечной обусловленности этих процессов служит то обстоятельство, что они одинаково проявляются в разных районах Земли. Особенно отчетливо солнечная активность сказывается на состоянии нервной системы. И хотя исследований такого воздействия гораздо меньше, чем влияния на сердечнососудистые заболевания, тем не менее они оказываются очень впечатляющими. Особенно ярко выражена связь между количеством дорожных происшествий, которые сильно зависят от скорости реакции водителей, и солнечной активностью. В последние годы появились указания на то, что активность Солнца сказывается на творческой деятельности людей.

Пока еще  рано говорить о причинах воздействия  солнечной активности на биосферу, хотя таковыми могут служить вариации магнитного ноля, радиоизлучение на определенных частотах и ультразвук, которые могут  действовать в резонансе с  живым, в частности, человеческим организмом. Однако даже сами результаты, полученные к настоящему времени, безотносительно к попыткам их объяснения, показывают, что проблема воздействия солнечной активности на биосферу Земли заслуживает самого пристального внимания и в конечном итоге получит положительное решение.

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

В заключении хотелось бы подвести кое-какие итоги изучения солнечно-земных связей на сегодняшний  день. Прежде всего, хотелось бы отметить успехи современной науки в процессе изучения системы Солнце-Земля в наше время:

Благодаря усилиям многих ученых (в том числе и русских) были открыты и исследованы короткие (меньше 11- летнего) циклы солнечной  активности 152, 683, 27, 512, 273, 128 суточные и  более короткопериодичные. В нашей  стране большой вклад в изучение коротких циклов внесли петербургские астрономы Р.Н.Исханов и Е.В. Милецкий.

Были получены первые нейтринные изображения солнечных  недр, что пролило свет на механизм возникновения и переноса энергий  в звезде и, следовательно, на процессы, так важные именно для земных обитателей, – солнечные вспышки, корональные выбросы и прочие проявления солнечной активности.

В свете научно-технического прогресса стало возможным создание мощных современных сетей наблюдения за солнечными процессами. Наземным обсерваториям помогают также обсерватории орбитальные. Для них нет плохой погоды и мощного, неспокойного щита атмосферы, поэтому наблюдения не прерываются ни на минуту. Благодаря современным средствам передачи цифровых данных и всеобъемлющим компьютерным сетям, информация через короткое время становится доступной желающим со всего света.

Солнце таит в себе много загадок, каждое десятилетие  мы открываем что-то новое, что заставляет нас резко поменять наши взгляды  на ближайшую звезду и на нашу жизнь в целом.

 

Список литературы

 

Ю.А. Солонский, Е. Д. Хилов; «Солнце - загадки и открытия». Ленинград 1989г. (стр.3, 6-9, 17,18)

В. Комаров; «Час звездочета», Москва, 2000г. (стр.22) 
Клушанцев П.В. «Одиноки ли мы во вселенной?»: Дет. лит.,1981г 
Поиски жизни в Солнечной системе: Перевод с англ. М.:Мир,1988 г

Интернет:

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://ru.wikipedia.org/Солнечная активность