Фізичний аспект Сонячно - Земних зв'язків
Земля одержує від Сонця не тільки світло і тепло, що забезпечують необхідний рівень освітленості і середню температуру її поверхні, але і піддається комбінованому впливу ультрафіолетового і рентгенівського випромінювання, сонячного вітру, сонячних космічних променів.

Варіації потужності цих факторів при зміні рівня сонячної активності викликають ланцюжок взаємозалежних явищ у міжпланетному просторі, у магнітосфері, іоносфері, нейтральній атмосфері, біосфері, гідросфері і, можливо, літосфері Землі. Вивчення цих явищ і складає суть проблеми Сонячно-Земних зв'язків. Строго кажучи, Земля робить деяке зворотне (принаймні, гравітаційне) впливання на Сонце, однак воно мізерно мало, так що звичайно розглядають тільки вплив сонячної активності на Землю.

Цей вплив зводиться або до переносу від Сонця до Землі енергії, що виділяється в нестаціонарних процесах на Сонце (енергетичний аспект Сонячно-Земні зв'язки), або до перерозподілу вже накопиченої енергії в магнітосфері, іоносфері і нейтральній атмосфері Землі (інформаційний аспект). Перерозподіл енергії може відбуватися або плавно (ритмічні коливання геофізичних параметрів), або стрибкоподібно.

Представлення про Сонячно-Земні зв'язки складалися поступово, на основі окремих здогадів і відкриттів. Так, наприкінці XІ в. К. О. Биркелан (Биркеланд; Норвегія) уперше висловив припущення, що Сонце крім хвильового випромінювання випускає також і частки. У 1915 р. А. Л. Чижевський звернув увагу на циклічний зв'язок між розвитком деяких епідемій і плямовиникною діяльністю Сонця. Синхронність багатьох геліо- і геофізичних явищ (а також форма кометних хвостів) наводила на думку, що в міжпланетному просторі мається агент, що передає сонячні збурювання до Землі.

Цим агентом виявився сонячний вітер, існування якого експериментально було доведено на початку 1960-х рр. шляхом прямих вимірів за допомогою автоматичних міжпланетних станцій. Відкриття сонячного вітру разом з накопиченими даними про інші прояви сонячної активності послужило основою для дослідження фізики Сонячно-Земних зв'язків.

Послідовність подій у системі Сонце-Земля можна простежити, спостерігаючи ланцюжок явищ, що супроводжують могутній спалах на Сонці - вищий прояв сонячної активності. Наслідки спалаху починають позначатися в навколоземному просторі майже одночасно з подіями на Сонці (час поширення електромагнітних хвиль від Сонця до Землі - ледве більше 8 хвилин). Зокрема, ультрафіолетове і рентгенівське випромінювання викликає додаткову іонізацію верхньої атмосфери, що приведе до чи погіршення навіть повному припиненню радіозв'язку (ефект Деллинджера) на освітленій стороні Землі.

Звичайно могутній спалах супроводжується випущенням великої кількості прискорених часток - сонячних космічних променів (СКП). Найенергійніші з них починають приходити до Землі після ледве більш 10 хв. після максимуму спалаху. Підвищений потік СКП у Землі може спостерігатися кілька десятків годин. Вторгнення СКП в іоносферу полярних широт викликає додаткову іонізацію і, відповідно, погіршення радіозв'язку на коротких хвилях. Маються дані про те, що СКП значною мірою сприяють спустошенню озонного шару Землі. Посилені потоки СКП являють собою також одне з головних джерел радіаційної небезпеки для екіпажів і устаткування космічних кораблів.

Спалах генерує могутню ударну хвилю і викидає в міжпланетний простір хмари плазми. Ударна хвиля і хмара плазми за 1.5-2 доби досягають Землі і викликають магнітну бурю, зниження інтенсивності галактичних космічних променів, посилення полярних сяйв, збурювання іоносфери і так далі.

Маються статистичні дані про те, що через 2-4 доби після магнітної бури відбувається помітна перебудова баричного поля тропосфери. Це приводить до збільшення нестабільності атмосфери, порушенню характеру циркуляції повітря. Світові магнітні бури являють собою крайній ступінь обуреності магнітосфери в цілому. Більш слабкі (але більш часті) збурювання, називані суббурями, розвиваються в магнітосфері полярних областей. Ще більш слабкі збурювання виникають поблизу границі магнітосфери із сонячним вітром. Причиною збурювань останніх двох типів є флуктуації потужності сонячного вітру. При цьому в магнітосфері генерується широкий спектр електромагнітних хвиль з частотами 0,001 - 10,0 Гц, що вільно доходять до поверхні Землі.

Під час магнітних бур інтенсивність цього низькочастотного випромінювання зростає в 10-100 разів. Велику роль у геомагнітних збурюваннях грає міжпланетне магнітне поле, особливо його південний компонент, перпендикулярний площині екліптики. Зі зміною знака радіального компонента міжпланетного магнітного поля зв'язана асиметрія потоків СКП, що вторгаються в полярні області, зміну напрямку конвекції магнітосферної плазми і ряд інших явищ.

Статистично встановлений зв'язок між рівнями сонячної і геомагнітної обуреності і ходом ряду процесів у біосфері Землі (динамікою популяції тварин, епідемій, епізоотій, кількістю серцево-судинних кризів і ін.). Найбільш ймовірною причиною такого зв'язку є низькочастотні коливання електромагнітного поля Землі. Це підтверджується лабораторними експериментами по вивченню дії електромагнітних полів природної напруженості і частоти на ссавців.

Хоча не усі ланки ланцюжка Сонячно-Земних зв'язків однаково вивчені, загалом картина Сонячно-Земних зв'язків представляється якісно. Кількісне дослідження цієї складної проблеми з погано відомими (чи взагалі невідомими) початковими і граничними умовами утруднено через незнання конкретних фізичних механізмів, що забезпечують передачу енергії між окремими ланками.

Поряд з пошуками фізичних механізмів ведуться дослідження інформаційного аспекту Сонячно-Земних зв'язків. Зв'язки виявляються подвійно, у залежності від того, чи плавно стрибкоподібно відбувається перерозподіл енергії сонячних збурювань усередині магнітосфери. У першому випадку Сонячно-Земні зв'язки виявляються у формі ритмічних коливань геофізичних параметрів (11-літніх, 27-денних і ін.). Стрибкоподібні зміни зв'язують з так називаним триггерним механізмом, що застосуємо до чи процесів системам, що знаходяться в хитливому стані, близькому до критичного. У цьому випадку невелика зміна критичного параметра (тиску, сили струму, концентрації часток і т. п.) приводить до якісної зміни ходу даного чи явища викликає нове явище.

Для приклада можна вказати на явище утворення нетропічних циклонів при геомагнітних збурюваннях. Енергія геомагнітного збурювання перетвориться в енергію інфрачервоного випромінювання. Останнє створює невеликий додатковий розігрів тропосфери, у результаті якого і розвивається її вертикальна нестійкість. При цьому енергія розвитий нестійкості може на два порядки перевищувати енергію первісного збурювання.

Новим методом дослідження Сонячно-Земних зв'язків є активні експерименти в магнітосфері й іоносфері по моделюванню ефектів, викликуваних сонячною активністю. Для діагностики стану магнітосфери й іоносфери використовуються пучки електронів, хмари натрію барію (що випускаються з борта ракети). Для безпосереднього впливу на іоносферу використовуються радіохвилі короткохвильового діапазону. Головна перевага активних експериментів - можливість контролювати деякі початкові умови (параметри пучка електронів, потужність і частоту радіохвиль і т. п.).

Це дозволяє більш упевнено судити про фізичні процеси на заданій висоті, а разом зі спостереженнями на інших висотах - про механізм магнітосферно-іоносферної взаємодії, про умови генерації низькочастотних випромінювань, про механізм Сонячно-Земних зв'язків у цілому. Активні експерименти мають також і прикладне значення. Доведено можливість створити штучний радіаційний пояс Землі і викликати полярні сяйва, змінювати властивості іоносфери і генерувати низькочастотне випромінювання над заданим районом.

Вивчення Сонячно-Земних зв'язків є не тільки фундаментальною науковою проблемою, але і має велике прогностичне значення. Прогнози стану магнітосфери й інших оболонок Землі вкрай необхідні для рішення практичних задач в області космонавтики, радіозв'язку, транспорту, метеорології і кліматології, сільського господарства, біології і медицини.

Література

Чижевский А. Л. "Земное эхо солнечных бурь": М., Мысль 1976г.
Мирошниченко Л. И. "Солнечная активность и земля": М., Наука 1981г.
Широкова Е. "В плену солнечных бурь" // Камчатское Время 26.04. 2001г.
Кауров Э. "Человек, Солнце и Магнитные Бури" // "Астрономия" РАН. 19.01. 2000г.
Короновский Н. В. "Магнитное поле геологического прошлого земли" // СОЖ, 1996г. №6.
Воронов, Гречнева "Основы современного естествознания":М. Учебное пособие.
Случайные рефераты:
Реферати - Іван Драч
Реферати - Естетична функція кольору в романах Павла Загребельного
Реферати - Павло Грабовський
Реферати - Максим Рильський
Реферати - В своїй хаті своя правда і сила, і воля! (Тарас Шевченко)
Реферати - Василь Бобинський – о знанії і незнанії (пошукова / курсова робота)
Реферати
  • Всі реферати
  • Архітектура
  • Астрономія, авіація
  • Аудит
  • Банківська справа
  • Безпека життєдіяльності
  • Біографія, автобіографія
  • Біологія
  • Бухгалтерський облік
  • Військова кафедра
  • Географія
  • Геологія
  • Гроші і кредит
  • Державне регулювання
  • Діловодство
  • Екологія
  • Економіка підприємства
  • Економічна теорія
  • Журналістика
  • Іноземні мови
  • Інформатика, програмування
  • Історія всесвітня
  • Історія України
  • Історія економічних вчень
  • Краєзнавство
  • Кулінарія
  • Культура
  • Література
  • Макроекономіка
  • Маркетинг
  • Математика
  • Медицина та здоров'я
  • Менеджмент
  • Міжнародні відносини
  • Мікроекономіка
  • Мовознавство
  • Педагогіка
  • Підприємництво
  • Політологія
  • Право
  • Релігієзнавство
  • Промисловість
  • Сільське господарство
  • Сочинения на русском
  • Соціологія
  • Литература на русском
  • Страхування
  • Твори
  • Фізика
  • Фізична культура
  • Філософія
  • Фінанси
  • Хімія
  • Цінні папери
  • Логіка
  • Туризм
  • Психологія
  • Статистика


    Онлайн всего: 5
    Гостей: 5
    Пользователей: 0

    Партнеры сайта