На диске Солнца нередко видны необычные обра-зования: участки пониженной яркости — солнечные пятна и повышенной яркости — факелы. На краю диска заметны вы-ступы хромосферы — протуберанцы, иногда появляются короткоживующие очень яркие пятна-вспышки. Все они полу-чили общее название — активные образования .
Обычно активные образования возникают в так называе-мых активных областях Солнца. Эти области могут занимать значительную долю солнечного диска. Главная характеристи-ка активных областей — выход на поверхность сильных ло-кальных (т. е. местных) магнитных полей, намного более силь-ных, чем регулярное магнитное поле Солнца. Типичная для активной области схема магнит-ного поля представлена на ри-сунке 62.
Солнце, как и другие небесные тела, вращается вокруг своей оси. Это даёт возможность определить на нем полюсы и экватор и построить систему гелиографических координат (Гелиос — Солнце), полностью аналогичных географическим.
Часто по обе стороны экватора в полосе гелиографических широт 10—30° появляются солнечные пятна и факелы — светлые пятнышки, хорошо видные у пятен и у края диска. В телескоп хорошо различают-ся тёмный овал пятна и окружающая его полутень. Обычно пятна появляются группами. Характерный размер тёмного пятна около 20 000 км. Пятно на фоне фото-сферы кажется совершенно черным, однако, поскольку в пят-не температура равна 4500 K, его излучение слабее излучения фотосферы всего в 3 раза.
В пятне наблюдаются сильные магнитные поля (до 4,5 Тл). Именно наличие магнитного поля и определяет понижение температуры, поскольку оно препятствует конвекции и умень-шает тем самым поток энергии из глубинных слоёв Солнца. Пятно появляется в виде чуть расширенного промежутка меж-ду гранулами — в виде поры. Примерно через сутки пора раз-вивается в круглое пятно, а через 3—4 дня появляется полутень.
Со временем площадь пятна или группы пятен растёт и через 10—12 дней достигает максимума. После этого пятна группы начинают исчезать, и через полтора-два месяца группа исчезает вообще. Часто группа не успевает пройти все стадии и исчезает в гораздо более короткие сроки.
Образование солнечных пятен
При увеличении магнитного поля в фото-сфере конвекция сначала даже усиливается. Не очень сильное магнитное поле тормозит турбуленцию и тем самым облегча-ет конвекцию. Но более сильное поле уже затрудняет конвек-цию, и в месте выхода поля наружу температура падает — образуется солнечное пятно.
Пятна обычно окру-жены сетью ярких цепочек — фотосферным факелом. Шири-на цепочки определяется диаметром её ярких элементов (ти-па гранул) и составляет около 500 км, а длина доходит до 5000 км. Площадь факела намного (обычно в 4 раза) превы-шает площадь пятна. Факелы встречаются и вне групп или одиночных пятен. В этом случае они гораз-до слабее и заметны обычно на краю диска. Это говорит о том, что факел представляет собой облако более горячего газа в са-мых верхних слоях фотосферы. Факелы относительно устой-чивые образования. Они могут существовать в течение несколь-ких месяцев.
Над пятнами и факелами расположена флоккула — зона, в которой яркость хромосферы увеличена. Несмотря на уве-личение яркости, флоккула, как и хромосфера, остаётся не-видимой на фоне ослепительно яркого диска Солнца. Наблюдать её можно только с помощью специальных приборов — спектрогелиографов, в которых получается изображение Солн-ца в излучении в длине волны спектральной линии. В этом случае изображение флоккулы выглядит темной полоской.
Образование флоккул
Когда в углублении, образованном линиями напряжённости (рис. 62), скапливается плазма, из-за повыше-ния плотности усиливается излучение, падает температура и давление, что, в свою очередь, приводит к повышению плот-ности и усилению излучения. Постепенно «ловушка» перепол-няется, и плазма по линиям напряжённости стекает в фото-сферу. Устанавливается равновесие: горячий газ короны попа-дает в «ловушку», отдаёт свою энергию и стекает в фотосфе-ру. Так образуется флоккула.
Когда вращение Солнца выно-сит флоккулу на край Солнца, мы видим висящий спокойный протуберанец . Преобразование магнитных полей может привести к то-му, что линии напряжённости выпрямляются и плазма флок-кулы выстреливается вверх. Это эруптивный протуберанец .
Если в плазме встречаются два магнитных по-ля противоположной полярности, то происходит аннигиляция полей. Аннигиляция (уничтожение) магнитного поля по зако-ну Фарадея вследствие электромагнитной индукции вызывает появление сильного переменного электрического поля. По-скольку электрическое сопротивление плазмы мало, это вызы-вает мощный электрический ток, в магнитном поле которого запасается огромная энергия. Затем в взрывном процессе эта энергия выделяется в виде светового и рентгеновского излу-чений (рис. 61). Земной наблюдатель видит вспышку как яркую точку, неожиданно появляющуюся на диске Солнца, обычно вблизи группы пятен. Вспышку можно наблюдать в телескоп и в исключительных случаях невооружённым глазом. Материал с сайта
Однако основная часть энергии выделяется в виде кинети-ческой энергии движущихся в солнечной короне и межпла-нетном пространстве со скоростями до 1000 км/с выбросов ве-щества и потоков ускоренных до гигантских энергий (до де-сятков гигаэлектрон-вольт) электронов и протонов.
Проникающее в корону магнитное поле захватывается по-током солнечного ветра . При определённой конфигурации маг-нитного поля оно сжимает плазму, ускоряя её до очень боль-ших скоростей. Одновременно поток плазмы вытягивает ли-нии магнитной индукции. Таким образом формируется корональный луч.
Влияние вспышек
Вспышки на Солнце оказывают силь-ное воздействие на ионосферу Земли, существенно влияют на состояние околоземного космического пространства. Име-ются свидетельства влияния вспышек на
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
Проблема «Солнце – Земля» является на сегодняшний день актуальной по многим причинам. Во-первых, это проблема альтернативных источников энергии на Земле. Солнечная энергия – неисчерпаемый источник энергии, притом безопасный. Во-вторых, это влияние солнечной активности на земную атмосферу и магнитное поле Земли: магнитные бури, полярные сияния, влияния солнечной активности на качество радиосвязи, засухи, ледниковые периоды и др. Изменение уровня солнечной активности приводит к изменению величин основных метеорологических элементов: температуры, давления, числа гроз, осадков и связанных с ними гидрологических и дендрологических характеристик: уровня озер и рек, грунтовых вод, солености и оледенения океана, числа колец в деревьях, иловых отложений и т.п. Правда в отдельные периоды времени эти проявления происходят только частично или вовсе не наблюдаются. В-третьих, это проблема «Солнце – биосфера земли». С изменением солнечной активности учеными было замечено изменение численности насекомых и многих животных. В результате изучения свойств крови: числа лейкоцитов, скорости свертывания крови и др., были доказаны связи сердечно-сосудистых заболеваний человека с солнечной активностью.
В данной работе мы ограничимся рассмотрением влияния солнечной активности на геофизические параметры, особое внимание уделив воздействию активности на погоду и климат.
1. Солнечная активность и ее причины
У Солнца есть собственная «жизнь», называемая солнечной активностью: раскаленная масса Солнца находится в непрерывном движении, которое порождает пятна и факелы, меняет силу и направление солнечного ветра. На эту солнечную жизнь сразу реагирует магнитное поле Земли и ее атмосфера, порождая различные явления, воздействуя на животный и растительный мир, провоцируя вспышки рождаемости разных видов животных и насекомых, а также наши с вами заболевания.
Помимо обычного излучения, исходящего от Солнца, обнаружено и интенсивное радиоизлучение. Советская экспедиция в Бразилии, наблюдавшая затмение 20 мая 1947 года, обнаружила падение интенсивности радиоизлучения Солнца в 2 раза во время полной фазы солнечного затмения, в то время, как интенсивность общего излучения Солнца уменьшилась в миллион раз. Это говорит о том, что радиоизлучение Солнца происходит главным образом от его короны.
Причины циклической деятельности Солнца остаются пока неведомыми. Одни ученые склоняются к мнению, что ее основой являются внутренние механизмы, другие утверждают, что это гравитационные влияния обращающихся вокруг Солнца планет. Вторая точка зрения выглядит логичнее. Нужно учитывать и тот факт, что обращение планет происходит не столько вокруг Солнца, сколько вокруг общего центра тяжести всей Солнечной системы, по отношению к которому само Солнце описывает сложную кривую. Если учесть к тому же, что Солнце – не твердое тело, то такая динамика вращения непременно воздействует и на динамику движения всей солнечной плазмы, задавая ритмы солнечной активности.
2. Параметры Солнечной активности и ее влияние на погоду и климат
Наиболее близкий к нам источник частиц высоких энергий это, разумеется, наша звезда – Солнце. Поэтому для того, чтобы понять и оценить уровень энергии (или мощность) рассматриваемых воздействий, допустимо ограничиться анализом энергии поступающей от Солнца, а точнее анализом вариаций энергии поступающих от него потоков.
На Солнце происходит множество процессов, большая часть из которых остается неизученной. Тем не менее, составить достаточное представление о вариациях поступающей от него энергии можно, рассмотрев один из главных факторов – близкое к периодической изменение солнечной активности. 22-летний солнечный цикл определяется периодическим изменением полярности гигантского магнита, который представляет собой Солнце.
Поверхность Солнца очень неоднородна и находится в постоянном движении. Это подтверждают многочисленные снимки, которые в постоянном режиме делают станции наблюдения и обсерватории, в том числе международные, в различных диапазонах спектра. Приливы и отливы раскаленного и почти полностью ионизованного вещества, бушующие на Солнце, иногда приводят к эффекту, называемому корональным выбросом массы (впрочем, имеется, не существенный для понимания дальнейшего нюанс, связанный с различием между понятиями солнечной вспышки и коронального выброса массы). В этом случае от поверхности нашей звезды отрываются огромные потоки плазмы, которые уходят в межзвездное пространство и вполне могут достичь Земли.
Пятна на Солнце, которые в непрерывном режиме регистрируются уже более ста лет, как раз и являются основой для наиболее простого способа регистрации солнечной активности.
Впрочем, пятна на Солнце могут быть разного размера, причем появление группы пятен далеко не тождественно появлению одного пятна той же площади. Чтобы учесть это обстоятельство, в солнечно-земной физике давно используются так называемые числа Вольфа, которые позволяют довольно точно судить об активности светила по числу пятен, наблюдаемых с Земли. Число Вольфа или относительное цюрихское число солнечных пятен, определяется по формуле
где f – общее число пятен на видимой полусфере Солнца, g – число групп пятен. Коэффициент k обеспечивает учет условий наблюдений (например, тип телескопа). С его помощью наблюдения в любой точке планеты пересчитываются к стандартным цюрихским числам.Число параметров, с помощью которых можно охарактеризовать активность Солнца очень велико и такой показатель как числа Вольфа, далеко не является исчерпывающим. Наглядно показать это можно, отталкиваясь только от одного факта – Солнце, как и всякое сильно разогретое тело, излучает электромагнитные волны в очень широком спектральном диапазоне. Помимо видимого света, оно испускает и радиоволны, и жесткие рентгеновские лучи. Учитывая, что спектр разогретых тел является практически сплошным, а вариации интенсивности в его отдельных участках могут и не быть коррелированны друг с другом, легко представить себе трудности, с которыми сталкивается солнечно-земная физика при попытках отыскать некий интегральный (или универсальный) показатель.
Единого универсального показателя для активности Солнца не существует, но в солнечно-земной физике установлено, что можно указать величины, которые позволяют в какой-то степени приблизиться к решению этой задачи. Одной из этих величин является интенсивность радиоизлучения Солнца на волне 10,7 см, которая также обладает примерно той же периодичностью, что и числа Вольфа. Многочисленные исследования показали, что вариации и этого, и многих других показателей с приемлемой точностью кореллируют с числами Вольфа. Поэтому во многих исследованиях по солнечно-земным связям проводится сопоставление наблюдаемых в различных оболочках Земли явлений с поведением солнечной активности. Впрочем, для более точных количественных оценок используется и интенсивность радиоизлучения на волне 10,7 см.
Известны многочисленные работы, показывающие, что изменение солнечной активности в течение 11-летнего цикла, влияет на многие показатели, относящиеся как к верхней, так и к нижней атмосфере. Одним из ярких примеров является цикл работ, выполненный в Научно-исследовательском институте физики Санкт-Петербургского университета. В этих работах было изучено влияние солнечной активности на многолетний ход температуры вблизи земной поверхности, т.е. в тропосфере. Работ аналогичного профиля существует очень много, например, предпринимались и определенные шаги по популяризации данных исследований, и тем более интересным является обзор, в котором рассматривались существенные трудности, которые возникают при попытках интерпретировать воздействие солнечной активности на события в тропосфере.
Первая трудность состоит в том, что поток энергии, поступающий от Солнца в околоземное космическое пространство с высокой точностью постоянен. По оценкам, подтверждаемых расчетами, проведенными на основании данных полученных со спутника "Нимбус-7", как это отмечалось в, в околоземное космическое пространство приходит энергия, характеризуемой величиной порядка 10 12 МВт. При этом ее изменчивая часть составляет всего около 10 6 – 10 4 МВт, т.е. менее одной десятитысячной процента от фонового значения. Другими словами, вариативная часть энергии, поступающей на Землю от Солнца сопоставима с той, что вырабатывается человеком в одном, сравнительно небольшом, регионе.
Поток лучистой энергии, поступающей от Солнца, можно также охарактеризовать с помощью солнечной постоянной
(величина потока энергии, отнесенная к единице площади). Спутниковые измерения, проведенные в максимуме и минимуме солнечной активности, показали, что величина с высокой точностью действительно остается постоянной. Разница составляет около 2 Вт/м 2 при средней величине около 1380 Вт/м 2 .Сопоставление энергии, приходящейся на изменчивую часть потока от Солнца с энергией характерных для атмосферы явлений, скажем, одного-единственного циклона также показывает, что это – сравнимые величины. Иначе говоря, непосредственно воздействия на события в тропосфере изменения солнечной активности оказывать не должны, если отталкиваться только от энергетических соображений.
Однако это еще не все. Еще одна трудность, возникающая при рассмотрении воздействия вариаций солнечной активности на тропосферу, т.е. самый нижний слой атмосферы, состоит в том, что частицы и излучение, несущие вариативную часть энергии не доходят до поверхности земли. Коротковолновое излучение, а также такие частицы как электроны радиационных поясов и солнечные протоны поглощаются в более высоких слоях атмосферы (в стратосфере и мезосфере).
Мониторинг солнечной активности и геомагнитной обстановки Земли онлайн по различным параметрам... А также карты озонового слоя Земли и землетрясений в мире за последние двое суток, карты погоды и температуры.
Рентгеновское излучение Солнца
Рентгеновское излучение Солнца показывает график вспышечной активности Солнца. Рентгенограммы показывают события на Солнце, здесь используются для отслеживания солнечной активности и солнечных вспышек. Крупные солнечные рентгеновские вспышки могут менять ионосферу Земли, которая блокирует высокочастотные (ВЧ) радиопередачи на освещенную Солнцем сторону Земли.
Солнечные вспышки также связаны с Корональными выбросами массы (квм), которые в конечном итоге могут привести к геомагнитным бурям. SWPC посылает оповещения космической погоды на М5 (5х10-5 Вт/МВт) уровне. Некоторые крупные вспышки сопровождаются сильными радиовсплесками, которые могут конфликтовать с другими радиочастотами и вызывают проблемы для спутниковой связи и радио-навигации (GPS).
Шумановские резонансы
Резонансом Шумана называется явление образования стоячих электромагнитных волн низких и сверхнизких частот между поверхностью Земли и ионосферой.
Земля и её ионосфера - это гигантский сферический резонатор, полость которого заполнена слабоэлектропроводящей средой. Если возникшая в этой среде электромагнитная волна после огибания земного шара снова совпадает с собственной фазой (входит в резонанс), то она может существовать долгое время.
Шумановские резонансы
Прочитав в 1952 году статью Шумана о резонансных частотах ионосферы, немецкий врач Герберт Кёниг (Herbert König) обратил внимание на совпадение главной резонансной частоты ионосферы 7,83 Гц с диапазоном альфа-волн (7,5-13 Гц) человеческого мозга. Ему это показалось любопытным, и он связался с Шуманом. С этого момента начались их совместные исследования. Выяснилось, что и другие резонансные частоты ионосферы совпадают с главными ритмами человеческого мозга. Возникла мысль о неслучайности этого совпадения. Что ионосфера – своего рода задающий генератор для биоритмов всего живого на планете, своего рода дирижер оркестра, называемого жизнью.
И, соответственно, интенсивность и любые изменения шумановских резонансов влияет на высшую нервную деятельность человека и его интеллектуальные способности, что было доказано еще в середине прошлого века.
Индекс протонов
Протоны являются основным источником энергии Вселенной, генерируемой звездами. Они принимают участие в термоядерных реакциях, в частности, реакциях pp-цикла, которые являются источником почти всей энергии, излучаемой Солнцем, сводятся к соединению четырёх протонов в ядро гелия-4 с превращением двух протонов в нейтроны.
Поток протонов
Поток электронов и протонов взяты из GOES-13 GOES Hp, GOES-13 и GOES-11. Высокоэнергетические частицы могут добраться до Земли где-то от 20 минут до нескольких часов после солнечного события.
Компоненты магнитного поля
GOES Hp - это минутный график, содержит усредненные параллельные компоненты магнитного поля Земли в нано Теслах (nT). Измерения: GOES-13 и GOES-15.
Космическое излучение
Через 8-12 минут после крупных и экстремальных солнечных вспышек к Земле долетают протоны высоких энергий - > 10 Мэв или их еще называют - солнечные космические лучи (СКЛ). Поток протонов высоких энергий, вошедших в атмосферу Земли, показывает настоящий график. Солнечная радиационная буря может вызвать нарушения или поломки в аппаратуре космических аппаратов, вывести из строя электронную технику на Земле, привести к радиационному облучению космонавтов, пассажиров и экипажи реактивных самолётов.
Геомагнитная возмущенность Земли
Усиление потока солнечного излучения и приход волн солнечных корональных выбросов вызывают сильные колебания геомагнитного поля - на Земле происходят магнитные бури. На графике показаны данные с космических аппаратов GOES, уровень возмущенности геомагнитного поля вычисляется в режиме реального времени.
Полярные сияния
Полярные сияния возникают, когда поток солнечного ветра сталкивается с верхними слоями земной атмосферы. Протоны вызывают диффузное явление Аврора, которое распространяется по силовым линиям магнитного поля Земли. Полярные сияния, как правило, сопровождается уникальным звуком, напоминающим легкое потрескивание, которое еще не изучено учеными.
Электроны возбуждаются путем ускорения процессов в магнитосфере. Ускоренные электроны распространяются в магнитном поле Земли в полярных регионах, где они сталкиваются с атомами и молекулами кислорода и азота в верхних слоях земной атмосферы. В этих столкновениях электроны передают свою энергию в атмосферу, таким образом, захватывая атомы и молекулы на более высокие энергетические состояния. Когда они расслабляются обратно вниз до нижних энергетических состояний, они
выделяют энергию в виде света. Это аналогично тому, как неоновая лампочка работает. Полярные сияния возникают, как правило, от 80 до 500 км над поверхностью земли.
Карта озонового слоя
Температурная карта
Погода в мире
Карта землетрясений
Карта показывает землетрясения на планете за последние сутки
На этой странице Вы можете очень хорошо следить за нашей космической погодой, которая в первую очередь задаётся Солнцем. Данные обновляются очень часто - практически через каждые 5-10 минут , поэтому Вы можете всегда, заходя на данную страницу, знать точное положение дел в области активности нашего Солнца и космической погоды.
- Благодаря данной странице и её он-лайн данным Вы можете довольно точно понимать состояние космической погоды и её влияние на Землю в текущем моменте времени. Размещены графики и карты (в он-лайновом режиме со специализированных он-лайн серверов, собирающих и обрабатывающих данные со спутников), описывающие космическую погоду (что удобно для отслеживаниия аномалий).
Теперь Вы можете видеть Солнце он-лайн в режиме анимации , чтобы визуально лучше наблюдать за всеми изменениями на Солнце, такие, как например: вспышки, пролетающие рядом объекты и т.д.:
Состояние космической погоды в нашей системе зависит прежде всего от текущего состояния Солнца. Жесткое излучение и вспышки, потоки ионизированной плазмы, солнечный ветер, зарождающиеся на Солнце, это главные параметры. Жесткое излучение и вспышки зависят от так называемых солнечных пятен. Карты пятен и распределения излучения в рентгене видны ниже (это снимок солнца сделанный сегодня: 18 марта, понедельник).
Выбросы корональных транзиентов и зарождающиеся потоки солнечного ветра отмечены на рисунке, который представлен чуть ниже (это снимок короны Солнца сделанный сегодня: 18 марта, понедельник).
График вспышек на Солнце . При помощи этого графика Вы можете узнавать силу вспышек на каждый день, которые происходят на Солнце. Условно вспышки разделяются на три класса: C, M, X, это видно на шкале графика внизу, пиковое значение волны красной линии определяет силу вспышки. Самая сильная вспышка - класса Х.
Мировая Температурная Карта
Мировая погода высоких температур может прослеживаться на частообновляемой карте внизу. В последнее время отчётливо видно смещение климатических зон.
Солнце сейчас (18 марта, понедельник) в ультрафиолетовом спектре (в одном из наиболее удобном для просмотра состояния Солнца и его поверхности).
Стерео изображение Солнца . Как Вы знаете недавно специально были отправлены в космос два спутника, которые вышли на специльную орбиту, чтобы "видеть" Солнце сразу с двух сторон (раньше Солнце мы видели только с одной стороны) и передавать эти изображения на Землю. Внизу Вы можете видеть это изображение, которое ежедневно обновляется.
[фото с первого спутника] |
[фото со второго спутника] |
Активная область на Солнце (АО) это совокупность изменяющихся структурных образований в некоторой ограниченной области солнечной атмосферы, связанная с усилением в ней магнитного поля от значений 1020 до нескольких (45) тысяч эрстед. В видимом свете наиболее заметным структурным образованием активной области являются темные, резко очерченные солнечные пятна, часто образующие целые группы. Обычно среди множества более или менее мелких пятен выделяются два крупных, образующих биполярную группу пятен с противоположной полярностью магнитного поля в них. Отдельные пятна и вся группа обычно окружены яркими ажурными, похожими на сетку структурами факелами. Здесь магнитные поля достигают значений в десятки эрстед. В белом свете факелы лучше всего заметны на краю солнечного диска, однако, в сильных спектральных линиях (особенно водорода, ионизованного кальция и др. элементов), а также в далекой ультрафиолетовой и рентгеновской областях спектра, они значительно ярче и занимают большую площадь. Протяженности активной области достигают нескольких сотен тысяч километров, а время жизни от нескольких дней до нескольких месяцев. Как правило, их можно наблюдать практически во всех диапазонах солнечного электромагнитного спектра от рентгеновских, ультрафиолетовых и видимых лучей до инфракрасных и радио волн. На краю солнечного диска, когда активная область видна сбоку, над нею, в солнечной короне в эмиссионных линиях часто наблюдаются протуберанцы огромные плазменные «облака» причудливых форм. Время от времени в активной области происходят внезапные взрывы плазмы солнечные вспышки. Они порождают мощное ионизующее излучение (в основном, рентгеновское) и проникающее излучение (энергичные элементарные частицы, электроны и протоны). Высокоскоростные корпускулярные плазменные потоки изменяют структуру солнечной короны. Когда Земля попадает в такой поток, деформируется ее магнитосфера и возникает магнитная буря. Ионизующее излучение сильно влияет на условия в верхних слоях атмосферы и создает возмущения в ионосфере. Возможны влияния и на многие другие физические явления (см . раздел СОЛНЕЧНО-ЗЕМНЫЕ СВЯЗИ).
Пикельнер С.Б. Солнце.
М., Физматгиз, 1961
Мензел Д. Наше солнце
. М., Физматгиз, 1963
Витинский Ю.И., Оль А.И., Сазонов Б.И. Солнце и атмосфера Земли
. Л., Гидрометеоиздат, 1976
Кононович Э.В. Солнце дневная звезда
. М., Просвещение, 1982
Миттон С. Дневная звезда.
М., Мир, 1984
Кононович Э.В., Мороз В.И. Общий курс астрономии
. М., УРСС, 2001
Найти "СОЛНЕЧНАЯ АКТИВНОСТЬ " на