Кременецькі гори

                                  МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

               ВІННИЦЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ПЕДАГОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

                                             імені Михайла Коцюбинського

 

                            ПРИРОДНИЧО-ГЕОРГАФІЧНИЙ ФАКУЛЬТЕТ

                                              Кафедра фізичної географії

 

 

 

 

 

 

          СОНЦЕ І ЛЮДСТВО

 

 

 

 

 

 

 

Курсова робота

Студентки II курсу, Б групи

ШВЕЦЬ Оксани Олександрівни

 

Науковий керівник – к.г.н.,

доцент Вальчук-Оркуша О.М.

 

 

                                          Вінниця – 2011

 

                                       ЗМІСТ

ВСТУП   ………………………………………………………………………….3

РОЗДІЛ 1. ОСНОВНІ ФІЗИЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ СОНЦЯ   .....…….….5

РОЗДІЛ 2. БУДОВА СОНЦЯ   .……………………………………………..….8

2.1. Ядро Сонця   ………………………………………………….………..8

2.2. Зона променистого випромінювання  …………………………..........9

2.3. Конвективна зона  …………………………………………………......9

2.4. Фотосфера …………………………………………………...…….…..10

2.5. Хромосфера  ……………………………………………………….….12

2.6. Сонячна корона …………………………………………….…….…..13

РОЗДІЛ  3. СОНЯЧНА АКТИВНІСТЬ ТА ЕНЕРГІЯ..…………………….....19

3.1. Прояви активності Сонця та її вплив на Землю…………………….19

3.2. Використання сонячної енергії ………………………………..…….28

ВИСНОВКИ  …………………………………………………………………....34

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ ЛІТЕРАТУРИ ……………………..36

ДОДАТКИ  ……………………………………………………………..……….38

 

 

 

 

 

 

                                             ВСТУП

Одним з головних об'єктів сучасних астрономічних  досліджень є Сонце - найближча до нас зоря, наше денне світило, від якого безпосередньо залежить існування життя на Землі. Відповідно,  об’єктом дослідження даної роботи є саме Сонце як зірка і як важливий фактор впливу на розвиток та життя всього живого на Землі.

Свого часу великий  російський учений К.А.Кімірязєв говорив, що людина має право величати себе сином Сонця. І, справді, все наше життя тісно пов'язане з сонячною енергією. Ми користуємося нею буквально на кожному кроці — не тільки тоді, коли смагнемо, а й коли їмо, спалюємо паливо, тому що і в мінеральних видах палива, і в їжі сконцентрована перетворена енергія нашого денного світила.

Предметом вивчення можна вважати всі активні процеси, які відбуваються на Сонці, їх вигляд та вплив цих процесів на Землю, на людство та на космічні явища вцілому.

Як відомо, основною наукою, яка займається вивченням Сонця є астрофізика. Розробляючи різні методи дослідження та вивчення планети, сонячних явищ та дій цих явищ саме астрофізики розкривають нам всі секрети цієї надзвичайної зірки. При цьому найчастіше вини використовують метод спостереження, констатують побачене,  аналізують відповідні  дані  з яких потім роблять відповідні висновки.

На сьогоднішній день Сонце регулярно спостерегають  з числених наземних обсерваторій. Проте найбільш детальну та цінну  інформацію про природу та активність нашої найближчої зорі можна отримати лише за допомогою орбітальних телескопів таких як SOHO, Обсерваторія сонячної динаміки та інші.

Обсерваторія  сонячної динаміки призначена для дослідження  впливу Сонця на Землю і навколоземний  простір шляхом вивчення сонячної атмосфери на малих масштабах часу і простору в багатьох довжинах хвиль одночасно.

Треба також  відзначити, що вивчення закономірностей  сонячно-земних зв'язків належить до числа тих фундаментальних проблем  сучасної астрономії, які мають безпосереднє практичне значення.

Згідно з  даними сучасної астрофізики близько 98 % тієї речовини, яка зосереджена в різних космічних об'єктах, припадає на зорі. Вивчаючи Сонце — найближчу до нас і тому найбільш доступну для дослідження зорю, ми багато дізнаємося про зорі взагалі. Таким чином, значення досліджень Сонця виходить за межі суто «сонячної астрономії».

Але справедливим є і протилежне: вивчаючи інші зорі, ми багато дізнаємося і про Сонце. Іншими словами при дослідженні  нашого денного світила астрономи також широко користуються вже знайомим нам методом порівняння.

Нагадаємо, що в  основі цього методу лежить одне в  найважливіших положень матеріалістичної діалектики про зв'язок загального, окремого і одиничного. Окреме не існує  інакше, як у тому зв'язку, який веде до загального. Внутрішні закономірності окремого, одиничного, часткового — планети, зорі, галактики чи будь-якого іншого об'єкта навколишнього світу — можуть бути зрозумілі лише в тому випадку, якщо ми розглядатимемо цей об'єкт як частину загального: безлічі планет, зір, галактик і т. д.

З іншого боку, як підкреслював В. І. Ленін, «загальне існує лише в окремому, через окреме» . Це означає, що пізнання загальних закономірностей будови і еволюції планет, зір, галактик і т. д. може бути досягнуто лише на основі вивчення й порівняння властивостей різних представників відповідного класу об'єктів, подібних за своєю природою.

Отже, ми повинні  розуміти важливість вивчення цієї зірки. І це не залежить лише від задоволення  своєї цікавості. Адже від цього  залежить і наше здоров’я, про що можна буде дізнатись далі, дослідивши цю роботу до кінця.

 

 

 

        РОЗДІЛ 1.      ОСНОВНІ ФІЗИЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ СОНЦЯ

Со́нце (лат. Sol) — єдина зоря в Сонячній системі. Земля та сім інших планет обертаються навколо Сонця. Крім них навколо Сонця обертаються комети, астероїди та інші дрібні об'єкти.(Додаток 2, 3, 4)

Сонце — центральне і наймасивніше тіло Сонячної системи. Його маса приблизно в 333 000 раз більша за масу Землі та у 750 разів перевищує  масу всіх інших планет, разом узятих. Сонце — могутнє джерело енергії, яку воно постійно випромінює в усіх ділянках спектра електромагнітних хвиль — від рентгенівських і ультрафіолетових променів до радіохвиль. Це випромінювання дуже впливає на всі тіла Сонячної системи: нагріває їх, позначається на атмосферах планет, дає світло й тепло, необхідні для життя на     Землі.(Додаток 1)

Водночас Сонце  — найближча до нас зоря, в  якої, на відміну від усіх інших  зір, можна спостерігати диск, і за допомогою телескопа вивчати  на ньому дрібні деталі, розміром до кількох сотень кілометрів. Це типова зоря, тому її вивчення допомагає зрозуміти природу зір взагалі. За зоряною класифікацією Сонце має спектральний клас G2V. У популярній літературі Сонце досить часто класифікують як жовтий карлик.

Видимий кутовий  діаметр Сонця дещо змінюється через  еліптичність орбіти Землі. У середньому він становить близько 32' або 1/107 радіана, тобто діаметр Сонця  дорівнює 1/107 а.о., або приблизно 1 400 000 км.[3,4,7,14]

Сонце й зорі — «чорні ящики». При вивченні Сонця й зір астрономи стикаються з дуже серйозною трудністю. Справа в тому, що електромагнітні випромінювання, які несуть інформацію про фізичні процеси, що відбуваються на цих небесних тілах, народжуються у їх поверхневих шарах. Тому, спостерігаючи Сонце й інші зорі в різних діапазонах електромагнітних хвиль, ми не дістаємо відомостей про процеси, які відбуваються у їхніх надрах. Тим часом ці процеси породжують внутрішньосонячну й внутрішньозоряну енергію

Таким чином, астрономи  мають справу з ситуацією, яка дістала у кібернетиці назву ситуації «чорного ящика». «Чорний ящик» - об'єкт, внутрішньої будови якого ми не знаємо. Відомі тільки «вхідні сигнали» — те, що надходить у «чорний ящик» ззовні, і «вихідні сигнали» — те, що виходить з нього назовні. Завдання полягає в тому, щоб за співвідношенням вхідних і вихідних сигналів побудувати теоретичну модель внутрішньої «будови чорного ящика».

Для розв'язання цього завдання існує два шляхи. Перший — шлях спостережень. Спостерігати ті вхідні сигнали, які надходять до «чорного ящика» природним чином, незалежно від нас, і реєструвати те, що відбувається на виході. Інший шлях — експериментальний: самим подавати на вхід різні сигнали і порівнювати з тим, що відбувається на виході.

Щодо Сонця  й зір інший шлях, принаймні нині, нездійсненний. Більше того, ми не знаємо і таких природних процесів, зовнішніх стосовно Сонця й зір, які могли б істотно впливати на стан цих небесних тіл. Виняток становлять лише деякі фізичні процеси, що відбуваються в подвійних системах, але вони в основному пов'язані із зорями особливого типу — нейтронними зорями.

Таким чином, Сонце  і зорі — це «чорні ящики» без  входу. В зв'язку з цим завдання їх вивчення дуже ускладнюється. Створювати моделі їхньої внутрішньої будови доводиться тільки за результатами спостереження «вихідних сигналів», тобто процесів, що відбуваються в поверхневих шарах цих небесних світил.[9,10]

Також ми знаємо, що планета Земля рухається відносно Сонця по своїй витягнутій еліптичній орбіті. Це явище спричинює ефект  різного положення Сонця на земному горизонті при його спостереженні. Тобто, коли Земля проходить  різні точки по орбіті відповідно мінюється кут нахилу Сонця відносно Землі. Саме тому ми моємо можливість спостерігати явища зимнього і літнього сонцестояння, коли кут є найбільшим і Сонце знаходиться найвище над горизонтом.

Відповідно, якщо орбіта є витягнутою, то при остійному  рісі планети відстань сіж Сонцем і Землею змінюється. Це впливає  на довжину дня та ночі на Землі, а тому сходи і аходи Сонця  ми спостерігаємо в різні пори року у різний час. Така непостійнісь у зміні часу призводить до того, що взимку ніч довша,  день – коротший, влітку – все навпаки. Але весною (20 березня) та восени (23 вересня) ми спостерігаємо рівнодення, коли день та ніч дорівнюють одне одному.

             (Таблиця 1.)

Дата	Час із пере-ходами		Тільки зимовий  час		Тільки літній час		Середній час  підйому
	схід	ріниця	схід	ріниця	схід	різниця
01 січ	9:07	2:07	9:07	2:07	10:07	3:07	7:00
01 лют	8:31	1:31	8:31	1:31	9:31	2:31	-\\-
01 бер	7:28	0:28	7:28	0:28	8:28	1:28	-\\-
01 кві	7:07	0:07	6:07	0:53	7:07	0:07	-\\-
01тра	5:54	1:06	4:54	2:06	5:54	1:06	-\\-
01 чер	5:01	1:59	4:01	2:59	5:01	1:59	-\\-
01 лип	4:57	2:03	3:57	3:03	4:57	2:03	-\\-
01 сер	5:41	1:19	4:41	2:19	5:41	1:19	-\\-
01 вер	6:39	0:21	5:39	1:21	6:39	0:21	-\\-
01жов	7:37	0:37	6:37	0:23	7:37	0:37	-\\-
01 лис	7:41	0:41	7:41	0:41	8:41	1:41	-\\-
01 гру	8:41	1:41	8:41	1:41	9:41	2:41	-\\-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                             РОЗДІЛ 2.  БУДОВА СОНЦЯ

Внутрішня будова Сонця шарувата, або оболонкова, вона складається з ряду сфер, або областей. У центрі знаходиться ядро, потім область променевого переносу енергії, далі конвективна зона і, нарешті, атмосфера. До неї ряд дослідників відносять три зовнішні області: фотосферу, хромосферу і корону. Правда, інші астрономи до сонячній атмосфері відносять тільки хромосферу і корону. Зупинимося коротко на особливостях названих сфер.[14]

                                  Рис.1. Будова Сонця

 

2.1 Ядро

Ядро – центральна частина Сонця з надвисоким тиском і температурою, що забезпечують течію ядерних реакцій. Вони виділяють величезну кількість електромагнітної енергії в гранично коротких діапазонах хвиль.

Область променевого  переносу енергії – знаходиться  над ядром. Вона утворена практично  нерухомим і невидимим надвисокотемпературним газом. Передача через неї енергії, що генерується в ядрі, до зовнішніх сфер Сонця здійснюється променевим способом, без переміщення газу. Цей процес треба уявляти собі приблизно так. З ядра в область променевого переносу енергія надходить в гранично короткохвильових діапазонах – гамма випромінювання, а йде в більш довгохвильовому рентгенівському, що пов’язано зі зниженням температури газу до периферійній зоні.

2.2 Зона  променистого випромінювання.

Зона  променистого перенесення  - середня зона Сонця. Розміщена безпосередньо над сонячним ядром. Вище зони променистого перенесення  знаходиться конвективна зона. Нихньо межею зони вважають лінію, нижче якої відбуваються ядерні реакції, верхньою – межу, вище якої відбувається активне перемішування речовин.

Водень в  зоні променистого перенесення  втиснутий настільки щільно, що сусідні протони не можуть помінятись місцями, через ща перенесення енергії шляхом перемішування речовин надто затруднене. Додатковими перепонами для перемішування речовин створює низька швидкість зниження температури по мірі проходження від нижчих шарів до верхніх, яка обумовлена перш за все високою теплопровідністю водню. Пряме випромінювання назовню також неможливе, оскільки водень непрозорий для випромінювання, що виникає в ході реакції ядерного синтезу.

Крім звичайного шляху переносу тепла, перенесення  енергії також відбувається шляхом послідовного поглинання і випромінювання фотонів окремими шарами частин.

В силу того, що енергія випромінюваного фотоназавжди менша енергії поглинутого, спектральний склад  випромінювання по мірі проходження променистої зони змінюється. Якщо на вході в зону все випромінювання надзвичайно короткохвильовими гамма-променями, то, покидаючи променисту зону світловий потік випромінювання представляє собою «суміш», що охоплює практично всі довжини хвиль, включаючи і видиме світло.