Презентація на тему «Солнце и жизнь Земли»
181
Слайд #1
Тема: Солнце и жизнь Земли
Полярное сияние над Оклахомой (США), 23.10.2003 года
Воронецкий Никита
Полярное сияние над Оклахомой (США), 23.10.2003 года
Воронецкий Никита
Слайд #2
Использование солнечной энергии
а). Гелиотехнические установки = различные типы солнечных теплиц, парников, опреснителей, водонагревателей, сушилок.
б). Плавка – плавление тугоплавких металлов = солнечные лучи собирают в фокусе вогнутого зеркала, где создается высокая температура.
в). Солнечные батареи = превращение солнечной энергии в электрическую.
Электростанции - первая мощностью 5 МВт, п. Щелково, Крымская астрофизическая обсерватория (1985г).
крыши домов – отопление и освещение
космические аппараты
микрокалькуляторы
электромобили
Из всей энергии Солнца (светимости =3,876.1026 Вт/c) – Земля получает около 2.1017 Вт солнечной лучистой энергии, т.е. за год около 100 триллионов тонн в условном топливе. Это в десять тысяч раз больше, чем нам нужно. Эта энергия нагревает поверхность Земли (воду, сушу, атмосферу) – поддерживая тепловой режим и биосферу на Земле. Человечество только начинает выявлять и использовать потенциал этой энергии.
Строящаяся солнечная электростанция Nevada Solar One мощностью 64 МВт (долина Эльдорадо, штат Невада, США). Окончание - март 2007г.
а). Гелиотехнические установки = различные типы солнечных теплиц, парников, опреснителей, водонагревателей, сушилок.
б). Плавка – плавление тугоплавких металлов = солнечные лучи собирают в фокусе вогнутого зеркала, где создается высокая температура.
в). Солнечные батареи = превращение солнечной энергии в электрическую.
Электростанции - первая мощностью 5 МВт, п. Щелково, Крымская астрофизическая обсерватория (1985г).
крыши домов – отопление и освещение
космические аппараты
микрокалькуляторы
электромобили
Из всей энергии Солнца (светимости =3,876.1026 Вт/c) – Земля получает около 2.1017 Вт солнечной лучистой энергии, т.е. за год около 100 триллионов тонн в условном топливе. Это в десять тысяч раз больше, чем нам нужно. Эта энергия нагревает поверхность Земли (воду, сушу, атмосферу) – поддерживая тепловой режим и биосферу на Земле. Человечество только начинает выявлять и использовать потенциал этой энергии.
Строящаяся солнечная электростанция Nevada Solar One мощностью 64 МВт (долина Эльдорадо, штат Невада, США). Окончание - март 2007г.
Слайд #3
Воздействие излучения на Землю
Впервые подробно данным вопросом занялся Александр Леонидович ЧИЖЕВСКИЙ (1897-1964) биофизик, археолог, основоположник гелиобиологии, с 1915 до 1930г публикует серию работ, в которых показывает значение периодической деятельности Солнца, космической активности, на процессы, происходящие в биосфере Земли.
Впервые подробно данным вопросом занялся Александр Леонидович ЧИЖЕВСКИЙ (1897-1964) биофизик, археолог, основоположник гелиобиологии, с 1915 до 1930г публикует серию работ, в которых показывает значение периодической деятельности Солнца, космической активности, на процессы, происходящие в биосфере Земли.
Слайд #4
Коротковолновое излучение
А) Электромагнитное доходит до Земли за 8,3 минуты.
1. Коротковолновое излучение- за 3,5 млрд. лет интенсивность излучения возросла на 25%. Оно приходит в основном из слоев хромосферы и короны.
а). Гамма – излучение (λ<10-10м) – порождаются вспышками - внезапное выделение энергии в верхней хромосфере или нижней короне.
б). Рентгеновское ( 10-14м <λ<10-7м) от верхних слоев хромосферы и короны невидимое, мощное в годы активности (возрастает в 10-100 раз), резко возрастает в момент вспышек. Открыл лучи в 1895г В.К. Рентген (1845 – 1923, Германия – первый Нобелевский лауреат 1901г).
в). Ультрафиолетовое (10-8м<λ<3,8.10-7м) исходит от хромосферы. Возрастает в 2 раза в моменты вспышек. Открыл в 1801г И. Риттер (1776-1810, Германия).
Действие:
1) Ионизирует верхний слой земной атмосферы h=200-500 км (образуется ионосфера, открыта в 1924г Э.В. Эплтон (1892-1965, Англия).
2) Сказывается на распространении радиоволн: отражение, нарушение связи и т.д. состояние ионосферы меняется в зависимости от солнечной активности.
3) Вызывает биологическое действие: убивают бактерии, вызывают загар и т.д.
Не пропускается излучение Озоновым слоем Земли (О3 на высоте = 20-25 км). Защищает от прохождения коротковолнового излучения все живое на Земле.
А) Электромагнитное доходит до Земли за 8,3 минуты.
1. Коротковолновое излучение- за 3,5 млрд. лет интенсивность излучения возросла на 25%. Оно приходит в основном из слоев хромосферы и короны.
а). Гамма – излучение (λ<10-10м) – порождаются вспышками - внезапное выделение энергии в верхней хромосфере или нижней короне.
б). Рентгеновское ( 10-14м <λ<10-7м) от верхних слоев хромосферы и короны невидимое, мощное в годы активности (возрастает в 10-100 раз), резко возрастает в момент вспышек. Открыл лучи в 1895г В.К. Рентген (1845 – 1923, Германия – первый Нобелевский лауреат 1901г).
в). Ультрафиолетовое (10-8м<λ<3,8.10-7м) исходит от хромосферы. Возрастает в 2 раза в моменты вспышек. Открыл в 1801г И. Риттер (1776-1810, Германия).
Действие:
1) Ионизирует верхний слой земной атмосферы h=200-500 км (образуется ионосфера, открыта в 1924г Э.В. Эплтон (1892-1965, Англия).
2) Сказывается на распространении радиоволн: отражение, нарушение связи и т.д. состояние ионосферы меняется в зависимости от солнечной активности.
3) Вызывает биологическое действие: убивают бактерии, вызывают загар и т.д.
Не пропускается излучение Озоновым слоем Земли (О3 на высоте = 20-25 км). Защищает от прохождения коротковолнового излучения все живое на Земле.
Слайд #5
Коротковолновое излучение
тепловизор TН9100
г). Видимый свет (380нм<λ<760нм) от красного до фиолетового. Исходит от фотосферы, атмосфера задерживает 20% и рассеивает (поэтому небо голубое).
1) Почти все сведения об окружающем мире мы получаем благодаря зрению.
2) Свет является обязательным условием развития растительности.
д). Инфракрасное (0,74 мкм<λ<2 мм) – тепловое излучение. Открыл и исследовал лучи в 1800г астроном В.Гершель (1738-1822, Англия). Источник – любое нагретое тело.
Применяется для:
1) сушка окрашенных изделий, древесины и т.д.
2) медицина (абдоминальная хирургия, гипертония и т.д.)
3) приборы ночного видения
4) строительство (тепловизоры и т.д.)
тепловизор TН9100
г). Видимый свет (380нм<λ<760нм) от красного до фиолетового. Исходит от фотосферы, атмосфера задерживает 20% и рассеивает (поэтому небо голубое).
1) Почти все сведения об окружающем мире мы получаем благодаря зрению.
2) Свет является обязательным условием развития растительности.
д). Инфракрасное (0,74 мкм<λ<2 мм) – тепловое излучение. Открыл и исследовал лучи в 1800г астроном В.Гершель (1738-1822, Англия). Источник – любое нагретое тело.
Применяется для:
1) сушка окрашенных изделий, древесины и т.д.
2) медицина (абдоминальная хирургия, гипертония и т.д.)
3) приборы ночного видения
4) строительство (тепловизоры и т.д.)
Слайд #6
2. Радиоизлучение Солнца
Солнце – мощный источник радиоизлучения на всех волнах 8мм <λ<1000 м.
Верхняя хромосфера излучает сантиметровые волны, средние и нижние слои - миллиметровые волны, корона излучает дециметровые и метровые волны.
Радиоизлучение открыто первым радиоастрономом Гроут Ребер (1911-2002, США) в 1944г на λ= 18,7м (было отменено еще 25.02.1942г британскими военными на λ= 5,45м и 3,75м).
а). Постоянная составляющая = постоянное радиоизлучение вызванное горением плазмы спокойного Солнца - почти не меняется по интенсивности.
б) Переменная составляющая = всплески, “шумовые бури”, которые длятся от нескольких часов для нескольких дней. Через 10 минут после сильной солнечной вспышки радиоизлучение Солнца возрастает в тысячи (миллионы) раз и длятся от нескольких минут до часов.
Изучение радиоизлучение осуществляется с помощью радиотелескопов.
ССРТ — специализированный солнечный радиотелескоп Иркутского института Солнечно-Земной Физики (организован в 1960г), предназначенный для изучения солнечной активности в микроволновом диапазоне (5,7 ГГц , λ = 5,2 см), где процессы, происходящие в солнечной короне, доступны наблюдениям по всему солнечному диску. ССРТ расположен в 220 км от Иркутска. Это крестообразный интерферометр, состоящий из двух линий 128 x 128 параболических антенн диаметром 2,5 метра, установленных эквидистантно с шагом 4,9 метра и ориентированных в направлениях восток—запад и север—юг. Длина каждой из линейных баз интерферометра — 622,3 метра. Введен в строй в 1984г.
Солнце – мощный источник радиоизлучения на всех волнах 8мм <λ<1000 м.
Верхняя хромосфера излучает сантиметровые волны, средние и нижние слои - миллиметровые волны, корона излучает дециметровые и метровые волны.
Радиоизлучение открыто первым радиоастрономом Гроут Ребер (1911-2002, США) в 1944г на λ= 18,7м (было отменено еще 25.02.1942г британскими военными на λ= 5,45м и 3,75м).
а). Постоянная составляющая = постоянное радиоизлучение вызванное горением плазмы спокойного Солнца - почти не меняется по интенсивности.
б) Переменная составляющая = всплески, “шумовые бури”, которые длятся от нескольких часов для нескольких дней. Через 10 минут после сильной солнечной вспышки радиоизлучение Солнца возрастает в тысячи (миллионы) раз и длятся от нескольких минут до часов.
Изучение радиоизлучение осуществляется с помощью радиотелескопов.
ССРТ — специализированный солнечный радиотелескоп Иркутского института Солнечно-Земной Физики (организован в 1960г), предназначенный для изучения солнечной активности в микроволновом диапазоне (5,7 ГГц , λ = 5,2 см), где процессы, происходящие в солнечной короне, доступны наблюдениям по всему солнечному диску. ССРТ расположен в 220 км от Иркутска. Это крестообразный интерферометр, состоящий из двух линий 128 x 128 параболических антенн диаметром 2,5 метра, установленных эквидистантно с шагом 4,9 метра и ориентированных в направлениях восток—запад и север—юг. Длина каждой из линейных баз интерферометра — 622,3 метра. Введен в строй в 1984г.
Слайд #7
б) Корпускулярное излучение
Через 1-2 суток доходит до Земли.
“Солнечный ветер” = поток частиц (ядра Не, ионы некоторых элементов, протоны, электроны - образующих разряженную плазму). Открыт в 1959г АМС “Луна-2”. Впервые на его существование в 1898г указывает астрофизик Ф.А. Бредихин (1831-1904).
При спокойном Солнце выбрасывается со V=10 км/с, а при взрывных процессах до 1000 км/с. Выброс частиц осуществляется через корональные дыры.
Земли частицы достигают при V=350 км/с (при вспышках до 450 км/с), неся с собой и магнитное поле. Концентрация n= 10 част/см3, Т=106К.
Вызывает:
а). Магнитные бури – кратковременное изменение магнитного поля Земли;
б). Полярное сияние = проникновение по полюсам в атмосферу частиц, вызывающих свечение атмосферы на высотах 80 - 1000км. (преобладают зеленые и красные линии кислорода).
в). Изменение тропосферы = сказывается на погоде.
г). Влияние на биосферу = в частности человека: состояние здоровья, неблагоприятные дни и т.д.
д). Пополняет частицами радиационные пояса Земли и хвост магнитосферы Земли, вытянутый в сторону, противоположную от Солнца.
Через 1-2 суток доходит до Земли.
“Солнечный ветер” = поток частиц (ядра Не, ионы некоторых элементов, протоны, электроны - образующих разряженную плазму). Открыт в 1959г АМС “Луна-2”. Впервые на его существование в 1898г указывает астрофизик Ф.А. Бредихин (1831-1904).
При спокойном Солнце выбрасывается со V=10 км/с, а при взрывных процессах до 1000 км/с. Выброс частиц осуществляется через корональные дыры.
Земли частицы достигают при V=350 км/с (при вспышках до 450 км/с), неся с собой и магнитное поле. Концентрация n= 10 част/см3, Т=106К.
Вызывает:
а). Магнитные бури – кратковременное изменение магнитного поля Земли;
б). Полярное сияние = проникновение по полюсам в атмосферу частиц, вызывающих свечение атмосферы на высотах 80 - 1000км. (преобладают зеленые и красные линии кислорода).
в). Изменение тропосферы = сказывается на погоде.
г). Влияние на биосферу = в частности человека: состояние здоровья, неблагоприятные дни и т.д.
д). Пополняет частицами радиационные пояса Земли и хвост магнитосферы Земли, вытянутый в сторону, противоположную от Солнца.
Слайд #8
Космические лучи и корональные дыры
2). Космические лучи = открыты в 1912г В.Ф. Гесс (1883-1964, США) назвал космическими в 1926г Р.Э. Милликен (1868-1953, США).
= от Солнца (в период хромосферных вспышек) за 10-30 мин доходят до Земли. Хромосферные вспышки образуют “корональные дыры” (до 15% поверхности) - области крайне разряженной и прозрачной короны с открытым в межпланетное пространства магнитным полем, которая в этих местах сильно расширяется (пузырь), образуя усиление корпускулярного и коротковолнового излучения.
= от сверхновых звезд. Это ядра атомов Вселенной с большой энергией 107 – 1010 эВ и концентрацией 1часть/см3 в 1 сек.
Первые наблюдения выбросов корональной массы на диске Солнца были выполнены на Сибирском солнечном радиотелескопе (ССРТ). Проведенные исследования показали связь выбросов корональной массы как с эрупцией волокон (протуберанцами), так и со вспышками.
Фотография Солнца в диапазоне мягкого рентгеновского излучения. Корональные дыры проявляются в виде тёмных образований.
2). Космические лучи = открыты в 1912г В.Ф. Гесс (1883-1964, США) назвал космическими в 1926г Р.Э. Милликен (1868-1953, США).
= от Солнца (в период хромосферных вспышек) за 10-30 мин доходят до Земли. Хромосферные вспышки образуют “корональные дыры” (до 15% поверхности) - области крайне разряженной и прозрачной короны с открытым в межпланетное пространства магнитным полем, которая в этих местах сильно расширяется (пузырь), образуя усиление корпускулярного и коротковолнового излучения.
= от сверхновых звезд. Это ядра атомов Вселенной с большой энергией 107 – 1010 эВ и концентрацией 1часть/см3 в 1 сек.
Первые наблюдения выбросов корональной массы на диске Солнца были выполнены на Сибирском солнечном радиотелескопе (ССРТ). Проведенные исследования показали связь выбросов корональной массы как с эрупцией волокон (протуберанцами), так и со вспышками.
Фотография Солнца в диапазоне мягкого рентгеновского излучения. Корональные дыры проявляются в виде тёмных образований.
Слайд #9
Служба Солнца
Образованы при многих обсерваториях. В России была организована Матвеем Матвеевичем Гусевым (1826-1866) в 1865г в Вильнюсской обсерватории, где он приступил к систематическому измерению положения пятен на диске Солнца. В СССР служба была снова организована в 1932 г.
Задача: наблюдение за Солнцем для всестороннего и непрерывного исследования солнечной активности и ее связи с геофизическими явлениями - “прогноз” солнечных вспышек для своевременного предотвращения нарушения радиосвязи; обеспечение безопасности пребывания человека в космическом пространстве и т.д.
Функционируют три мировых центра по сбору солнечных данных: в России, США и Франции; издаётся несколько международных каталогов солнечной активности. В Интернете постоянно публикуются бюллетени солнечной и геофизической активности.
В СССР служба включала около 20 обсерваторий, обеспечивающих наблюдения Солнца в течение 12 час ежедневно. Результаты публиковались в ежемесячном бюллетене "Солнечные данные" Пулковской обсерватории. В масштабе всего мира были организованы кооперативные исследования - Международный геофизический год (1957-1958), Международный год спокойного Солнца (1964-65), а также ряд более узких программ (протонных вспышек и т.д)
Образованы при многих обсерваториях. В России была организована Матвеем Матвеевичем Гусевым (1826-1866) в 1865г в Вильнюсской обсерватории, где он приступил к систематическому измерению положения пятен на диске Солнца. В СССР служба была снова организована в 1932 г.
Задача: наблюдение за Солнцем для всестороннего и непрерывного исследования солнечной активности и ее связи с геофизическими явлениями - “прогноз” солнечных вспышек для своевременного предотвращения нарушения радиосвязи; обеспечение безопасности пребывания человека в космическом пространстве и т.д.
Функционируют три мировых центра по сбору солнечных данных: в России, США и Франции; издаётся несколько международных каталогов солнечной активности. В Интернете постоянно публикуются бюллетени солнечной и геофизической активности.
В СССР служба включала около 20 обсерваторий, обеспечивающих наблюдения Солнца в течение 12 час ежедневно. Результаты публиковались в ежемесячном бюллетене "Солнечные данные" Пулковской обсерватории. В масштабе всего мира были организованы кооперативные исследования - Международный геофизический год (1957-1958), Международный год спокойного Солнца (1964-65), а также ряд более узких программ (протонных вспышек и т.д)
