Автор работы: Пользователь скрыл имя, 30 Января 2013 в 16:34, история болезни
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.
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
Перспективи використання
Сонячна енергія, як вважають, до кінця століття може скласти не більше 1% від загальної кількості використовуваної енергії. Ще в 1870 році в Чилі було побудовано сонячний опріснювач морської води, який виробляв до 30 т прісної води на добу і працював понад 40 років. Завдяки застосуванню гетеропереходів коефіцієнт корисної дії сонячних батарей вже досягає 25%. Налагоджено виробництво сонячних батарей у вигляді довгої полікристалічної кремнієвої стрічки, які мають ККД понад 10%.
Безпосереднє використання сонячної енергії
Одна з проблем, що з нею стикається людство вже сьогодні — поступове виснаження земних ресурсів, зменшення родючості грунтів, зменшення конкретно запасів органічного палива Як уважають, запасів вугілля ка планеті достатньо для забезпечення потреб світової енергетики на найближчі 200 років.
Рис. 2. Побутове використання
Проте на цьому шляху виникла інша перепона — прогресуюче забруднення навколишнього середовища. Адже щорічно в атмосферу Землі надходить 200 млрд тонн вуглекислого газу, значна кількість чадного газу, оксиду сірки, азоту, твердих частинок, які згубно впливають на живу природу.
Тому принаймні
з 50-х років уже
За обчисленнями, при коефіцієнті корисної дії усього 5% сонячної енергії, зібраної у тропічних районах з 6 м2 горизонтальної поверхні, цілком достатньо для задоволення сучасної енергетичної потреби одної людини. Уже тепер у багатьох країнах сонячну енергію успішно використовують для опріснювання води, нагрівання й охолодження приміщень тощо Сонячні електростанції", що вже діють у деяких країнах, у своїй роботі повторюють принцип звичайної теплової електростанції; вода нагрівається у спеціальних котлах і пара, що там утворюється, спрямовується на турбіну, яка й обертає з'єднаний з нею електричний генератор. Завдяки об'єднанню потоків світлової енергії від багатьох дзеркал — геліостатів — вода в котлі нагрівається до температури близько 1000 °С Вартість електроенергії у США в пустелі Мохаве на одній з перших комерційних наземних сонячних електростанцій вдалося довести до 8 центів за кіловат-годину. Це відповідає вартості електроенергії, яку виробляють атомні електростаниії За одним з варіантів приймача сонячної енергії панель приймача розташована на вершині 60-метрової башти Сонячна енергія концентрується на ній за допомогою 222 дзеркал, що дає концентрацію енергії близько 5 МВт.
У Піренеях встановлено плавильні печі, в яких завдяки концентрації сонячної енергії досягається температура близько 3000 оС. Річ ясна, тут можна отримати чисті, бея небажаних домішок продукти плавлення.
Обговорюють питання побудови космічних сонячних електростанцій за межами земної атмосфери. Два основні елементи такої станції мали б бути такими: сонячна енергоустановка, яка вловлювала б променисту енергію Сонця І перетворювала її в електричну; система напрямленої передачі енергії з космосу на Землю у мікрохвильовому діапазоні. Обчислено, що при потужності енергосистеми 5 млн кВт електростанція повинна мати масу 20-50тис.т. Площа сонячного колектора при використанні фотоелектричного способу перетворення енергії мала б досягти 50 км2. Приймають, що діаметр передавальної антени дорівнює 1 км, приймальної — не менше 10 км. Тут ,ця енергія мала б перетворюватися в електричний струм ї далі спрямовуватися в енергосистему країни Усі такі проекти, однак, виглядають сумнівними як щодо їх вартості, так і можливостей передачі енергії на поверхню Землі без шкоди навколишньому середовищу.[8,9,14]
Зоряне небо на перший погляд вдається незмінним. З року в рік, із сторіччя в сторіччя людям сяють одні й ті самі зорі, не змінюються також знайомі обриси сузір'їв. Проте враження це обманливе. Насправді космічні об'єкти і еволюціонують і переміщуються в просторі, і тільки величезні відстані і відносно невелика порівняно з довгочасністю космічних процесів тривалість людського існування не дає нам можливості всі ці зміни спостерігати безпосередньо.
Тому чи не найголовнішим завданням сучасної астрофізики є вивчення еволюції космічних об'єктів, умов і закономірностей їх виникнення й розвитку. В цьому ключ до розуміння будови того світу, в якому ми живемо і частиною якого ми є, усвідомлення того становища, яке в цьому світі посідає людина і людство.
Згідно з даними астрономічних спостережень, а також теорії будови і еволюції зір різні зорі мають різний вік. Протягом свого тривалого і складного шляху розвитку вони переходять з однієї стадії в іншу. Ці стадії зв'язані головним чином з плином тих фізичних процесів, унаслідок яких відбувається виділення енергії і світіння зір. Йдеться про гравітаційне стиснення і термоядерні реакції. І чим масивніша зоря, тим швидше вона долає кожну чергову стадію.
Тому чим більша маса зорі, яку вона має на тому чи іншому етапі своєї еволюції, тим більшим повинен бути її вік. Зрозуміло, оцінка віку зорі за її масою є досить приблизною, оскільки нам невідомо, чи знаходиться зоря на початку чи в кінці чергового етапу своєї еволюції.
Є й інші способи визначення тривалості існування конкретних зір, але й вони значною мірою приблизні. Проте здобуті результати показують, що ця тривалість різниться в досить широких межах. Є зорі молоді і зорі старі. Більше того, існують різні покоління зір. Зорі першого покоління формувалися в той час, коли навколишнє середовище складалося на три чверті з водню і на одну чверть з гелію. Наприкінці свого існування ці зорі, руйнуючись, збагачували середовище й більш важкими елементами, що утворилися в їхніх надрах у процесі термоядерного синтезу. Тому в зорях другого покоління повинно міститися більше важких елементів. Якщо виходити з цієї ознаки, то наше Сонце належить, очевидно, до зір другого покоління.
Середня тривалість життя зір, що становить мільярди років, не дає можливості простежити за еволюцією тієї чи іншої конкретної зорі протягом більш-менш значного періоду її існування. Навіть сто і тисяча років у житті зорі — це мить у житті людини. На допомогу астрономам приходить вже знайомий нам метод порівняння. Те, чого не можна досягти шляхом спостережень за станом однієї окремо взятої зорі, можна здійснити, порівнюючи між собою зорі одного й того самого типу, але різного віку. Такий «віковий ряд» немов би замінює стани окремої зорі, що йдуть у часі один за одним.
Найбільшу частину свого життя з моменту, коли в їхніх надрах запалюються термоядерні реакції і до моменту «вигорання» водню, звичайні, «нормальні» зорі перебувають в усталеному стані. Тому головний інтерес для науки становлять початковий і завершальний етапи у їх житті, коли подіїЇ розгортаються досить бурхливо — процеси «народження» і «вмирання» цих космічних тіл.
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ ЛІТЕРАТУРИ
Основна література:
Додаткова література:
Наукові статті:
Електронні джерела:
Додаток 1. Характеристика Сонця.
Загальні відомості про Сонце | |
Середня відстань від Землі |
149,6×106 км |
Видима зоряна величина (V) |
−26,8m |
Абсолютна зоряна величина |
4,8m |
Орбітальні характеристики | |
Середня відстань від центру Чумацького Шляху |
2,5×1017 км (26 000 світлових років) |
Галактичний період |
2,26×108 років |
Фізичні характеристики | |
Діаметр |
1,392×106 км (109 ×Землі) |
Об'єм |
1,41 × 1018 км³ (1 300 000 Земних) |
Маса |
1,9891 × 1030 кг (332 950 Земних) |
Густина |
1,408 г/см³ |
Поверхневе прискорення (тяжіння) |
273,95 м/с-2 (27.9 g) |
Друга космічна швидкість на поверхні |
617,54 км/с |
Температура поверхні |
5780 K |
Температура корони |
5 000 K |
Температура ядра |
~13,6 000 K |
Світність (L☉) |
3,86×1033 ерг/сек або 3,827×1026 W |
Характеристики обертання | |
Нахил |
7,25° (до екліптики), 67,23° (до галактичної площини) |
Пряме піднесення Північного полюса |
286,13° (19 год 4 хв 31.2 сек) |
Схилення Північного полюса |
63,87° |
Період обертання на екваторі |
25,3800 днів (25 днів 9 год 7 хв 12,8 сек) |
Швидкість обертання на екваторі |
7174 км/год |
Додаток 2.
Народження Сонця.
Більш численні і надійні експериментальні дані про Сонячну систему, отримані в післявоєнні роки. Методи, якими були досліджені метеорити і поверхня Місяця, не можна було б навіть представити в часи Лапласа. Мова йде про речовину, що утворилася на самій ранній стадії життя Сонячної системи чи навіть було частиною первинної туманності. Дослідження післявоєнних років привели до деякого прояснення нашого походження. Ми вже розповідали вище про великий вибух, у результаті якого в далеку епоху, приблизно 15-20 млрд. років тому, народився Всесвіт. Через мільярд років після великого вибуху із суміші водню і гелію, що заповнювали весь простір, почалося утворення галактик. Перші зірки, що утворилися в ті часи, усе ще видні в кульових скупченнях і в центрах галактик. Слідом за ними утворилися спіральні рукави. Найбільш масивні зірки, що сформувалися на самому початку, пройшли дуже швидку еволюцію, при якій водень перетворювався в більш важкі елементи (у тому числі вуглець і кисень), а знову утворена речовина викидалася в навколишній простір. Такі перетворення і зараз відбуваються в термоядерних реакціях, що постачають всю енергію, випромінювану зірками. Цей попіл у свою чергу піддавався локальному стиску, що призводив до народження нових зірок, і цикл повторювався. Сонце є зіркою другого чи третього покоління. Згідно Клейтона, стиск, у результаті якого утворилося Сонце, було викликане надновою, яка, вибухаючи, передала рух міжзоряній речовині і, як мітла, штовхала його перед себе; так відбувалося доти, поки за рахунок сили тяжіння не сформувалася стабільна хмара, що продовжувала стискуватися, перетворюючи власну енергію стиску в тепло. Уся ця маса почала нагріватися, і за дуже короткий час (десяток мільйонів років) температура усередині хмари досягла 10-15 млн. градусів. До цього часу термоядерні реакції йшли крок за кроком і процес стиску закінчився. Прийнято вважати, що саме в цей момент, від чотирьох до шести мільярдів років тому, і народилося Сонце. Той факт, що Сонце це звичайна зірка, єдина примітна риса якої полягає в тому, що, знаходячись так близько від Землі, вона нам світить, нас гріє і взагалі створює можливість існування життя на нашій планеті, зважаючи на все загальновідоме. Однак якби ми стали розпитувати людину з вулиціЛ, намагаючись з'ясувати які-небудь подробиці про Сонце чи інші зірки, то його відповіді на наші питання виявилися б значно менш упевненими. Зараз ми спробуємо надати йому деяку інформацію, для чого швидко окреслимо панораму наших знань про зірки.
Додаток 3.
Еволюція Сонця.
Такому положенню все-таки наступить кінець, коли весь водень буде перетворений у гелій. Теоретично сонячного пального при сучасних темпах його згоряння вистачить принаймні на 100 млрд. років. Але існують обставини, що помітно зменшують цей час; так, водень, згоряючи фактично тільки в центральній частині Сонця, зникне в ній уже через 5-6 млрд. років, набагато раніше, ніж у зовнішній оболонці. Коли припиниться згоряння пального в центральній частині Сонця, вона знову почне стискуватися, швидко нагріваючись до все зростаючих температур, а тепло, передане при цьому зовнішній оболонці, приведе її розширення до розмірів, дивовижних у порівнянні із сучасними: Сонце розшириться настільки, що поглине Меркурій і буде розбазарювати пальне в сто разів швидше, ніж у даний час. Воно вступить у стадію червоного гіганта; життя на Землі зникне чи знайде пристановище на зовнішніх планетах. Ми, звичайно, будемо заздалегідь повідомлені про таку подію, оскільки перехід до нової стадії займе приблизно 100-200 млн. років. Неважко передбачити, що буде далі. Коли температура центральної частини Сонця досягне 100 млн. градусів, почне згоряти і гелій, перетворюючись у важкі елементи, і Сонце вступить у стадію складних циклів стиску і розширення, які не піддаються дослідженню навіть за допомогою сучасних обчислювальних машин. Майже напевно Сонце на останній стадії втратить зовнішню оболонку, які віднесуть із собою в простір розпечені вітри, і воно залишиться у вигляді центрального ядра, що має неймовірно велику густина і розміри, як у Землі. Пройде ще кілька мільярдів років, і Сонце вистигне, перетворившись в білий карлик. Чи можливо, що Сонце раптом вирішить ефектно припинити своє існування, спалахнувши надновою і назавжди викресливши нас із Всесвіту? Мова йде про дуже малоймовірну подію, хоча і можливу. Дійсно, для синтезу заліза і забезпечення великих гравітаційних сил, необхідних для колапсу, потрібна зірка великої маси. Якби близько розташована зірка, наприклад Сиріус, вибухнула як наднова, ми напевно відчули б якісь наслідки, швидше за все негативні. Вибух призвів би до того, що в навколишній простір була б викинута велика кількість космічних променів; при цьому спостерігалися б інтенсивні радіозавади. Крім того, наднова зробила б наші ночі світлими, як день, що викликало б на Землі екологічні відхилення. Спектакль вийшов би захоплюючим, але не позбавленим небезпек. У межах Галактики в середньому одна наднова вибухає раз у триста років. Астрономи завжди напоготові в надії побачити об'єкти такого типу в початковій, найцікавішій стадії. Але можна без особливої праці знайти наднові в сусідніх галактиках; мова йде про подію не настільки вже рідку. У цьому випадку наднові можна використовувати також і для грубої оцінки відстані до галактики, у якій вони знаходяться. Нарешті, існують вказівки на те, що частина речовини, з якого складається Сонячна система, залишилася від вибуху наднової у далекому минулому. Уже говорилося, що зовнішня оболонка зірки, відкинута геть з дуже високою швидкістю, поводиться як космічна мітла, змітаючи всі залишки речовини (міжзоряні пил і газ), що зустрічаються на її шляху. Часом ця речовина стискується настільки, що настає гравітаційна нестійкість, і вона конденсується в нові зірки. Схоже, що наше Сонце народилося саме в такий спосіб. Отже, ми беремо участь у безупинному циклічному процесі взаємного перетворення зірок і міжзоряної речовини, що постійно збагачується і змінюється під впливом вибухів наднових. Тільки тому, хто спостерігає небо поверхово, за допомогою недосконалих приладів, Всесвіт може видатися місцем тихим і спокійним. Насправді ми повинні бути вдячні долі за те, що живемо поруч зі скромною третьорядною зіркою, спокійним сонечком без претензій, що знаходиться на периферії, але зате надійним на найближчі п'ять мільярдів років. А там подивимося.