Урок 28 Тема: Солнце и жизнь на Земле Полярное сияние над Оклахомой (США), года

Использование солнечной энергии а). Гелиотехнические установки = различные типы солнечных теплиц, парников, опреснителей, водонагревателей, сушилок. б). Плавка – плавление тугоплавких металлов = солнечные лучи собирают в фокусе вогнутого зеркала, где создается высокая температура. в). Солнечные батареи = превращение солнечной энергии в электрическую. Электростанции - первая мощностью 5 МВт, п. Щелково, Крымская астрофизическая обсерватория (1985 г). крыши домов – отопление и освещение космические аппараты микрокалькуляторы электромобили Из всей энергии Солнца (светимости =3, Вт/c) – Земля получает около Вт солнечной лучистой энергии, т.е. за год около 100 триллионов тонн в условном топливе. Это в десять тысяч раз больше, чем нам нужно. Эта энергия нагревает поверхность Земли (воду, сушу, атмосферу) – поддерживая тепловой режим и биосферу на Земле. Человечество только начинает выявлять и использовать потенциал этой энергии. Строящаяся солнечная электростанция Nevada Solar One мощностью 64 МВт (долина Эльдорадо, штат Невада, США). Окончание - март 2007 г.

Воздействие излучения на Землю Впервые подробно данным вопросом занялся Александр Леонидович ЧИЖЕВСКИЙ ( ) биофизик, археолог, основоположник гелиобиологии, с 1915 до 1930 г публикует серию работ, в которых показывает значение периодической деятельности Солнца, космической активности, на процессы, происходящие в биосфере Земли.

Коротковолновое излучение А) Электромагнитное доходит до Земли за 8,3 минуты. 1. Коротковолновое излучение- за 3,5 млрд. лет интенсивность излучения возросла на 25%. Оно приходит в основном из слоев хромосферы и короны. а). Гамма – излучение (λ< м) – порождаются вспышками - внезапное выделение энергии в верхней хромосфере или нижней короне. б). Рентгеновское ( м <λ<10 -7 м) от верхних слоев хромосферы и короны невидимое, мощное в годы активности (возрастает в раз), резко возрастает в момент вспышек. Открыл лучи в 1895 г В.К. Рентген (1845 – 1923, Германия – первый Нобелевский лауреат 1901 г). в). Ультрафиолетовое (10 -8 м<λ<3, м) исходит от хромосферы. Возрастает в 2 раза в моменты вспышек. Открыл в 1801 г И. Риттер ( , Германия). Действие: 1) Ионизирует верхний слой земной атмосферы h= км (образуется ионосфера, открыта в 1924 г Э.В. Эплтон ( , Англия). 2) Сказывается на распространении радиоволн: отражение, нарушение связи и т.д. состояние ионосферы меняется в зависимости от солнечной активности. 3) Вызывает биологическое действие: убивают бактерии, вызывают загар и т.д. Не пропускается излучение Озоновым слоем Земли (О 3 на высоте = км). Защищает от прохождения коротковолнового излучения все живое на Земле.

Коротковолновое излучение тепловизор TН9100 г). Видимый свет (380 нм<λ<760 нм) от красного до фиолетового. Исходит от фотосферы, атмосфера задерживает 20% и рассеивает (поэтому небо голубое). 1) Почти все сведения об окружающем мире мы получаем благодаря зрению. 2) Свет является обязательным условием развития растительности. д). Инфракрасное (0,74 мкм<λ<2 мм) – тепловое излучение. Открыл и исследовал лучи в 1800 г астроном В.Гершель ( , Англия). Источник – любое нагретое тело. Применяется для: 1) сушка окрашенных изделий, древесины и т.д. 2) медицина (абдоминальная хирургия, гипертония и т.д.) 3) приборы ночного видения 4) строительство (тепловизоры и т.д.)

2. Радиоизлучение Солнца Солнце – мощный источник радиоизлучения на всех волнах 8 мм <λ<1000 м. Верхняя хромосфера излучает сантиметровые волны, средние и нижние слои - миллиметровые волны, корона излучает дециметровые и метровые волны. Радиоизлучение открыто первым радиоастрономом Гроут Ребер ( , США) в 1944 г на λ= 18,7 м (было отменено еще г британскими военными на λ= 5,45 м и 3,75 м). а). Постоянная составляющая = постоянное радиоизлучение вызванное горением плазмы спокойного Солнца - почти не меняется по интенсивности. б) Переменная составляющая = всплески, шумовые бури, которые длятся от нескольких часов для нескольких дней. Через 10 минут после сильной солнечной вспышки радиоизлучение Солнца возрастает в тысячи (миллионы) раз и длятся от нескольких минут до часов. Изучение радиоизлучение осуществляется с помощью радиотелескопов. ССРТ специализированный солнечный радиотелескоп Иркутского института Солнечно-Земной Физики (организован в 1960 г), предназначенный для изучения солнечной активности в микроволновом диапазоне (5,7 ГГц, λ = 5,2 см), где процессы, происходящие в солнечной короне, доступны наблюдениям по всему солнечному диску. ССРТ расположен в 220 км от Иркутска. Это крестообразный интерферометр, состоящий из двух линий 128 x 128 параболических антенн диаметром 2,5 метра, установленных эквидистантно с шагом 4,9 метра и ориентированных в направлениях восток запад и север юг. Длина каждой из линейных баз интерферометра 622,3 метра. Введен в строй в 1984 г.

б) Корпускулярное излучение Через 1-2 суток доходит до Земли. Солнечный ветер = поток частиц (ядра Не, ионы некоторых элементов, протоны, электроны - образующих разряженную плазму). Открыт в 1959 г АМС Луна-2. Впервые на его существование в 1898 г указывает астрофизик Ф.А. Бредихин ( ). При спокойном Солнце выбрасывается со V=10 км/с, а при взрывных процессах до 1000 км/с. Выброс частиц осуществляется через корональные дыры. Земли частицы достигают при V=350 км/с (при вспышках до 450 км/с), неся с собой и магнитное поле. Концентрация n= 10 част/см 3, Т=10 6 К. Вызывает: а). Магнитные бури – кратковременное изменение магнитного поля Земли; б). Полярное сияние = проникновение по полюсам в атмосферу частиц, вызывающих свечение атмосферы на высотах км. (преобладают зеленые и красные линии кислорода). в). Изменение тропосферы = сказывается на погоде. г). Влияние на биосферу = в частности человека: состояние здоровья, неблагоприятные дни и т.д. д). Пополняет частицами радиационные пояса Земли и хвост магнитосферы Земли, вытянутый в сторону, противоположную от Солнца.

Космические лучи и корональные дыры 2). Космические лучи = открыты в 1912 г В.Ф. Гесс ( , США) назвал космическими в 1926 г Р.Э. Милликен ( , США). = от Солнца (в период хромосферных вспышек) за мин доходят до Земли. Хромосферные вспышки образуют корональные дыры (до 15% поверхности) - области крайне разряженной и прозрачной короны с открытым в межпланетное пространства магнитным полем, которая в этих местах сильно расширяется (пузырь), образуя усиление корпускулярного и коротковолнового излучения. = от сверхновых звезд. Это ядра атомов Вселенной с большой энергией 10 7 – эВ и концентрацией 1 часть/см 3 в 1 сек. Первые наблюдения выбросов корональной массы на диске Солнца были выполнены на Сибирском солнечном радиотелескопе (ССРТ). Проведенные исследования показали связь выбросов корональной массы как с эрупцией волокон (протуберанцами), так и со вспышками. Фотография Солнца в диапазоне мягкого рентгеновского излучения. Корональные дыры проявляются в виде тёмных образований.

Служба Солнца Образованы при многих обсерваториях. В России была организована Матвеем Матвеевичем Гусевым ( ) в 1865 г в Вильнюсской обсерватории, где он приступил к систематическому измерению положения пятен на диске Солнца. В СССР служба была снова организована в 1932 г. Задача: наблюдение за Солнцем для всестороннего и непрерывного исследования солнечной активности и ее связи с геофизическими явлениями - прогноз солнечных вспышек для своевременного предотвращения нарушения радиосвязи; обеспечение безопасности пребывания человека в космическом пространстве и т.д. Функционируют три мировых центра по сбору солнечных данных: в России, США и Франции; издаётся несколько международных каталогов солнечной активности. В Интернете постоянно публикуются бюллетени солнечной и геофизической активности. В СССР служба включала около 20 обсерваторий, обеспечивающих наблюдения Солнца в течение 12 час ежедневно. Результаты публиковались в ежемесячном бюллетене "Солнечные данные" Пулковской обсерватории. В масштабе всего мира были организованы кооперативные исследования - Международный геофизический год ( ), Международный год спокойного Солнца ( ), а также ряд более узких программ (протонных вспышек и т.д)