СОЛНЕЧНАЯ АКТИВНОСТЬ. ГЕЛИОСФЕРА СОЛНЕЧНО- ЗЕМНЫЕ СВЯЗИ. - презентация

1 СОЛНЕЧНАЯ АКТИВНОСТЬ. ГЕЛИОСФЕРА СОЛНЕЧНО- ЗЕМНЫЕ СВЯЗИ

2 Солнце находится на расстоянии около световых лет от центра Млечного Пути и вращается вокруг него, делая один оборот более чем за 200 млн лет. Орбитальная скорость Солнца равна 217 км/с: оно проходит один световой год за 1400 земных лет, а 1 а.е. за 8 земных суток.

3

4

5 Атмосфера Солнца Фотосфера Хромосфера Корона Атмосфера – слои, откуда хотя бы часть излучения может беспрепятственно, не поглощаясь вышележащими слоями, уйти в окружающее пространство.

6 Фотосфера: видимая поверхность Солнца; толщина около 100 км (радиус Солнца примерно км); полностью поглощает излучение, идущее из солнечного ядра и по этой причине не позволяет нам заглянуть внутрь Солнца. температура по мере приближения к внешнему краю фотосферы уменьшается с 6600 К до 4400 К. Даже в самый обычный телескоп на фотосфере можно увидеть множество интересных деталей.

7

8 Протуберанцы это плотные конденсации холодного вещества, поднятые над поверхностью линиями магнитного поля. Протуберанцы наблюдаются на краю солнечного диска над его поверхностью.

9 Классификация протуберанцев, выработанная в КрАО: I тип (встречается редко) - облако или струя дыма. Развитие начинается от основания, вещество поднимается по спирали на большие высоты. Скорость достигает 700 км/сек. На высоте около 100 тыс. км от протуберанца отделяются куски, падающие затем обратно по траекториям, напоминающим силовые линии магнитного поля. II тип - искривлённые струи. Начинаются и кончаются на поверхности Солнца. Скорости движения сгустков от нескольких десятков до 100 км/сек. На высотах в несколько сотен тысяч км струи и сгустки угасают. III тип - кустарник или дерево; достигает очень больших размеров. Движения сгустков (до десятков км/сек) неупорядочены.

10 Корона в основном состоит из протуберанцев и энергетических извержений, которые и есть солнечный ветер. Средняя температура от до К, а максимальная, в отдельных участках, от до К. Видна невооружённым глазом только во время полного солнечного затмения. Форма короны меняется в зависимости от фазы цикла солнечной активности: в периоды максимальной активности она имеет округлую форму, а в минимуме вытянута вдоль солнечного экватора. Корональные дыры!

11 Из внешней части солнечной короны истекает солнечный ветер. Быстрый: v 750 км/с, Т 8·10 5 К, и по составу похож на вещество фотосферы. Медленный: v 400 км/с, Т 1,41,6·10 6 К и по составу близко соответствует короне. Медленный солнечный ветер вдвое более плотный и менее постоянный, чем быстрый. Медленный солнечный ветер имеет более сложную структуру с регионами турбулентности. 1. январь 1959 г., «Луна-1»; г., «Маринер-2»; 3. В конце 1990-х, SOHO, наблюдения областей возникновения быстрого солнечного ветра на солнечных полюсах.

12 В солнечной плазме могут возникать электрические токи => магнитные поля. Крупномасштабное: размеры, сравнимые с размерами Солнца. «ПЕРЕПОЛЮСОВКА СОЛНЕЧНОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ»: 1. min - дипольная структура, при этом напряжённость поля на полюсах Солнца максимальна. 2. по мере приближения к max, напряжённости поля на полюсах постепенно уменьшаются и через один-два года после максимума цикла становятся равными нулю. На этой фазе общее магнитное поле не исчезает полностью, но оно квадрупольно. 3.напряжённость солнечного диполя снова возрастает, но при этом он имеет уже другую полярность. закон Хейла: полный цикл изменения общего магнитного поля Солнца, с учётом перемены знака, равен удвоенной продолжительности 11-летнего цикла солнечной активности примерно 22 года.

13 Средне- и мелкомасштабные (локальные): значительно бо́льшие напряжённости полей и меньшая регулярность. Самые мощные магнитные поля в группах солнечных пятен в максимуме солнечного цикла. Магнитное поле Солнца генерируется в конвективной зоне, а затем всплывает в фотосферу под воздействием магнитной плавучести. Существуют также некоторые указания на наличие первичного (то есть возникшего вместе с Солнцем) или, по крайней мере, очень долгоживущего магнитного поля ниже дна конвективной зоны в лучистой зоне и ядре Солнца.

14 Где граница Солнечной системы?!

15 Ближайшая граница гелиосферы находится на расстоянии около 90 а.е. Солнечный ветер замедляется, составляющие его частицы начинают изменять направление своего движения и сбиваться в кучу. Гелиосферная мантия, где солнечное и межзвездное влияния конкурируют друг с другом, начинается на расстоянии а.е. от Солнца. Область, где солнечный ветер превращается в штиль, называется гелиопаузой внешней границей Солнечной системы, здесь влияние межзвездной среды становится доминирующим. Головная ударная волна возникает при обтекании гелиосферы плазмой межзвездной среды. Это граница, на которой происходит столкновение межзвёздной среды с набегающим солнечным ветром. Водородная стена?

16 25 августа 2013 – Voyager 1 удалился на 125 а.е.

17 Вояджер-1 (Voyager-1) 723-килограммовый автоматический зонд. Запуск аппарата был произведен 5 сентября 1977 года с мыса Канаверал. В настоящее время аппарат находится в рабочем состоянии и выполняет дополнительную задачу по определению местонахождения границ солнечной системы, включая пояс Койпера. Первоначальная задача Вояджера-1 была в исследовании Юпитера и Сатурна. В настоящий момент Вояджер-1 самый дальний от Земли и самый быстрый движущийся объект, созданный человеком.

18 декабрь 2004: граница ударной волны, расстояние 94 а.е. от Солнца (по изменению показателей магнитного поля, получаемых с аппарата); апрель 2010: скорость солнечного ветра сильно снизилась=> начало новой области; июнь 2010: влияние солнечного ветра последовательно приближалось к нулю; 13 декабря 2010: вход в зону, где воздействие солнечного ветра = 0, т.е. предел Солнечной системы. Расстояние, на середину декабря 2010 г., составляло ~17,41 млрд. км; декабрь 2011: регион стагнации последний рубеж, отделяющий аппарат от межзвездного пространства. Область стагнации представляет собой регион с довольно сильным магнитным полем давление заряженных частиц со стороны межзвездного пространства заставляет поле, создаваемое Солнцем, уплотняться. Кроме этого аппарат зарегистрировал рост количества высокоэнергетических электронов (примерно в 100 раз), которые проникают в Солнечную систему из межзвездного пространства.

19

20 СОЛНЕЧНО-ЗЕМНЫЕ СВЯЗИ Индексы солнечной активности Магнитосфера Земли, радиационные пояса Проявления солнечной активности

21 Гигантские массивы данных в основном за последние 5-6 циклов активности. Гелиогеофизические индексы - индексы космической погоды. Среди индексов солнечной активности наиболее употребительны числа Вольфа W было предложено в 1849 г. швейцарским астрономом Рудольфом Вольфом (Rudolph Wolf, ) и названо в его честь. Этот индекс относительного числа пятен начинает свой ряд с 1749 года. f - количество наблюдаемых на диске Солнца пятен, g - количество образованных ими групп, k - нормировочный коэффициент, выводимый для каждого наблюдателя и телескопа, чтобы иметь возможность совместно использовать найденные ими относительные числа Вольфа. При подсчете f каждое ядро, отделенное от соседнего ядра полутенью, а также каждая пора (маленькое пятно без полутени) считаются за пятна. При подсчете g отдельное пятно и даже отдельная пора считаются за группу.

22 Магнитосфе́ра область пространства вокруг небесного тела, в которой поведение окружающей тело плазмы определяется магнитным полем этого тела. На небольшом удалении от поверхности Земли, порядка трёх её радиусов, магнитные силовые линии имеют диполеподобное расположение. Эта область называется плазмосферой Земли. Заметное влияние на магнитное поле на поверхности Земли оказывают токи в ионосфере. Это область верхней атмосферы от высот порядка 100 км и выше. Содержит большое количество ионов. Плазма удерживается магнитным полем Земли, но её состояние определяется взаимодействием магнитного поля Земли с солнечным ветром, чем и объясняется связь магнитных бурь на Земле с солнечными вспышками. Граница магнитосферы (магнитопауза) определяется условием равенства давлений магнитного поля и набегающей плазмы.

23 Дневные полярные кассы - промежутки между замкнутыми и «разомкнутыми» магнитными силовыми линиями в магнитопаузе. Часть плазмы, проникшей в магнитосферу, образует радиационный пояс планеты (пояс Ван Аллена) и плазменный слой. Высота появлений полярных сияний сильно зависит от параметров атмосферы планеты. Для Земли красное свечение кислорода наблюдается на высотах км, а совместное свечение азота и кислорода на высоте ~110 км. Кроме того, эти факторы обусловливают и форму полярных сияний размытая верхняя и достаточно резкая нижняя границы.

24 Полярные сияния наблюдаются чаще в высоких широтах обоих полушарий в овальных зонах- поясах, окружающих магнитные полюса Земли авроральных овалах. Диаметр ~ 3000 км во время спокойного Солнца, на дневной стороне граница зоны отстоит от магнитного полюса на 10 16°, на ночной 2023°. Поскольку магнитные полюса Земли отстоят от географических на ~12°, полярные сияния наблюдаются в широтах 6770°. Полярные сияния весной и осенью возникают заметно чаще. Пик приходится на периоды, ближайшие к равноденствиям. Длительность полярных сияний составляет от десятков минут до нескольких суток.

25 Радиация потоки элементарных частиц, ядер и электромагнитных квантов в широком диапазоне энергий, взаимодействие которых с веществом вызывает разрушение атомной и молекулярной структуры вещества. галактические космические лучи, солнечные космические лучи, электроны и ионы радиационных поясов Земли солнечные кванты рентгеновского и гамма излучений.

26 Различные возмущения ионосферы оказывают существенное влияние на радиосвязь между отдельными регионами на Земле. Изменение состояния ионосферы при активных процессах на Солнце происходит за счет возрастания потока ионизирующего излучения от Солнца, как электромагнитного, так и корпускулярного. Изменения орбит спутников происходят в результате нагрева верхней атмосферы, увеличения её размеров, возрастания концентрации и силы трения на отдельных участках траектории спутника. Это приводит к торможению спутника, изменению его орбиты и даже возможному падению.

27 Магнитосферные и ионосферные электрические токи вызывают геоиндуцированные (паразитные) токи (ГИТ) в длинных (многокилометровых) проводящих системах. Если в спокойное время эти вариации незначительны, то в активные периоды ГИТ могут влиять на работу систем энергоснабжения, а также целого ряда других наземных технических систем. Наиболее известной в этом смысле стала авария, вызванная магнитной бурей 13 марта 1989 г., в ходе которой 6 миллионов человек и большая часть промышленности канадской провинции Квебек на 9 часов остались без электричества.

28 Мишенями геомагнитных и метеовоздействий являются кровеносная система, сердечно-сосудистая система, вегетативная нервная система, легкие. I больные с патологией сердечно-сосудистой системы, в особенности, перенесшие инфаркт миокарда; II здоровые люди с функциональным перенапряжением адаптационной системы (космонавты, летчики трансконтинентальных перелетов, операторы и диспетчеры энергетических станций, аэропортов и т. д.); III дети в период бурного развития с несформировавшейся адаптационной системой. В своей книге «Земное эхо солнечных бурь» Александр Леонидович Чижевский проанализировал большой исторический материал и обнаружил связь максимумов солнечной активности и массовых катаклизмов на Земле. Чижевский установил, что в период повышенной солнечной активности на Земле происходят войны, революции, стихийные бедствия, катастрофы, эпидемии, увеличивается интенсивность роста бактерий («эффект Чижевского Вельховера»).