Кременецькі гори

На кордоні  між зовнішньою конвективною зоною  і зоною променистого перенесення  швидкість руху сонячної речовини різко міняється: поблизу екватора зовнішні шари обертаються швидше внутрішніх; при видаленні від екватора різниця швидкостей зменшується, а в полюсів ситуація міняється на зворотну – внутрішні шари обертаються швидше зовнішніх. Астрономи встановили, що приблизно раз в 15-16 місяців різниця швидкостей між зовнішніми і внутрішніми шарами міняється на 20% в обидві сторони, причому зміни зачіпають як внутрішні, так і зовнішні шари: коли внутрішні шари прискорюються, зовнішні сповільнюються, і навпаки.

Сонячні плями

Ще задовго  до винаходу телескопа люди помічали на неяскравому Сонці, що заходить, або на Сонці, видимому крізь легкі  хмари, темні плями. Раніше не лише не знали, що є плямами, але і не допускали  думки про те, що плями знаходяться  на Сонці. Лише тепер, опісля три з половиною століття з тих пір, як Галілей довів, що плями – це реальні утворення на поверхні Сонця, починає з’ясовуватися їх фізична природа.

Сонячні плями  значно більші за гранули. Гранули – це верхівки конвективних потоків, проникаючих у фотосферу. Діаметри найбільших плям досягають десятків тисяч кілометрів. Плями – непостійні, мінливі деталі фотосфери, що існують від декількох днів до декількох місяців. Інколи на Сонці не буває плям зовсім, а інколи одночасно спостерігаються десятки крупних плям. Багатолітні спостереження плямоутворюючої діяльності Сонця показали, що є циклічні коливання числа плям. Середня тривалість циклу складає приблизно 11 років. Група плям на Сонці, що з’явилася в квітні 1947 року, виявилася найбільшою зі всіх, що будь-коли спостерігалися на диску денного світила. Їх максимальний розмір склав 18130000000 км². Зате група плям, що утворилася в червні 1943 року, виявилася самою довгоживучою: вона проіснувала протягом 200 днів.

Центральна  частина плями – ядро (або тінь) – оточена волокнистою півтінню. Поблизу краю сонячного диска кругла пляма видно як еліптичне, а зовсім близько від краю диска – як вузька смужка півтіні. Це можна пояснити тим, що пляма є конічною воронкою, глибина якої приблизно 300 – 400 км. Плями видаються темними лише по контрасту з фотосферою. Насправді температура ядра (найхолоднішій частині плями) близько 4300^о, тобто вище за температуру електричної дуги, на яку, як відомо, неможливо дивитися без захисних окулярів. Лінії в спектрі плям помітно розщеплені. Це явище пояснюється тим, що речовина плям схильна до дії сильних магнітних полів.

Зазвичай плями  спостерігаються групами. Пляма  в групі, яка розташована першою по напряму обертання Сонця, називається  головною, остання пляма в групі  – хвостовою. Головні і хвостові плями мають протилежну полярність, наприклад головні – північний магнітний полюс, а хвостові – південний, тобто в цілому група плям нагадує гігантський магніт. Магнітне поле плям в тисячі разів перевершує спільне магнітне поле Сонця. Тому сонячні плями подібні до «магнітних островів» у фотосфері Сонця. Дивно, що в останніх 11-річних циклах групи плям змінюють свою полярність. Наприклад, якщо в даному 11-річному циклі всі головні плями груп в північній півкулі Сонця мали північний магнітний полюс, то наступному циклі північний магнітний полюс буде в хвостових плям. (Додаток 4)

Магнітне поле плям – одна з найбільш важливих характеристик. Саме з магнітним  полем зв’язана і причина появи  сонячних плям. Сильне магнітне поле плями  пригнічує конвективні течії, що приносять енергію з надр Сонця, і тому газ в плямі остигає. Але повний потік енергії повинен збережуться, тому частина її, заблокована магнітним полем, повинна випромінюватися в околицях плями, утворюючи довкола нього яскравий ореол. Температура ореолу в середньому на 10^о вище навколишнього газу, а радіус перевищує радіус плями приблизно в два рази.

Фотосферні факели – деталі світліші (а значить, і гарячіші), ніж фотосфера. Якщо група плям знаходиться поблизу краю сонячного диска, то довкола неї зазвичай видно безліч факелів – факельне поле. Факели виникають незадовго до появи сонячних плям і існують в середньому в три рази довше за плями. У місцях, де спостерігаються факели, на поверхню Сонця виноситься гарячіша речовина, ніж в інших ділянках фотосфери. Це пов’язано з місцевим посиленням конвекції в підфотосферних шарах.[1,6,13,14]

     РОЗДІЛ  3.  СОНЯЧНА АКТИСНІСТЬ ТА ЕНЕРГІЯ

3.1 Прояви активності  Сонця та її вплив на Землю.

Комплекс нестаціонарних утворень в атмосфері Сонця (плями, факели, протуберанці, спалахи і ін.) називається сонячною активністю. Так, сонячні плями завжди пов’язані з фотосферними факелами, спалахи і протуберанці в більшості випадків утворюються над «обуреною» фотосферою і так далі Області на Сонці, де спостерігаються плями, факели, спалахи, протуберанці і інші прояви сонячної активності, називаються активними областями ( або центрами активності). Центри активності, зароджуючись на деякій глибині під фотосферою, тягнуться у вигляді декількох ярусів далеко в сонячну корону. Сполучна ланка між різними ярусами центрів активності – магнітне поле.

Новий вигляд сонячної активності виявляється у вигляді  невеликих короткочасних спалахів, які безладно, немов висип, покривають всю поверхню Сонця. Поверхня нашої  зірки покрита так званими гранулами, зовні схожими на плями змінної яскравості, що переливаються, узор яких постійно міняється. Окрім гранул на Сонці присутні і крупніші утворення, звані супергранулами. Ці структури є зовнішнім проявом конвективних течій в надрах Сонця. У них гарячий газ піднімається на поверхню, остигає і знову занурюється углиб. Проводячи спостереження, астрономи відмітили, що на тлі узору супергранул то в одному, то у іншому місці постійно з’являються невеликі (порядку діаметру Землі) і короткоживучі (не більше декількох хвилин) яскраві плями – спалахи, що згодом прозвали «блималками». Енергія вибухів, що породжують ці спалахи, невелика – біля однієї мільйонної енергії «звичайного» сонячного спалаху – але такі вибухів багато, і ними покрита вся поверхня Сонця.

На Сонці виявили «мох»  – хитромудрі «пухнасті» утворення. Сонячний мох дуже швидко «зростає»  в підставах деяких корональних  петель, що виникають в активних областях після сонячних спалахів, і існує зазвичай протягом 10 годин. Нагадує він швидше за все не мох, а губку, в якій невеликі яскраві плями і волокна чергуються з темними порожнечами. Області, покриті «мохом», тягнуться на 10-20 тис. км. і підведені над видимою поверхнею Сонця на 1500-2500 км.(Додаток 4).

Циклічність сонячної активності

Головним проявом сонячної активності є плями. Статистичний аналіз їх кількості від року до року дає змогу скласти певні уявлення щодо існування окремих циклів сонячної активності. За міру плямотворної діяльності Сонця прийнято число Вольфа

                                          W = 10g + 1,

де g — кількість груп плям; f = ∑Ff_i — загальна кількість усіх плям, які є в цей момент на диску Сонця; f_i — кількість їх у конкретній i – й групі.

Наприклад, якщо на сонячному диску немає жодної плями, то W = 0. Коли ж на диску є одна пляма, то W=11, бо її враховують двічі: перший раз як окрему пляму, другий — як групу. Такі обчислення проводять на кожен день, після чого, усереднюючи, знаходять середньомісячне і середнє за рік число Вольфа. Після цього можна зіставити зміну цього статистичного параметра від року до року. Як видно, кількість плям на Сонці змінюється в середньому з періодом 11,1 року. Проте проміжки часу між двома максимумами можуть коливатися в межах від 7,5 до 16 років. Тому передбачити настання конкретного максимуму нелегко.

Для зручності при характеристиках  того чи іншого циклу введено їхню умовну нумерацію. Першим названо той цикл, який розпочався у 1755 р. У 1985 р закінчився 21-й і розпочався 22-й цикл.

У кожному 11-річному циклі головні плями у всіх груп мають магнітне поле однієї полярності, а наступні за ними — протилежної. Через Н років картина розподілу полярності магнітного поля змінюється на протилежну. Тому часто говорять про 22-річний цикл Хейла.

Зіставлення числа Вольфа у різних максимумах сонячної активності вказує на існування вікового циклу — певної повторюваності найбільших максимумів через 100 років. Проаналізовано записки у хроніках за остан 2000 років як щодо спостережень полярних сяйв, так і плям» зауважених неозброєним оком. З цього аналізу випливає, що віковий цикл триває               80-90 років. Підозрюють, що є і тисячолітній цикл сонячної активності з періодом близько 1800 років.

           Рис. 2. Прояв сонячної активності (2001 рік)

Зв'язок між сонячними  і земними явищами

Нестаціонарні явища, які  відбуваються на Сонці, е справді  великомасштабними. Зокрема, за даними рентгенівських спостережень при спалахах температура в короні над шши зонами зростає до 20-40 млн кельвінів. Визначено, що потік випромінювання в окремих рентгенівських діапазонах при спалахах зростає у 100-400 разів. Завдяки активним процесам на фоні теплового радіови- промінювання: на Сонці виникають ще й п'ять тині» радіо- сплесків. Усі ці активні процеси так чи інакше впливають на Землю, на стан її атмосфери, на її магнітне поле і на біосферу, зокрема на людину.

Наприклад, ще в XIX ст. зауважили, що амплітуда добових коливань магнітного поля Землі змінюється від року до року в ритмі з кількістю плям на Сонці. Спостереження показали, що через 1-2 доби після проходження великих плям або їхніх груп через центральний меридіан. Сонця виникають особливо сильні неправильні коливання величини магнітного поля Зейлі — магнітні бурі. І вони, і полярні сяйва пов'язані з корпускулярними потоками, що рухаються від Сонця,

Безпосередньо під час  спалахів відбувається порушення радіозв'язку, особливо на довжинах хвиль від 15 до 60 м. Вони зумовлені різким зростанням іонізації в іоносфері Землі під дією підвищеного випромінювання Сонця в ультрафіолетовому та рентгенівському діапазонах.

Вивчення історичних документів показало, що спалахи чуми, холери, скарлатини і дифтериту припадали переважно на роки максимумів активності Сонця. Сучасні статистичні дані вказують на те, що кількість загострень серцево-судинних захворювань, травматизм на виробництві, кількість шляхово-транспортних пригод найбільші в роки і дні, коли на Сонці трапляються спалахи.

Очевидно, у  ритмі з сонячними явищами  змінюються певні функції людського організму. За деякими даними, чим більше число Вольфа, тим меншого є середня концентрація соляної кислоти у шлунку. У максимумі активності здатність крові розчиняти тромби, сторонні частини і мікроби приблизно на 30% менша, ніж у мінімумі. Тому й знижується бар'єр, яким організм залишає себе від хвороботворних мікробів.

Таким чином, вилив  сонячної активності на людину багатогранний. Один із шляхів буквально миттєвого впливу - через збурення магнітного поля Землі під час спалахів. При цьому спостерігаються дві хвилі: перша - через 8,5 хв після спалаху, друга - через дві доби. У першому випадку цей вплив зумовлений досягненням земної атмосфери потоків рентгенівських квантів, що виникли внаслідок спалаху, другому - потоків корпускулярного випромінювання. Влітаючи в земну атмосферу, одні й другі спричиняють у ній появу додаткових електричних зарядів і тим самим - збурення загального магнітного поля Землі, яке й передається на людський організм. Настає спазм кровоносних судин, підвищується тиск, а звідси інфаркти та інсульти, Унаслідок зменшення припливу крові до мозку з'являється млявість, сонливість, а отже, неуважність, сповільнення реакції робітника на підприємстві чи водія автотранспорту.

З метою безперервного  вивчення процесів, які відбуваються на Сонці, створено всесвітню службу Сонця. Для цього встановлюють наукову апаратуру на штучних супутниках Землі, на стратостатах тощо. За даними на кожен день складають карту сонячної поверхні, на яку наносять плями, факели, волокна, иротубереиці, дають інтенсивності у зеленій та червоній корональних лініях, що належать залізу. Ці карти, як і індекси сонячної активності, зокрема числа Вольфа, регулярно публікуються у «Сонячних бюлетенях».

З процесами, які  відбуваються на Сонці, зокрема з  можливим коливанням сонячної сталої, пов'язують зміни клімату Землі.

Сонце і життя Землі. «Уся доступна нам природа утворює деяку систему, деякий сукупний зв'язок тіл, причому ми розуміємо тут під словом тіло всі матеріальні реальності, починаючи з зірки і кінчаючи атомом».

Один з проявів  цього загального взаємозв'язку —  взаємозв'язок сонячних і земних процесів, вплив на земні явища так званої сонячної активності.

За останні  десятиліття нагромаджено велику кількість  даних, які свідчать про те, що коливання  сонячної активності справляють певний вплив на більшість геофізичних процесів, а також на явища, які відбуваються в біосфері нашої планети, тобто в тваринному і рослинному світі Землі, у тому числі в організмі людини.

Зокрема, багато дослідників приходять до висновку про залежність між станом сонячної активності і різними аномаліями в процесах погоди і клімату. Було відзначено, що у періоди максимуму сонячної активності відбувається інтенсивний обмін повітряними масами між тропічним і полярним районами нашої планети. Тепле повітря проникає далеко на північ, а холодне — на південь. Погода стає нестійкою, а атмосферні явища набувають інколи досить бурхливого характеру.

Порівнювання  протягом тривалого часу спеціальних  «карт сонячної активності» з  метеорологічними даними показало, що невдовзі після проходження активних районів через центр сонячного диска в земній атмосфері нерідко виникають сильні збурення, що ведуть до утворення циклонів і антициклонів і до різких змін погоди. Є також підстави припускати, що активні явища на Сонці впливають і на такі геофізичні явища, як виверження вулканів, землетруси, коливання рівнів морів і океанів. Вони можуть навіть викликати зміни швидкості добового обертання нашої планети.

Однак фізичний механізм, який зв'язує коливання сонячної активності і процеси, що відбуваються в атмосфері Землі, її надрах і біосфері, поки що залишається неясним. У цьому напрямі ведуться наполегливі дослідження.