Известное и неизвестное Солнце Солнце - одна из бесчисленных звезд, существующих в природе. Расстояние от Земли до Солнца 150 миллионов километров. - презентация

1

2 Известное и неизвестное Солнце Солнце - одна из бесчисленных звезд, существующих в природе. Расстояние от Земли до Солнца 150 миллионов километров

3 Солнце вращается вокруг своей оси, в направлении вращения Солнца вокруг него вращаются планеты в следующем порядке : Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун. Вещество на Солнце находится в газообразном состоянии, С глубиной температура увеличивается, в центре Солнца температура составляет Кельвинов. Химический состав Солнца определяется по спектрам поглощения. На сегодняшний день в спектре Солнца зарегистрировано свыше 26 тыс темных линий различной интенсивности, возникающих из-за поглощения света «холодными атомами». В составе преобладает водород, второе место занимает гелий. Имеются в составе металлы. Преобладающим элементом в составе солнца является водород (около 70% от общей массы). Второе место занимает гелий(около 29% от общей массы) на остальные элементы приходиться порядка 1%

4 Строение Солнца

5

6

7 В центральной части Солнца находится источник его энергии. Эта область называется ядром. Под тяжестью внешних слоёв вещество внутри Солнца сжато, причём чем глубже, тем сильнее. Плотность его увеличивается к центру вместе с ростом давления и темпера туры. В ядре, где температура достигает 15 млн. кельвинов, происходит выделение энергии. Ядро имеет радиус не более четверти общего радиуса Солнца. Однако в его объёме сосредоточена половина солнечной массы и выделяется практически вся энергия, которая поддерживает свечение Солнца. Сразу вокруг ядра начинается зона лучистой передачи энергии, где она распространяется через поглощение и излучение веществом порций света – квантов ( зона радиации ). Плотность, температура и давление уменьшаются по мере удаления от ядра, и в этом же направлении идет поток энергии. В целом процесс этот крайне медленный. Чтобы квантам добраться от центра Солнца до фотосферы, необходимы многие тысячи лет. Так что если бы «печка» внутри Солнца вдруг погасла, то мы узнали бы об этом только миллионы лет спустя. На своём пути через внутренние солнечные слои поток энергии встречает такую область, где непрозрачность газа сильно возрастает. Это конвективная зона Солнца. Здесь энергия передаётся уже не излучением, а конвекцией (Огромные потоки горячего газа поднимаются вверх, где отдают своё тепло окружающей среде, а охлаждённый солнечный газ опускается вниз). Конвективная зона начинается примерно на расстоянии 0,7 радиуса от центра и простирается практически до самой видимой поверхности Солнца (фотосферы), где перенос основного потока энергии вновь становится лучистым. Однако по инерции сюда всё же проникают горячие потоки из более глубоких, конвективных слоёв. Хорошо известная наблюдателям картина грануляции на поверхности Солнца является видимым проявлением конвекции. Ядро.

8 Солнечная атмосфера. Атмосфера Солнца начинается на км глубже видимого края солнечного диска. Эти самые глубокие слои атмосферы называют фотосферой. Поскольку их толщина составляет не более одной трёхтысячной доли солнечного радиуса, фотосферу иногда условно называют поверхностью Солнца. Плотность газов в фотосфере примерно такая же, как в земной стратосфере, и в сотни раз меньше, чем у поверхности Земли. Температура фотосферы уменьшается от 8000К на глубине 300 км до 4000К в самых верхних слоях. Температура же того среднего слоя, излучение которого мы воспринимаем, около 6000К. Фотосфера постепенно переходит в более разреженные внешние слои солнечной атмосферы - хромосферу и корону.

9 Хромосфера (греч. «сфера цвета») названа так за свою красновато-фиолетовую окраску. Она видна во время полных солнечных затмений как клочковатое яркое кольцо вокруг чёрного диска Луны, только что затмившего Солнце. Хромосфера весьма неоднородна и состоит в основном из продолговатых вытянутых язычков (спикул), придающих ей вид горящей травы. Температура этих хромосферных струй в два-три раза выше, чем в фотосфере, а плотность в сотни тысяч раз меньше. Общая протяжённость хромосферы тыс. километров Часто во время затмений (а при помощи специальных спектральных приборов - и не дожидаясь затмений) над поверхностью Солнца можно наблюдать причудливой формы «фонтаны», «облака», «воронки», «арки» и прочие ярко светящиеся образования из хромосферного вещества. Они бывают неподвижными или медленно изменяющимися, окруженными плавными изогнутыми струями, которые втекают в хромосферу или вытекают из неё, поднимаясь на десятки и сотни тысяч километров. Это самые грандиозные образования солнечной атмосферы – протуберанцы. Протуберанцы имеют примерно ту же плотность и температуру, что и хромосфера. Но они находятся над ней и окружены более высокими, сильно разреженными верхними слоями солнечной атмосферы. Протуберанцы не падают в хромосферу потому, что их вещество поддерживается магнитными полями активных областей Солнца. Иногда нечто похожее на взрывы происходит в очень небольших по размеру областях атмосферы Солнца. Это так называемые хромосферные вспышки. Они длятся обычно не сколько десятков минут.

10 Грануляция. На первый взгляд диск Солнца кажется однородным. Однако, если приглядеться, на нём обнаруживается много крупных и мелких деталей. Даже при не очень хорошем качестве изображения видно, что вся фотосфера состоят из светлых зёрнышек (называемых гранулами) и тёмных промежутков между ними(солнечные пятна). Размеры гранул невелики по солнечным масштабам - до км в поперечнике; межгранульные дорожки более узкие, примерно км в ширину. На солнечном диске наблюдается одновременно около миллиона гранул. Картина грануляции не является застывшей: одни гранулы исчезают, другие появляются. Каждая из них живёт не более 10 минут.

11 Солнечные пятна - это тёмные образования на диске Солнца. В телескоп видно, что крупные пятна имеют довольно сложное строение: тёмную область тени окружает полутень, диаметр которой более чем в два раза превышает размер тени. По величине пятна бывают очень разными - от малых, диаметром примерно км, до гигантских, значительно превосходящих размеры нашей планеты. Самое большое из наблюдавшихся пятен достигало 100 тыс. километров. Установлено, что пятна - это места выхода в солнечную атмосферу сильных магнитных полей. Пятна холоднее окружающего их вещества примерно на 1500 К, а следовательно, и менее ярки. Вот почему на общем фоне они выглядят тёмными. Солнечные пятна часто образуют группы из нескольких больших и малых пятен, и такие группы могут занимать значительные области на солнечном диске. Живут группы пятен долго, иногда на протяжении двух или трех оборотов Солнца(период вращения Солнца составляет примерно 27 суток).

12 Факелы. Практически всегда пятна окружены яркими полями, которые называют факелами. Факелы горячее окружающей атмосферы примерно на 2000 К и имеют сложную ячеистую структуру. Величина каждой ячейки - около 30 тыс. км. Факелы живут ещё дольше, чем пятна, иногда три-четыре месяца. По-видимому, факелы тоже являются местами выхода магнитных полей в наружные слои Солнца, но эти поля слабее, чем в пятнах. Пятна, факелы, протуберанцы, хромосферные вспышки - всё это проявления солнечной активности. С повышением активности число этих образований на Солнце становится больше. Пятнафакелыпротуберанцыхромосферные вспышки

13 Корона. В отличие от фотосферы и хромосферы самая внешняя часть атмосферы Солнца - корона - обладает огромной протяжённостью: она простирается на миллионы километров от Солнца в виде постоянно движущегося от него потока плазмы - солнечного ветра. Вблизи Земли его скорость составляет в среднем км/с, а порой достигает почти 1000 км/с. Распространяясь далеко за пределы орбит Юпитера и Сатурна, солнечный ветер образует гигантскую гелиосферу, граничащую с ещё более разреженной межзвёздной средой. Фактически мы живём окружённые солнечной короной, хотя и защищённые от её проникающей радиации надёжным барьером в виде земного магнитного поля. Через корону солнечная активность влияет на многие процессы, происходящие на Земле. Ближайшая к Солнцу часть короны, так называемая внутренняя корона, сравнительно яркая, в то время как далеко простирающаяся внешняя корона представляется очень бледным сиянием. Главной особенностью короны является лучистая структура. Корональные лучи имеют самую разнообразную форму: иногда они короткие, иногда длинные, бывают лучи прямые, а иногда они сильно изогнуты. Тщательные исследования позволили установить, что между структурой короны и отдельными образованиями в атмосфере Солнца существует определённая связь. Например, над пятнами и факелами обычно наблюдаются яркие и прямые корональные лучи. В их сторону изгибаются соседние лучи. В основании корональных лучей яркость хромосферы увеличивается. Такую её область называют обычно возбуждённой. Она горячее и плотнее соседних, невозбуждённых областей. Над пятнами в короне наблюдаются яркие сложные образования

14 Фотосфера Солнца

15

16 Пятна на Солнце

17 Факелы на Солнце

18 Протуберанцы Солнца Протуберанцы – яркие вспышки или арки, огромные образования в короне Солнца. Температура протуберанцев около К. Размеры разные, высота около км, дугообразных протуберанцев – км.

19 Хромосфера ( вид во время солнечного затмения )

20 Плотность хромосферы в миллион раз меньше плотности фотосферы

21 Солнечная корона

22 Влияние Солнца на жизнь на Земле

23 Влияние Солнца на климат Земли

24 Огромная роль солнечной энергии в жизни нашей планеты стала очевидной довольно давно. Нагревая поверхность Земли, Солнце приводит в движение массы воздуха, заставляя их перемещаться из одних районов в другие. Таким образом, наше дневное светило является основным «виновником» всех явлений погоды. Наибольшее количество света испускает самый нижний слой солнечной атмосферы, так называемая «фотосфера» (что означает «светящаяся сфера»). Это и есть тот ослепительный диск, который мы наблюдаем па небе. Выше фотосферы находится сравнительно тонкий (около км) красноватый слой «хромосфера» (что означает «окрашенная сфера»), состоящая из водорода, кальция и некоторых других химических элементов. Над хромосферой на огромную высоту вздымаются гигантские газовые фонтаны протуберанцы. Газы в протуберанцах движутся с колоссальными скоростями, иногда достигающими км/сек. Наконец, еще выше располагается самый внешний слой солнечной атмосферы солнечная корона, состоящая из протонно-электронного газа. Корона простирается в космическое пространство на несколько сотен миллионов километров, заходя далеко за орбиту Земли. Можно с полным правом сказать, что мы живем внутри солнечной атмосферы.

25 ЭНЕРГИЯ СОЛНЕЧНОГО СВЕТА Электромагнитое излучение Солнца подвергается строгому отбору в земной атмосфере. Она прозрачна только для видимого света, ультрафиолетового и инфракрасного излучений, а также для радиоволн в сравнительно узком диапазоне (от сантиметровых до метровых). Всё остальное излучение либо отражается, либо поглощается атмосферой, нагревая и ионизуя её верхние слои. Излучение в видимом диапазоне поглощается слабо. Однако оно рассеивается атмосферой даже в отсутствие облаков, и часть его возвращается в межпланетное пространство. Облака, состоящие из капелек воды и твёрдых частиц, значительно усиливают отражение солнечного излучения. В результате до поверхности планеты доходит в среднем около половины падающего на границу земной атмосферы света. На Земле излучение поглощается сушей и океаном. Нагретая земная поверхность в свою очередь излучает в длинноволновой инфракрасной области. Для такого излучения азот и кислород атмосферы прозрачны. Зато оно жадно поглощается водяным паром и углекислым газом. Благодаря этим малым составляющим воздушная оболочка удерживает тепло. В этом и заключается парниковый эффект атмосферы. Между приходом солнечной энергии на Землю и её потерями на планете в общем существует равновесие: сколько поступает, столько и расходуется. В противном случае температура земной поверхности вместе с атмосферой либо бы постоянно повышалась, либо падала.

26 УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ СОЛНЦА В излучении Солнца должно быть довольно много ультрафиолетовых лучей, значительно больше, чем это наблюдается с Земли, поскольку их поглощает земная атмосфера. Запуски беспилотных шаров-зондов, поднимавших на высоту 30 и более километров измерительные приборы и радиопередатчики, показали, что выше 25 – 28 километров температура воздуха растет, достигая максимума на уровне 30 – 35 километров. Еще выше температура снова падает, а интенсивность УФ-лучей увеличивается. Ученые сделали вывод, что на высоте 30 – 35 километров происходит интенсивное поглощение солнечного ультрафиолетового излучения с образованием озона – вещества, молекула которого состоит из трех (а не двух, как обычно) атомов кислорода. Озон очень сильно поглощает лучи с длинами волн короче 0,3 мкм, спасая нас от их опасного воздействия на кожу и органы зрения. Вот почему тревогу вызывает существование озоновых дыр – через эти разрывы в озоновом слое солнечные УФ-лучи достигают земную поверхность. Одной из причин разрушения озонового "щита" служат выбросы в атмосферу фторуглеродных соединений, широко используемых в холодильниках. Но не только на образование озона расходуется энергия солнечных УФ-лучей. Радиоволны, как и все электромагнитные волны, должны распространяться прямолинейно. Значит, поскольку Земля – шар, радиосвязь между Европой и Америкой невозможна? Итальянский радиотехник Гульельмо Маркони осуществил в 1901 году прямую радиосвязь между Англией и США, раз и навсегда доказав, что радио волны могут огибать земной шар. Для этого им надо отразиться от какого-то "зеркала", висящего над земной поверхностью на высоте 150 – 300 километров. Таким "зеркалом" служит ионизованные слои атмосферы, а источником ионизации – ультрафиолетовое излучение Солнца. Словом, УФ-лучи властно вторгаются в земные дела. Теперь оставалось немногое: непосредственно измерить интенсивность УФ-излучения Солнца. Создание баллистических ракет позволило исследователям вынести аппаратуру за пределы земной атмосферы, на высоту более 100 километров. И первые же запуски увенчались успехом: УФ- излучение Солнца было обнаружено и измерено. Излучение с длинами волн короче 0,15 мкм связано уже не с видимой поверхностью Солнца, а с более высокими и горячими атмосферными слоями. С развитием спутниковой астрономии исследования ультрафиолетового излучения Солнца стало ее обязательным компонентом. Причина ясна: УФ-излучение контролирует состояние ионизованных слоев атмосферы, а следовательно, и условия радиосвязи на Земле, особенно в полярных районах. Эта не слишком приятная зависимость от капризов Солнца стало ослабевать лишь в последние десятилетия, с развитием спутниковой связи. УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ СОЛНЦА В излучении Солнца должно быть довольно много ультрафиолетовых лучей, значительно больше, чем это наблюдается с Земли, поскольку их поглощает земная атмосфера. Запуски беспилотных шаров-зондов, поднимавших на высоту 30 и более километров измерительные приборы и радиопередатчики, показали, что выше 25 – 28 километров температура воздуха растет, достигая максимума на уровне 30 – 35 километров. Ученые сделали вывод, что на высоте 30 – 35 километров происходит интенсивное поглощение атмосферой солнечного ультрафиолетового излучения с образованием озона. Озон очень сильно поглощает ультрафиолетовые лучи с длинами волн короче 0,3 мкм, спасая нас от их опасного воздействия на кожу и органы зрения. Вот почему тревогу вызывает существование озоновых дыр – через эти разрывы в озоновом слое солнечные УФ-лучи достигают земную поверхность. Одной из причин разрушения озонового "щита" служат выбросы в атмосферу фторуглеродных соединений, широко используемых в холодильниках. Но не только на образование озона расходуется энергия солнечных УФ-лучей. Радиоволны, как и все электромагнитные волны, должны распространяться прямолинейно. Значит, поскольку Земля – шар, радиосвязь между Европой и Америкой невозможна? Итальянский радиотехник Гульельмо Маркони осуществил в 1901 году прямую радиосвязь между Англией и США, раз и навсегда доказав, что радиоволны могут огибать земной шар. Для этого им надо отразиться от какого-то "зеркала", висящего над земной поверхностью на высоте 150 – 300 километров. Таким "зеркалом" служит ионизованные слои атмосферы, а источником ионизации – ультрафиолетовое излучение Солнца.

27 Смена времен года

28 Как происходит смена времен года? Смена времен года происходит из-за наклона земной оси. Летом северное полушарие Земли наклонено в сторону Солнца. Мы получаем больше тепла и света. Зимой, наоборот, наше полушарие отклонено в противоположную сторону.

29 Начало лета в северном полушарии. Для наблюдателя в полярной области (1) Солнце вообще не заходит, даже в полночь. В Центральной Европе (2) Солнце дольше находится на дневной стороне и меньше – на ночной.

30 Начало зимы в северном полушарии. Наблюдатель, находящийся в полярной области (1), никогда не оказывается на дневной стороне Земли (полярная ночь). Северная Европа (2) дольше находится на ночной стороны, чем на дневной.

31 Закрытие Солнца Луной

32 Влияние на Землю вспышек на Солнце

33 Все вещество Солнца находится в ионизованном состоянии, а движение заряженных частиц всегда сопровождается образованием электрических и магнитных полей. Поэтому электромагнитные явления должны играть весьма существенную роль во всех физических процессах, происходящих на Солнце. Возникновение солнечных пятен и вспышек на Солнце связано с действием магнитных сил. Было замечено, что перед появлением пятна напряженность магнитного поля в данном районе атмосферы возрастает в несколько тысяч раз. Возможно, что такое усиление магнитного поля замедляет передачу тепловой энергии из центральных областей Солнца к фотосфере и возникают области пониженной температуры (примерно ° по сравнению с 6000° к фотосфере). По контрасту с окружающей поверхностью фотосферы такие области и выглядят темными пятнами. Весьма вероятно также, что в местах ослабления магнитного поля происходят мощные выбросы энергии - факелы и протуберанцы. Но самое мощное проявление активности Солнца так называемые вспышки, происходящие в нижних слоях солнечной атмосферы. Это термоядерные взрывы, возникающие благодаря быстрому сжатию магнитных полей и разогреванию солнечного вещества. Энергия одной из таких вспышек, зарегистрированной 23 февраля 1956 г., была но оценке ученых эквивалентна энергии одновременного взрыва миллиона водородных бомб.Электромагнитные излучения в виде света, инфракрасных и ультрафиолетовых лучей доходят до Земли практически мгновенно (через 8 минут 18 секунд). Потоки же частиц (протонов, электронов и альфа – частиц ), образующиеся при вспышках, достигают нашей планеты через 12 суток. Если световое и тепловое излучение нашего дневного светила из года в год практически не меняется, то в его поверхностной деятельности наблюдаются своеобразные циклы, в течение которых солнечная активность достигает максимального значения, а затем вновь убывает. Это случается примерно через каждые 11 лет. В такие годы па поверхности нашего дневного светила наблюдается большое количество пятен и вспышек, невидимые излучения достигают наибольшей интенсивности. Одновременно с этим на Земле возникают магнитные бури, происходят нарушения радиосвязи, наблюдается усиление ионизации верхних слоев атмосферы.

34 Таким образом, «тепловой фон», на котором развертываются явления погоды, из года в год в среднем не меняется, но зато меняется воздействие солнечной активности на земную атмосферу и, в частности, на погоду Так, одновременно с ростом максимумов солнечной активности с начала текущего столетия наблюдалось явное потепление климата. Например, граница вечных льдов в Арктике отступила на несколько сотен километров к северу. Если в 1901 г. ледокол «Ермак» не смог дойти даже до северной оконечности Новой Земли, то в 1935 г. ледокол «Садко» прошел по чистой воде на 600 км севернее этого места. В 1925 г. малые неледокольные суда впервые обогнули с севера по чистой воде остров Шпицберген, а в 1932 г. Землю Франца Иосифа. В период с 1924 по 1944 гг. общая площадь льда только в советских арктических районах уменьшилась приблизительно на 1 млн. квадратных километров. О значительном потеплении говорит и неуклонный рост среднегодовых температур. Повышение среднегодовых температур отмечено на острове Шпицберген, на Земле Франца Иосифа, в Гренландии, в северных районах Советского Союза. В районе Ленинграда за последние 130 лет средняя температура поднялась па 1,1 градуса. Чтобы оценить величину подобного потепления, достаточно сказать, что повышение средней годовой температуры всего лишь на один градус равносильно перемещению данной местности к югу па км. Отодвигается к северу граница вечной мерзлоты в Сибири. Высокие деревья, в том числе березы, посте­пенно, со скоростью около 100 м в год, начинают проникать в тундру, где раньше они не могли расти из-за холодов. Растительность поднимается все выше и выше по склонам гор. Отступают ледники. Общее потепление не замедлило отразиться на целом ряде явлений природы. Многие реки, в том числе и Волга, стали вскрываться раньше, а замерзать позже, раньше начинают цвести многие деревья, раньше, чем прежде, прилетают и вестники весны грачи. И вообще, по всему земному шару весна наступает раньше, чем в прежние годы. Повышается температура воды в океане. Кроме того, все чаще и чаще в различных районах пашей планеты наблюдаются длительные отклонения погоды от ее обычного состояния. Погода стала заметно неустойчивой. Летом после сильной жары наступают резкие похолодания, а зимой жестокие морозы сменяются неожиданными продолжительными оттепелями.

35 Геомагнитная буря – это быстрые и сильные изменения в магнитном поле Земли, возникающие в периоды повышенной солнечной активности. В результате вспышек на Солнце в космическое пространство выбрасывается огромное количество заряженных частиц - протонов, электронов и альфа – частиц, которые двигаясь со скоростью 400–1000 км/с, за один – два дня достигает земной атмосферы. Магнитное поле Земли захватывает из космического пространства заряженные частицы. Слишком сильный поток частиц в период вспышек на Солнце возмущает магнитное поле Земли, из-за чего быстро и сильно изменяются характеристики его магнитного поля. Пик активности Солнца во время предыдущего солнечного цикла пришелся на 2001–2002 годы, когда солнечные ветры исходили с поверхности нашего светила почти постоянно, а солнечные пятна достигли своего максимума. Тогда же специалисты отмечали и крайне неблагоприятные последствия активности и для нашей планеты – электронное оборудование давало сбои, спутники на орбите работали с ошибками.пришелся на 2001–2002 годы Самая мощная за всю историю наблюдательной астрономии вспышка произошла 4 ноября 2003 года. Ее энергии, как показали расчеты, могло бы хватить для снабжения электричеством такого города, как Москва, в течение 200 млн. лет. произошла 4 ноября 2003 года

36 Влияние магнитых бурь на жизнь и здоровье людей Геомагнитные бури оказывают влияние на многие области деятельности человека, из которых можно выделить нарушения связи, систем навигации космических кораблей, возникновение поверхностных зарядов на трансформаторах и трубопроводах и даже разрушение энергетических систем.Магнитные бури также оказывают влияние на здоровье и самочувствие людей. Они опасны в первую очередь для тех, кто страдает артериальной гипертонией и гипотонией, болезнями сердца. Примерно 70% инфарктов, гипертонических кризов и инсультов происходит именно во время солнечных бурь. Магнитные бури нередко сопровождаются головными болями, мигренями, учащенным сердцебиением, бессонницей, плохим самочувствием, пониженным жизненным тонусом, перепадами давления. Ученые связывают это с тем, что при колебаниях магнитного поля замедляется капиллярный кровоток и наступает кислородное голодание тканей.нередко сопровождаются Острые споры вызывал в свое время вопрос о влиянии солнечной активности на возникновение несчастных случаев и травматизма на транспорте и в производстве. На это впервые указал еще в 1928 году Александр Чижевский, а в 1950-х годах немецкие ученые Рейнхольд Рейтер и Карл Вернер из анализа около 100 тысяч автокатастроф установили их резкое увеличение на второй день после солнечной вспышки. Позже российский судебный медик из Томска Владимир Десятое обнаружил резкое возрастание числа самоубийств (в 4 5 раз по сравнению с днями спокойного Солнца) также на вторые сутки после вспышки на Солнце. А это как раз соответствует началу магнитных бурь.вопрос о влиянии солнечной активности Негативному воздействию магнитных бурь подвержены по разным данным от 50 до 75% населения Земли. При этом момент начала стрессовой реакции может сдвигаться относительно начала бури на разные сроки для различных бурь и для конкретного человека. Многие люди начинают реагировать не на сами магнитные бури, а за 1-2 дня до них, т.е. в момент вспышек на самом Солнце

37 Это свечение верхних разреженных слоев атмосферы, вызванное взаимодействием атомов и молекул атмосферы Земли на высотах км с заряженными частицами больших энергий (электронами и протонами), вторгающимися в земную атмосферу от Солнца. Соударения частиц с составляющими верхней атмосферы ( атомами кислорода и азота) приводят к возбуждению последних, т. е. к переходу в состояние с более высокой энергией. Возврат в начальное состояние с меньшей энергией происходит путём излучения квантов видимого света. Так образуется полярное сияние. Полярные сияния

38 Полярное сияние над Аляской

39 Полярное сияние над Австралией

40

41 Как долго проживет Солнце? Каждую секунду Солнце перерабатывает 600 млн. тонн водорода, производя около 4 млн. тонн гелия. Сопоставляя такую скорость с массой Солнца, возникает вопрос: как долго просуществует наше светило? Ясное дело, Солнце не будет существовать вечно, хотя впереди у него еще очень долгая жизнь. На переработку половины своего водородного топлива у него ушло 5 млрд. лет. В последующие годы Солнце будет постепенно увеличиваться в размере и разогреваться. Когда весь водород в центральном ядре Солнца израсходуется(т.е. еще примерно через 5 млрд. лет), оно будет в три раза больше, чем теперь. Все океаны Земли выкипят и сама планета превратится в сгусток лавы. В глубине Солнца ядра гелия будут соединться, образуя ядра углерода, и, в конечном счете, Солнце остынет, превратившись в шар ядерных отходов, т.е. в белый карлик.

42 Еще задолго до того, как раздувшееся Солнце опалит земной шар, начнутся резкие изменения климата, их не вынесет большая часть живых организмов. Наша планета окажется в положении своей соседки - Венеры, какой она нам ныне представляется: безжизненная, горячая пустыня (примерно 470° С), над которой висит сплошной мощный облачный слой, состоящий преимущественно из углекислого газа. Область, где смогут существовать белковые тела, сильно отодвинется к периферии нашей планетной системы. из пригодных для жизни планет в Млечном Пути. В лучшем положении окажутся спутники крупных планет. Толстые ледяные панцири, сковывающие сейчас спутники Юпитера, растают и образуют океаны. А вода - одно из основных условий для жизни. Правда, мы еще не знаем, насколько велики и надежны эти водные запасы. Во всяком случае, судя по данным, полученным с автоматической межпланетной станции "Галилей", есть основания считать, что спутники Юпитера - Европа и Каллисто - содержат под ледяной коркой воду. Крупнейший спутник Сатурна - Титан - тоже может стать убежищем для жизни, хотя ныне там господствует холод: -180° С. Атмосфера на Титане, состоящая сейчас из азота, образует вместе с различными углеводами плотные облака, которые поглощают 90 процентов солнечного излучения. Если убрать этот колпак, создающий непрозрачность атмосферы, то поверхность Титана получит в 17 раз больше солнечной энергии, чем сегодня. А если еще добавить действие парникового эффекта, то среднюю температуру Титана можно поднять на 80 градусов. Этот спутник Сатурна ряд ученых рассматривают как природную лабораторию, где можно увидеть, изучить, понять, какими были условия на Земле в самое раннее время ее существования. Биохимический и строительный материал на Титане несомненно есть. По расчетам ученых, у человечества впереди еще около 500 миллионов лет, отпущенных природой на то, чтобы оживить это небесное тело, как раз к тому времени, когда Земле придет время умирать. Все упомянутые события в Солнечной системе отдалены от нас трудно вообразимыми временными расстояниями. Но масштабы предстоящих катастроф таковы, что ученые уже сейчас задумываются над тем, как спасти человечество. Конечно, можно предположить, что до наступления этого драматического времени люди переселятся на какую-нибудь из планет, например на Марс. Если светимость Солнца увеличится более чем в полтора раза, на Марсе установятся температуры, близкие к нынешним земным. Люди могли бы найти там пристанище, но только временное: не исключено, что расширившаяся внешняя оболочка Солнца чуть позднее поглотит и Марс. Только вряд ли человечество с легкостью покинет колыбель своего разума и бросит на неотвратимую гибель Землю. Вот почему уже сейчас рождаются идеи, планы, как сохранить для человечества его родную планету. Можно ли остаться в Солнечной системе ?

43 Разогрев и расширение внешней оболочки Солнца, вероятно, приведут к тому, что ближайшие к нему планеты будут поглощены раскаленным веществом, а сфера, в которой сохранятся условия, пригодные для жизни, передвинется на значительно большее расстояние от светила. Швейцарский физик Мечислав Таубе, предвидя подобное развитие событий, задумался, возможно ли всю нашу планету передвинуть на другую, более далекую от Солнца орбиту. И он еще в 1982 году просчитал возможность такого путешествия Земли. По его замыслу, вдоль экватора следует построить 240 башен 20- километровой высоты, на вершинах которых разместятся термоядерные реактивные двигатели. В момент, когда оси двигателей будут направлены на центр солнечного диска и совпадут с намеченной траекторией удаления от Солнца, двигатели включат, и реактивная сила начнет толкать планету прочь от светила тонн дейтерия сообщат планете движение, которое в течение одного миллиарда лет при непрерывной попеременной работе 240 двигателей позволит Земле достичь орбиты Юпитера и стать одним из его спутников. Однако и орбита Юпитера, на которой может по этому сверхфантастическому проекту оказаться Земля, все же не так далеко удалена от красного гиганта, чтобы Земля не испытывала там губительного воздействия его внешней оболочки. Но уходить от Солнца на еще большее расстояние, по подсчетам швейцарского астрофизика, нет смысла. Потому что в стадии красного гиганта Солнце пробудет всего несколько миллионов лет, а затем станет снова быстро сжиматься, превратится в белого карлика и начнет деградировать как источник энергии. И тогда Земле, чтобы получать достаточное количество тепла и света, понадобится орбита меньшая, чем сейчас у Меркурия. Но при таком приближении к светилу силы притяжения довольно скоро остановят вращение Земли вокруг ее оси. Планета будет повернута к Солнцу всегда одной стороной. Значит, жизнь на Земле быстро погибнет: на ночной стороне - от тьмы и холода, а на освещенной - от жары и губительного для всего живого ультрафиолетового и рентгеновского излучения, идущего от белого карлика. ПЛАНЕТУ МОЖНО ОТОДВИНУТЬ ОТ СВЕТИЛА

44 Поскольку меньше половины одной миллиардной части солнечного излучения падает на Землю, а вся остальная невообразимо огромная масса энергии бесполезно рассеивается в космосе, ученые задумались: нельзя ли эту расточительность уменьшить и направить больше солнечной энергии на Землю, к нашей пользе. Д. Крайсвелл, руководитель института при университете в Хьюстоне (США), еще в 1985 году пришел к идее вообще сократить излучение Солнца до уровня, который бы вполне достаточно обеспечивал потребности Земли. Данные Крайсвелла опираются на зависимость, существующую между светимостью звезды, ее массой и продолжительностью ее жизни. Физический смысл здесь простой: чем больше масса небесного тела, тем выше температура и давление в его недрах. Следовательно, ядерные реакции там идут энергичнее. Светимость звезды больше - значит, ее жизнь короче, потому что при высокой температуре ядерное топливо сгорает быстрее. Ну а если мы хотим продлить жизнь светила? Надо каким-то образом снизить его вес, тогда светимость уменьшится, а жизнь продлится. Но каким образом облегчить вес такого огромного тела, как звезда? Крайсвелл предлагает расположить на орбите вокруг Солнца множество ионных ускорителей, которые смогут действовать за счет его лучистой энергии. Потоки заряженных частиц, идущих от ускорителей, образуют около полюсов светила однородное постоянное магнитное поле. Оно будет захватывать частицы солнечной атмосферы и удалять их в космос. По выкладкам автора, в течение года они выбросят в пространство три миллиардных доли массы нашей звезды. Это соответствует примерно одной десятой процента массы Земли. За 300 миллионов лет Солнце потеряет восемь процентов своей нынешней массы. Оставшегося вещества хватит на поддержание ядерной реакции, которая раскаляет светило. Солнце, существенно уменьшившееся, будет способно многие миллиарды лет непрерывно посылать свет и тепло. Крейсвелл к тому же предлагает рационально использовать материал, отнятый у Солнца. Удаленные частицы можно будет сгруппировать в шары и получить (после того как они остынут) 12 космических островов, которые смогут дать пристанище колонистам. Но и у этого фантастического проекта есть серьезные недостатки. Во-вторых, небесная механика говорит: если Солнце потеряет 0,2-0,3 своей массы, то орбиты планет приблизятся к Солнцу. И тогда Земля, как нынешний Меркурий, утратит движение вокруг собственной оси, будет постоянно обращена к Солнцу одной стороной. Такая планета для жизни непригодна. ИДЕЯ РЕКОНСТРУКЦИИ СОЛНЦА

45 Группа исследователей из Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса, США, намереваются создать искусственное солнце, сообщает. Ученые попытаются воспроизвести внутри реакционной камеры диаметром 10 метров такие же условия, как внутри нашего светилаСША Процесс будет выглядеть следующим образом: маленькую капсулу с термоядерным зарядом поместят в область, куда сфокусируют 192 мощнейших импульсных лазера. Исходная ширина пучка каждого из них - почти полметра, а мощность излучения столь велика, что при малейшем дефекте в линзах оптика буквально плавится. Вся эта огромная мощность сконцентрируется на золотой мишени размером около сантиметра, внутри которой находится термоядерное топливо - смесь тяжелых изотопов водорода: дейтерия и трития. На долю секунды заряд станет в 4-5 раз плотнее самых тяжелых металлов, почти как вещество в центре Солнца, температура подскочит до нескольких миллионов градусов и произойдет термоядерный взрыв. Стоимость установки составляет более $5 млрд. Она развивает мощность 500 ТВт и способна сконцентрировать на мишени 2 млн. Дж световой энергии. По словам исследователей, этот эксперимент откроет новые возможности для изучения космоса. Научившись создавать температуру более 100 млн. градусов Цельсия и давление более 100 млрд. атмосфер, ученые смогут "изготавливать" миниатюрные звезды. Кроме того, специалисты смогут воспроизводить жизненный цикл звезд и даже восстанавливать условия, которые заставляют звезды "умирать".$ Искусственное солнце

46 Американские ученые зажгут на Земле искусственное Солнце

47 Искусственное Солнце из термоядерного реактора