Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации
Государственная Академия Управления имени Серго Орджоникидзе
Институт управления
Расчетно - пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине
«Концепции современного естествознания »
Выполнила :студентка 1курса
Иксанова Айгуль Хасановна
факультета Мировая Экономика
группы 2.
Руководитель : Ацюковский В.А.
Москва-1998г.
Задание на курсовой проект по дисциплине
«Концепции современного естествознания»:
Студентка 1 курса ,группы 2 Иксанова Айгуль Хасановна
Тема проекта : «Земля и солнечная активность».
В проекте привести :
В проекте дать :
Плакатный материал: 2 листа формата А-1 (594-841)
Срок сдачи законченного проекта : 31.03.98.
Руководитель проекта : Ацюковский В.А.
Содержание:
Введение: стр.
Понятие солнечной активности: стр.
Историческое исследование : стр.
Современные концептуальные представления : стр.
Расчетно-теоретическая часть : стр.
Новые пути изучения солнечно - земных связей : стр.
Заключение : стр.
Список литературы :
П. И. Мирошниченко. « Солнечная активность и Земля » , Москва, издательство «Наука »,1989год.
Е. П. Левитан . «Астрономия», Москва, издательство «Высшая школа», 1988год.
Ф. Ю . Зигель. «Астрономия в ее развитии», Москва, издательство «Просвещение», 1990год.
Климишин. «Элементарная астрономия», Москва, издательство «Наука», 1990г.
Журнал «Наука и жизнь», №3, Г. Александровский « Солнце, его устройство и судьба», 1997г.
Введение.
О том, что жизнь на Земле зависит от Солнца человек понял многие тысячелетия назад. Солнце обожествлялось, ему поклонялись во многих религиях мира. Только первые естествоиспытатели приоткрыли завесу его божественности.
Солнце - центральное и самое массивное тело солнечной системы. Его масса в 333000 раз больше массы Земли ив 750 раз превышает массу всех других планет вместе взятых. Солнце мощный источник энергии, постоянно излучаемой им во всех участках спектра электромагнитных волн - от рентгеновских и ультрафиолетовых лучей до радиоволн. Это излучение оказывает сильное воздействие на все тела солнечной системы: нагревает их, влияет на атмосферы планет, дает свет и тепло необходимые для жизни на Земле.
Вместе с тем Солнце - ближайшая к нам звезда, у которой в отличие от всех других звезд мы можем наблюдать диск и при помощи телескопа изучать на нем мелкие детали, размером даже до нескольких сотен километров.
Диаметр Солнца составляет 1/107а.е. ,что в 109 раз превышает диаметр Земли. Мощность полного излучения Солнца (его светимость) составляет около 4*10^23квт.(см )
Первоначальные представления о Солнце были очень примитивны. Так например Демокрит предполагал, что Солнце - раскаленная глыба камня. А Аристотель считал, что Солнце и другие звезды состоят из особой неуничтожимой и неизменной материи. Предполагалось также, что поверхность солнца твердая , а пятна представляют собой результаты вулканических извержений.
В настоящее время известно, что, как и все звезды, Солнце представляет собой раскаленный газовый шар. В основном оно состоит из водорода с примесью 10% гелия. Количество атомов всех остальных элементов, вместе взятых примерно в 1000 раз меньше. Однако по массе на все эти более тяжелые элементы приходится 1-2% массы Солнца.
На Солнце вещество сильно ионизировано ,т.е. атомы лишены своих внешних электронов, которые становятся свободными частицами ионизированного газа - плазмы.
Под действием гравитационных сил в недрах его создается огромное давление.
Точные расчеты показывают, что в центре Солнца плотность газа составляет около 150г\см^3 ,в 13 раз больше , чем у свинца, а температура - около 15000000К.
Поток энергии, возникающей в недрах Солнца, передается во внешние слои и распределяется на все большую и большую площадь. Вследствие этого температура солнечных газов убывает по мере удаления от центра.
В зависимости от значения температуры и характера определяемых ею процессов все Солнце можно условно разделить на 4 области :
1 внутренняя, центральная область(ядро), где давление и температура обеспечивают протекание ядерных реакций, простирается до расстояния примерно 1/3Rс;
2 «лучистая зона»(от1/3 до2/3R), в которой энергия передается наружу от слоя к слою в результате последовательного поглощения и излучения квантов электромагнитной энергии;
3 конвективная зона - от верхней части лучистой до самой видимой границы Солнца. Здесь температура быстро уменьшается, в результате чего происходит конвекция, перемешивание вещества;
4 атмосфера, начинающаяся сразу за конвективной и простирающаяся далеко за пределы видимого диска Солнца. Нижние слои атмосферы включают в себя тонкий слой газов, соответствующий кажущейся поверхности, наблюдаемой в лучах Солнца. Верхние слои атмосферы не видны и могут наблюдаться только во время полных солнечных затмений либо при помощи специальных приборов.(см)
Понятие солнечной активности.
Видимая поверхность Солнца - фотосфера представляет собой слой газа толщиной около 300км.
Пятна и факелы - детали фотосферы. Пятна существуют от нескольких дней до нескольких месяцев. Временами на Солнце не бывает пятен совсем, а иногда одновременно появляются десятки крупных пятен. Многолетние наблюдения выявили циклические колебания числа пятен. Средняя продолжительность цикла составляет примерно 11лет.
Пятна кажутся темными лишь по контрасту с фотосферой, т.к. пятна холоднее фотосферы. Появление на Солнце этих областей газа не означает, что Солнце охлаждается.
Факелы - более светлые и более горячие детали фотосферы - чаще всего окружают солнечные пятна. Факелы возникают незадолго до появления пятен и существуют дольше пятен.
Фотосфера покрыта ячейками - гранулами. Размеры гранул неодинаковы и составляют в среднем несколько сотен км. Время существования гранул всего несколько минут. Появление и исчезновение гранул показывает, что фотосфера находится в непрерывном движении.
В моменты солнечных затмений хорошо видны внешние области атмосферы Солнца - хромосфера и корона. Яркость хромосферы и короны во много раз меньше яркости фотосферы. Из-за рассеяния солнечного света в земной атмосфере не удается без специальных приспособлений видеть вне затмений хромосферу и корону.
Одно из интереснейших явлений в хромосфере Солнца - вспышки. Они возникают над быстро изменяющимися пятнами. Вспышка начинается с увеличения яркости небольшого участка хромосферы, но затем распространяется на площади в десятки миллиардов квадратных км. Слабые вспышки исчезают через несколько минут, а самые мощные продолжаются несколько часов. Слабые вспышки происходят на Солнце по несколько раз в сутки. Мощные вспышки возникают значительно реже и в результате таких вспышек выделяется энергия до 10^25кДж. По характеру явления вспышки представляют собой взрывные процессы.
Хромосфера простирается до высоты 10-14тыс.км. В ее самых нижних слоях температура около 5000К, по мере подъема над фотосферой температура растет. Корона неразрывно связана с фотосферными пятнами и факелами, а также с явлениями в хромосфере. В корону простираются гигантские плазменные выступы или арки, как бы опирающиеся на хромосферу. Это протуберанцы.
Комплекс нестационарных образований, наблюдаемых на Солнце (пятна, факелы, протуберанцы, хромосферные вспышки и др.) называется солнечной активностью.
Все проявления солнечной активности тесно связаны друг с другом.
Так, солнечные пятна всегда связаны с факелами, хромосферные вспышки и протуберанцы в большинстве случаев развиваются над возмущенной фотосферой и т.д. Области на Солнце, где наблюдаются все эти явления называют активными или центрами активности. Магнитное поле Солнца невелико, но активные области возникают и развиваются лишь в тех участках Солнца, где временно усиливается магнитное поле.(см)
Не только для появления пятен, но и для солнечной активности в целом характерна также 11-летняя цикличность. В годы максимума солнечной активности на Солнце много центров активности (возмущенное Солнце). В годы минимумов их мало (спокойное Солнце). В годы максимумов активности резко возрастает излучение Солнца в Коротком диапазоне и в космическое пространство Солнце посылает особенно много электрических заряженных частиц высокой энергии.
Проблема «Солнце- Земля».
Активные процессы протекающее на Солнце в той или иной степени воздействуют на Землю на составляющие ее атмосферы. Еще в 19 веке было замечено, что амплитуда суточных колебаний магнитного поля Земли изменяется год от года в ритме с числом пятен на Солнце.
Эта проблема, связывающая солнечную активность с ее воздействием на Землю, находится на стыке астрономии, физики, геофизики, биологии и медицины.
Удалось не только накопить множество фактов, но и обнаружить закономерности, влияющие на жизнь человека.
Так, например, изучая состояние ионосферы, (а оно непосредственно зависит от солнечной активности) прогнозируют условия радиосвязи. Непосредственно во время вспышек происходит нарушение радиосвязи особенно на длинных волнах от 15 до 60 метров. Они обусловлены резким возрастанием ионизации ионосферы под действием повышенного излучения Солнца в ультрафиолетовом и рентгеновском диапазоне.
Не только радиосвязь, но и электрические линии могут выйти из строя под воздействием этих частиц. Так в марте 1989 года напряжение в сети города Квебек неожиданно упало и вся провинция погрузилась во тьму. Вызвано это было повышенным излучением Солнца в эти дни.(см )
Давно известно, что происходящие на Земле магнитные бури, т.е. кратковременные изменения магнитного поля и связанные с ними колебания магнитной стрелки, особенно заметны в дневное время и в годы максимума солнечной активности.
Магнитные бури обычно сопровождаются свечением верхних слоев атмосферы. Это полярные сияния - одно из красивейших явлений природы. Необычная игра красок, внезапная смена спокойного свечения стремительным перемещением дуг, полос и лучей издавна привлекали к себе людей.
Полярные сияния как правило происходят в полярных областях земного шара. В старину зловещее красноватое освещение земной поверхности и неба пугало людей. Науке удалось объяснить окраску полярных сияний: наиболее интенсивны в спектрах полярных сияний зеленые и красные линии, принадлежащие атомам кислорода земной атмосферы. Теперь уже ясно, что магнитные бури, полярные сияния и радиационный пояс Земли тесно связаны с солнечным ветром.
Существует связь между явлениями на Солнце и формирующими погоду процессами в нижних слоях атмосферы. Но солнечное излучение не непосредственно воздействует на тропосферу, влияет на нее через крупномасштабные процессы в верхней атмосфере Земли. В последнее время все большее внимание ученых привлекают разнообразные явления в биосфере, которые ,как показывают наблюдения напрямую связаны с солнечной активностью. Так, биологи отмечают, что в годы максимумов солнечной активности заметно обостряются некоторые заболевания. Отмечают также, что в периоды солнечной активности происходят изменения в природе лесонасаждений, в условиях существования отдельных видов животных, птиц. Изучение этих сложных процессов только начинается.