Як сонце впливає на землю, контент-платформа

ЯК СОНЦЕ ВПЛИВАЄ НА ЗЕМЛЮ

Сонце висвітлює і зігріває нашу планету, без цього було б неможливе життя на ній не тільки людини, але навіть мікроорганізмів. Сонце - головний (хоча і не єдиний) двигун що відбуваються на Землі. Але не тільки тепло і світло отримує Земля від Сонця. Різні види сонячного випромінювання і потоки часток впливають на її життя.

Сонце посилає на Землю електромагнітні хвилі всіх областей спектра - від багатокілометрових радіохвиль до гамма-променів. Околиць Землі досягають також заряджені частки різних енергій - як високих (сонячні космічні промені), так і низьких і середніх (потоки сонячного вітру, викиди від спалахів). Нарешті, Сонце випускає могутній потік елементарних частинок - нейтрино. Однак вплив останніх на земні процеси пренебрежимо мало: для цих часток земна куля прозора, і вони вільно крізь нього пролітають.

Тільки дуже мала частина заряджених частинок з міжпланетного простору потрапляє в атмосферу Землі (інші відхиляє або затримує геомагнітне поле). Але їхньої енергії досить для того, щоб викликати полярні сяйва і зміни магнітного поля нашої планети.

ЕНЕРГІЯ СОНЯЧНОГО СВІТЛА

Електромагнітів випромінювання піддається суворому відбору в земній атмосфері. Вона прозора тільки для видимого світла і ближніх ультрафіолетового і інфрачервоного випромінювань, а також для радіохвиль в порівняно вузькому діапазоні (від сантиметрових до метрових). Все інше випромінювання або відбивається, або поглинається атмосферою, нагріваючи і іонізуя її верхні шари.

Поглинання рентгенівських і жорстких ультрафіолетових променів починається на висотах 300-350 км; на цих же висотах відображаються найбільш довгі радіохвилі, що приходять з космосу. При сильних сплесках сонячного рентгенівського випромінювання від хромосферних спалахів рентгенівські кванти проникають до висот 80-100 км від поверхні Землі, іонізують атмосферу і викликають порушення зв'язку на коротких хвилях.

М'яке (довгохвильове) ультрафіолетове випромінювання здатне проникати ще глибше, воно поглинається на висоті 30-35 км. Тут ультрафіолетові кванти розбивають на атоми (дисоціюють) молекули кисню (02) з подальшим утворенням озону (О3). Тим самим створюється не прозорий для ультрафіолету «озоновий екран», що оберігає життя на Землі від згубних променів. Не поглинула частину найбільш довгохвильового ультрафіолетового випромінювання доходить до земної поверхні. Саме ці промені викликають у людей загар і навіть опіки шкіри при тривалому перебуванні на сонці.

Випромінювання у видимому діапазоні поглинається слабо. Однак воно розсіюється атмосферою навіть за відсутності хмар, і частина його повертається в міжпланетний простір. Хмари, що складаються з крапельок води і твердих частинок, значно посилюють відображення сонячного випромінювання. В результаті до поверхні планети доходить в середньому близько половини падаючого на кордон земної атмосфери світла.

Кількість сонячної енергії, що припадає на поверхню площею 1 м2, розгорнуту перпендикулярно сонячним променям на межі земної атмосфери, називається сонячної постійної. Вимірювати її із Землі дуже важко, і тому значення, знайдені до початку космічних досліджень. були вельми приблизними. Невеликі коливання (якщо вони реально існували) свідомо «тонули» в неточності вимірювань. Лише виконання спеці-альної космічної програми по визначенню сонячної постійної дозволило знайти її надійне значення. За останніми даними, воно становить 1370 Вт / м2 з точністю до 0,5%. Коливань, що перевищують 0,2%, за час вимірювань не виявлено.

На Землі випромінювання поглинається сушею і океаном. Нагріта земна поверхня в свою чергу випромінює в довгохвильовій інфрачервоній області. Для такого випромінювання азот і кисень атмосфери прозорі. Зате воно жадібно поглинається водяною парою і вуглекислим газом. Благода-ря цим малим складовим повітряна оболонка утримує тепло. В цьому і полягає парниковий ефект атмосфери. Між приходом сонячної енергії на Землю і її втратами на планеті загалом існує рівновага: скільки надходить, стільки й витрачається. В іншому випадку температура земної поверхні разом з атмосферою або постійно підвищувалася б, або падала.

СОНЯЧНИЙ ВІТЕР І міжпланетного магнітного поля

В кінці 50-х рр. XX ст. американський астрофізик Юджин Паркер прийшов до висновку, що, оскільки газ в сонячній короні має високу температуру, яка зберігається з видаленням від Сонця, він повинен безперервно розширюватися, заповнюючи Сонячну систему. Результати, отримані за допомогою радянських і американських космічних апаратів, підтвердили правильність теорії Паркера.

У міжпланетному просторі справді мчить спрямований від Сонця потік речовини, що отримав назву сонячний вітер. Він являє собою продовження розширення сонячної корони; складають його в основному ядра атомів водню (протони) і гелію (альфа-частинки), а також електрони. Частинки сонячного вітру летять зі швидкостями, що становлять кілька сот кілометрів в секунду, віддаляючись від Сонця на багато десятків астрономічних одиниць - туди, де міжпланетне середовище Сонячної системи переходить в розріджений міжзоряний газ. А разом з вітром в міжпланетний простір переносяться і сонячні магнітні поля.

Загальне магнітне поле Сонця по формі ліній магнітної індукції трохи нагадує земне. Але силові лінії земного поля біля екватора замкнуті і не пропускають спрямовані до Землі заряджені частинки. Силові лінії сонячного поля, навпаки, в екваторіальній області розімкнуті і витягуються в міжпланетний простір, викривляючись подібно спіралях. Пояснюється це тим, що силові лінії залишаються пов'язаними з Сонцем, яке обертається навколо своєї осі. Сонячний вітер разом з «вморожених» в нього магнітним полем формує газові хвости комет, направляючи їх в сторону від Сонця. Зустрічаючи на своєму шляху Землю, сонячний вітер сильно деформує її магнітосферу, в результаті чого наша планета має довгий магнітним "хвостом", також спрямованим від Сонця. Магнітне поле Землі чуйно відгукується на обдувають її потоки сонячної речовини.

БОМБАРДУВАННЯ енергійних часток

Крім безперервно «дме» сонячного вітру наше світило служить джерелом енергійних заряджених частинок (в основному протонів, ядер атомів гелію і електронів) з енергією 106-109 електронвольт I еВ). Їх називають сонячними космічними променями. Відстань від Сонця до Землі - 150 млн кілометрів - найбільш енергійні з цих частинок покривають всього за 10-15 хв. Основним джерелом сонячних космічних променів є хромо-сферними спалаху.

За сучасними уявленнями, спалах - це раптове виділення енергії, накопиченої в магнітному паче активної зони. На певній висоті над поверхнею Сонця виникає область, де магнітне поле на невеликому протязі різко змінюється за величиною і напрямком. У якийсь момент силові лінії поля раптово «перез'єднання», конфігурація його різко змінюється, що супроводжується прискоренням заряджених частинок до високої енергії, нагріванням речовини і появою жорсткого електромагнітного випромінювання. При цьому відбувається викид частинок високої енергії в міжпланетний простір і спостерігається потужне випромінювання в радіодіапазоні.

Хоча «принцип дії» спалаху вчені, мабуть, зрозуміли правильно, детальної теорії спалахів поки немає.

РАДІОХВИЛІ СОНЦЯ. сонце
випромінює не тільки світло і тепло. Воно - джерело рентгенівського, ультрафіолетового та радіовипромінювання, а також потоків електрично заряджених частинок (корпускул). Кожен вид сонячного випромінювання впливає на що відбуваються на Землі процеси.
Із загальної кількості енергії, випромінюваної Сонцем, меж земної атмосфери досягають лише мільярдні частки. Приблизно третина сонячного випромінювання, що падає на Землю, відбивається і розсіюється в міжпланетному просторі. Багато сонячної енергії йде на нагрівання земної атмосфери, океанів і суші.
Для майбутнього розвитку енергетики необхідно навчитися безпосередньо перетворювати сонячну енергію в інші види енергії. У народному господарстві вже застосовуються найпростіші геліотехнічні установки: різні типи сонячних теплиць, парників, опріснювачів, водонагрівачів. сушарок. Сонячні промені, зібрані в фокусі увігнутого дзеркала, плавлять тугоплавкі метали. Ведуться роботи по створенню сонячних електростанцій, з використання сонячної енергії для опалення будинків і т. Д. Практичне застосування знаходять напівпровідникові сонячні батареї, що дозволяють безпосередньо перетворювати сонячне випромінювання в електрику. Поряд з хімічними джерелами струму сонячні батареї успішно використовуються, наприклад, в якості джерел електроживлення ШСЗ і АМС. Все це лише перші успіхи гелиотехники.

Ультрафіолетові і рентгенівські промені виходять в основному від верхніх шарів хромосфери і корони. Гаряча сонячна атмосфера завжди випускає невидиме короткохвильове, випромінювання, але особливо потужним воно буває в роки максимуму сонячної активності. В цей час ультрафіолетове випромінювання зростає приблизно в два рази, а рентгенівське - в десяти і навіть сотні разів в порівнянні з випромінюванням в роки мінімуму. Інтенсивність короткохвильового випромінювання також змінюється, різко зростаючи, коли в хромосфері Сонця відбуваються спалахи. Короткохвильове випромінювання в основному поглинається атмосферою Землі. Ультрафіолетові і рентгенівські промені частково іонізують шари повітря, утворюючи іоносферу. Іоносфера грає важливу роль в здійсненні дальнього радіозв'язку: радіохвилі, що йдуть від радіопередавача, перш ніж досягти антени приймача, багаторазово відбиваються від іоносфери і від поверхні Землі. Стан іоносфери міняється залежно від умов освітлення її Сонцем і від що відбуваються на Сонці явищ. Тому для забезпечення стійкого радіозв'язку доводиться враховувати час доби, пору року і стан сонячної активності. Коли на Сонці відбуваються потужні спалахи, число іонізованих атомів в іоносфері зростає і радіохвилі частково або повністю поглинаються нею. Це призводить до погіршення або навіть до тимчасового припинення радіозв'язку.

Сонце - джерело радіовипромінювання. В міжпланетний простір проникають радіохвилі, які випромінює хромосфера, (сантиметрові хвилі) і корона (дециметрові і метрові хвилі). Це радіовипромінювання і досягає Землі. Радіовипромінювання Сонця має дві складові - постійну, майже не змінюється, і змінну, спорадичну (сплески, «шумові бурі»). Радіовипромінювання спокійного Сонця має тепловий характер, т. Е. Пояснюється тим, що гаряча плазма випромінює радіохвилі поряд з електромагнітними коливаннями інших довжин хвиль. Під час великих спалахів хромосфер радіовипромінювання Сонця зростає в тисячі і навіть мільйони раз в порівнянні з радіовипромінюванням спокійного Сонця. Подібні радіовсплесков не можна пояснити тепловим випромінюванням, тому що потужність їх випромінювання відповідає такій високій температурі, яка ніколи не буває на Сонце.

Корпускулярного випромінювання СОНЦЯ. Деякі геофізичні явища (магнітні бурі і полярні сяйва) явно пов'язані з сонячною активністю, але відбуваються не раніше ніж через добу після появи на Сонці хромосферних спалахів. Це пояснюється тим, що одночасно з електромагнітним випромінюванням, яке доходить до Землі через 8,3 хв, під час спалаху вивергаються корпускули, з запізненням проникають в навколоземний простір.

Корпускули випускаються і спокійним Сонцем, коли на ньому немає спалахів і плям. Джерело постійного витікання плазми - сонячна корона. Безперервно розширюючись, корона створює сонячний вітер - потік протонів і електронів, що охоплює рухомі поблизу Сонця планети і комети. Спалахи супроводжуються посиленням сонячного вітру. Експерименти на космічних ракетах і штучних супутниках Землі дозволили безпосередньо знайти протони й електрони сонячного вітру в міжпланетному просторі. Сонячний вітер обмежує в просторі магнітні поля планет (наприклад. Землі і Юпітера). У таких планет утворюються магнітосфери, т. Е. Області в яких як би локалізовані магнітні поля. Усередині магнітосфер розташовані радіаційні пояси, що представляють собою тороїдальні (схожі на бублики) області простору, заповнені швидко рухомими електричними частинками, які опинилися в магнітних пастках.

Завдання по доп.2.

Складіть: схему «Види сонячного випромінювання» Таблицю «Поглинання різних видів сонячного випромінювання Схему« Використання сонячної енергії »Таблицю« Вплив різних видів сонячного випромінювання на Землю »Знайдіть у тексті згадки або опису різних явищ і випишіть їх в таблицю, вказавши, до якого виду вони відносяться Користуючись малюнками, визначте, яке світло, червоний або зелений, має велику частоту і велику енергію.