Влияние Солнца на жизнь Земли

Цель урока:

знать:

влияние солнечной активности на состояние земной атмосферы и магнитосферы;

влияние физических процессов, происходящих на Солнце, на условия жизнедеятельности человека на Земле;

Основные понятия: ионосфера, солнечный ветер, магнитосфера, корональный выброс массы, полярные сияния, служба Солнца, гелиобиология

Электромагнитное излучение Солнца, максимум которого приходится на видимую часть спектра, проходит строгий отбор в земной атмосфере. В ультрафиолетовом и рентгеновском диапазонах мощность солнечного излучения резко уменьшается — в сотни тысяч раз по сравнению с мощностью излучения в оптическом диапазоне. Но если в оптическом диапазоне Солнце является постоянной звездой, то излучение в коротковолновой области спектра зависит от солнечной активности, увеличиваясь или уменьшаясь в несколько раз в течение 11-летнего солнечного цикла. Сильно возрастает поток коротковолнового излучения во время солнечных вспышек. Из нижних слоёв хромосферы исходит ультрафиолетовое излучение, максимальная интенсивность которого может в два раза превышать минимальное значение в 11-летнем цикле. Основное рентгеновское излучение исходит от короны Солнца. Рентгеновское и ультрафиолетовое излучение Солнца поглощается в верхних слоях атмосферы Земли. Оно ионизирует газы земной атмосферы. Ионизированный слой верхней атмосферы Земли называется ионосферой. Отражение коротких радиоволн от ионосферы Земли используется в радиосвязи. При сильных всплесках солнечного рентгеновского излучения из-за солнечных вспышек нарушается связь на коротких радиоволнах.

Непрерывный расширяющийся поток разреженной плазмы, радиально исходящий от Солнца вдоль линий напряжённости магнитного поля и заполняющий собой межпланетное пространство, называется солнечным ветром. В его состав входят протоны, электроны, а также α-частицы и в незначительных количествах ряд высокоионизированных атомов (кислород, кремний, сера, железо). Скорость частиц солнечного ветра увеличивается по мере удаления от Солнца. Вблизи Земли средняя скорость солнечного ветра достигает 450 км/с, а плотность составляет несколько частиц в кубическом сантиметре. Поток солнечной плазмы не может преодолеть противодействие магнитного поля Земли и обтекает его. При этом образуется полость каплеобразной формы — магнитосфера. Со стороны Солнца она сжата давлением солнечного ветра. Граница магнитосферы, обращённая к Солнцу, находится на расстоянии, равном в среднем 10—12 радиусов Земли. С противоположной (ночной) стороны магнитосфера вытянута подобно хвосту кометы и растягивается на 6000 радиусов Земли. С изменением скорости и плотности частиц солнечного ветра изменяется и форма магнитосферы.

Оторвавшийся от Солнца сгусток корональной плазмы, несущий внутри себя замкнутую петлю магнитного поля, называется корональным выбросом массы.

Столкновение плазменного облака с магнитосферой Земли является причиной её сильного возмущения. Воздействие коронального выброса приводит к возникновению сильных магнитных бурь, к разогреву и ускорению плазмы внутри магнитосферы. При этом быстрые протоны и электроны, сталкиваясь с молекулами воздуха на высоте 100—200 км, ионизуют их и заставляют светиться. В результате этого на Земле, преимущественно в околополярных широтах, наблюдаются полярные сияния. При высокой геомагнитной активности полярные сияния появляются на высоте 300—400 км, и их можно наблюдать даже на широтах Республики Беларусь.

Во время магнитной бури изменяются электрические поля над поверхностью Земли. Это приводит, во-первых, к возникновению перегрузок в линиях электропередачи (до нескольких сотен ампер) и их отключению; во-вторых, к наведению сильных токов в трубах газо- и нефтепроводов и к выходу из строя их систем управления. Последствия магнитной бури сказываются на бортовых электронных системах космических аппаратов. Магнитные бури приводят к изменению давления в тропосфере (нижнем слое атмосферы Земли), в результате чего развивают циклоны.

Гелиобиология — наука, изучающая влияние активности Солнца на биологические объекты и человечество.

Чтобы всесторонне исследовать явления, происходящие на Солнце, учёные проводят непрерывные наблюдения Солнца, которые называют Службой Солнца.

Проверь себя: