ПОЧИТАЕМ И О ПРОШЛОМ И О БУДУЩЕМ, ЗАДУМАЕМСЯ О НАСТОЯЩЕМ. Вести и до глухого дойдут. Кот из дома- мыши впляс. Слово в карман- сам на обман. Чисты погоны-чиста и совесть. Женщина не захочет- у мужчины не вскочет. Как только рак свиснет- рыба сразу запоет. Умные люди- это которые трудятся, а мудрые- на кого эти умные работают. Уши, выросшие раньше, не заткнут болтливый рот. У всякого свой вкус и манера- кто любит арбуз, а кто офицера. Энтропия Вселенной в 30 раз выше. Ведрами Ветра не измеришь. Когда вострят языки- это не значит, что обязательно точат сабли. Ученые ставят под сомнение теорию относительности Энштейна.Сначала узаконивают уличную проститутицию, а затем политическую.Золото пробуют огнем, женщину-золотом, а мужчину- женщиной. Ученые NASA обнаружили планету, «несущую смерть» Земле. Зло, посылаемое Вселенной, можно пережить, но порожденное самими людьми нет. Поход человечества в потребительское общество - дорога в тупик. Ученые нашли одну из причин существования Вселенной. Человек впервые заразился компьютерным вирусом... Чик волосики, чик головку- вот и морковка. Солнечная Система создалась не по законам небесной механики, а по уму. Посев риса любит болото, но провокация его на засуху дает больший урожай. Грим и лицедейство послаще тайского массажа. Береги честь с молоду, а зубы до старости. Жизнь человека коротка, а знания вечны. Путь проникновения в Мир элементарных частиц более тернист, чем генетические манипуляции. У дубины войны есть конец и есть начало, но многие считают ее бесконечной... Река регулярно подмывает свои берега, но нельзя сказать, что это подмочит ее репутацию. Вселенная не расширяется- это всего лишь в ней космическое пространство "распрямляется". Из мира животных: "Упрямое меньшинство обязательно навяжет свое мнение пассивному большиству". Инерция есть кратчайший путь тела в инородной среде. Всякая иерархическая власть держиться на страхе. Именно поэтому, она милует виновных, а наказывает невинных.
Воскресенье, 17.12.2017, 11:06
                                                      Интернет- Журнал Космос.
Вход Главная Регистрация Выход Мой профиль
Вы вошли как Гость · Группа "Гости"Приветствую Вас, Гость · RSS

Меню сайта

Поиск по сайту

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ!

Содержание, которое Вы хотите просмотреть, предназначено только для людей старше 18 лет.

Галерея Невест

Невесты Азии

Невесты Африки

Невесты Latino

Мобильные темы

Игры от Босса

Игры от Nekki

Календарь

«  Декабрь 2009  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
 123456
78910111213
14151617181920
21222324252627
28293031

Статистика

 
Главная » 2009 » Декабрь » 22 » Солнце.
09:00

Солнце.

 
Солнце - обычная звезда класса G2, одна из более чем 100 миллиардов звезд нашей Галактики.
Диаметр 1390 000 км, масса 1,989 умнож. на 10 в30 кг, температура 5800 К, ядра 15 600 000 К.

Солнце - самый большой объект Солнечной системы, содержащий 99.8% массы всей Солнечной системы (большая часть остальной массы приходится на Юпитер)..

На сегодняшний день 75% массы Солнца составляет водород и 25% - гелий (по числу атомов - 92.1% водорода и 7.8% гелия), остальные элементы составляют только 0.1%. Это соотношение медленно изменяется благодаря тому, что в ядре происходит превращение водорода в гелий.

Внешние слои Солнца циклически сдвигаются: в районе экватора они совершают оборот за 25.4 дня; вблизи полюса - за 36 дней. Это неравномерное вращение обусловлено тем, что Солнце не является твердым телом, подобно Земле. Подобные эффекты замечены и у газовых планет. Дифференциальное вращение простирается глубоко во внутренние слои Солнца, но ядро вращается как твердое тело.

Условия в ядре Солнца (приблизительно 25% радиуса) критические: температура составляет 15.6 миллионов К, давление - 250 миллиардов атмосфер. Газ ядра спрессован до плотности, в 150 раз превышающей плотность воды.

Испускаемая Солнцем энергия в 3.86e33 эрг/сек, или 386 миллиард миллиардов мегаватт, производится текущими в нем реакциями ядерного синтеза. Каждую секунду приблизительно 700 000 000 тонн водорода превращается в 695 000 000 тонн гелия и 5 000 000 тонн (= 3.86e33 эрг) энергии в форме гамма лучей. Поскольку эта энергия распространяется от ядра к поверхности, она непрерывно поглощается и заново испускается при все более и более низких температурах, так что к тому времени, когда она достигает поверхности, то испускается прежде всего как видимый свет. Последние 20% пути к поверхности энергия переносится больше конвекцией, чем излучением.

Tемпература поверхности Солнца, называемой фотосферой, составляет примерно 5800 К. Солнечные пятна - "холодные" области с температурой 3800 К. Они выглядят темными только потому, что их окружают области с гораздо более высокой температурой. Солнечные пятна могут быть очень большими - более чем 50 000 км в диаметре. Они обусловлены сложными и пока не очень хорошо понятыми взаимодействиями Солнечного магнитного поля.

Над фотосферой находится небольшая область, называемая хромосферой.

Очень разреженная область выше хромосферы, называемая короной, простирается на миллионы километров в космос, и видима только во время затмений. Температура короны более чем 1 000 000 K.

 

Астрофизики обнаружили еще одно доказательство того факта, что высокая температура солнечной короны объясняется микровспышками (их иногда называют нановспышками - устоявшегося термина пока не существует). Помогли в этом ученым солнечные дожди. 

Известно, что температура солнечной короны может достигать нескольких миллионов градусов по Цельсию (температура хромосферы, расположенной под короной, всего 15 тысяч градусов). В настоящее время существует несколько теорий, объясняющий это различие. В рамках одной из них, нагрев короны осуществляется микровспышками на Солнце, а в рамках другой - волнами в магнитном поле светила. 

Используя компьютерное моделирование астрофизики проверили обе теории. В результате им удалось установить, что теория микровспышек больше соответствует действительности, поскольку в рамках этой модели часть материи собирается в сгустки в короне и снова падает вниз. Формирование подобных дождей наблюдалось космическими аппаратами, изучающими Солнце, неоднократно. В это же время теория магнитных волн к дождям не приводит. 

Совсем недавно ученым удалось получить еще одно доказательство того, что микровспышки ответственны за высокую температуру короны. Тогда исследователи основывали свои выводы на данных, собранных японским аппаратом HINODE. Предполагалось, что вспышки являются источниками высокотемпературной (около 10 миллионов градусов по Цельсию) плазмы. 

Магнитное поле Солнца очень мощное (по земным стандартам) и очень сложное. Это магнитосфера, или гелиосфера, простирающаяся за орбиту Плутона.

Kроме тепла и света, Солнце испускает также поток заряженных частиц (обычно электронов и протонов), известный как солнечный ветер, который распространяетcя через Солнечную систему со скоростью приблизительно 450 км/сек. Солнечный ветер и другие, намного более высокоэнергетические частицы, излучаемые солнечными вспышками, могут вызывать различные эффекты на Земле от колебаний в линиях электропередач и радиопомех до северного полярного сияния.

Ученым впервые удалось проследить за процессом в недрах Солнца, который отвечает за разгон электронов и других частиц до околосветовых скоростей при формировании вспышек на поверхности нашего светила.

"Мы считали, что определенные типы ударных волн, порождаемые вспышками на Солнце, могут быть причиной разгона этих частиц, но у нас не было никаких данных наблюдений, которые подтверждали бы эту гипотезу. Теперь, благодаря грубой мощи обновленного VLA, у нас есть все свидетельства в пользу «ударного» ускорения частиц", — заявил Бин Чен (Bin Chen) из Гарвардского университета (США).

Чен и его коллеги пришли к такому выводу, проследив за одной из слабых по мощности вспышек на Солнце, которая произошла на поверхности светила 3 марта 2012 года и сопровождалась так называемым «быстрым» корональным выбросом массы.

Благодаря обновлению VLA, ученые смогли проследить за тем, как менялась ситуация на поверхности и в недрах Солнца каждые 50 миллисекунд, что позволило им «поймать» те пучки радиоволн, которые рождались во время разгона электронов до значений, приближающихся к скорости света.

Как объясняют ученые, вспышки на Солнце возникают в тех случаях, когда линии магнитного поля, проходящие через пятна на поверхности Солнца, внезапно разрываются и начиняют пересоединяться, и энергия магнитного поля, заключенная в короне, верхнем слое атмосферы светила, начинает перетекать в его недра.

Этот процесс сопровождается выделением огромного количества энергии, что разогревает плазму светила на десятки миллионов градусов, а также заставляет ее расширяться и двигаться в стороны и вглубь недр, где она сталкивается с более холодными скоплениями материи Солнца.

Столкновение этих горячих и холодных потоков плазмы, как считали теоретики, должно порождать ударные волны, разгоняющие электроны и другие частицы, присутствующие в атмосфере Солнца, до околосветовых скоростей.

Группе Чена удалось проследить за этими столкновениями и подтвердить то, что именно они порождали те радиоимпульсы, которые испускают разогнанные электроны. С другой стороны, судя по тому, что радиоизлучение не прекращалось даже тогда, когда ударных волн в области вспышки не было, в этом процессе могут быть задействованы и другие механизмы...

Недавние данные, полученные с помощью космического корабля Ulysses, показывают, что потоки солнечного ветра, испускаемые полярными областями, имеют скорости (750 километров в секунду), почти в два раза превышающие скорости потоков, испускаемых областями более низких широт. Состав солнечного ветра от разных областей также различается.

Аппарат для изучения атмосферы Солнца, а также его магнитного поля, был запущен в Японии 23 сентября 2006 года. Первоначально этот международный проект назывался Solar-B, но, как ни странно, уже после старта он был переименован в Hinode. Плагиата в этих действиях, так и быть, искать не будем — несмотря на то, что это новое название переводится с японского как "Восход".

На борту Hinode установлены оптический (Solar Optical Telescope — SOT) и рентгеновский (X-Ray Telescope — XRT) телескопы, а также ультрафиолетовый спектрометр (Extreme-ultraviolet Imaging Spectrometer — EIS). Сведения о температурной аномалии были получены в основном за счёт XRT, однако в целом эти устройства работают скоординировано и совместно регистрируют параметры наблюдаемых явлений.

Первые снимки Hinode передал ещё в конце октября прошлого года, но информация, представляющая собой существенный научный интерес, была обнародована только на днях.

С помощью телескопов японского "Восхода" специалисты уже смогли увидеть на Солнце много неожиданных и интересных вещей. Например, Ричард Фишер (Dick Fisher), директор гелиофизического отделения NASA (Heliophysics Division) восхищается тем, что впервые в ходе наблюдений удалось различить небольшие гранулы газа, взлетающие и падающие в атмосфере Солнца под действием магнитного поля.

Также Hinode помог обнаружить новый, доселе неизвестный процесс, который гелиофизики дали название "хаотическое динамо". 

Что же касается качества снимков, сделанных, например, в рентгене, то они, по мнению Леона Голуба, так хороши, что делают прежние сведения о Солнце, полученные в гамма-диапазоне, просто устаревшими.

Солнечная активность непостоянна. Существовал период очень низкой активности Солнечных пятен во второй половине 17 века, который совпал по времени с аномально холодным периодом в северной Европе, иногда называемым малым ледниковым периодом. Со времени формирования Солнечной системы излучение Солнца увеличилось примерно на 40%.

Возраст Солнца - приблизительно 4.6 миллиарда лет. Процессы, происходящие в нем начиная с рождения, исчерпали приблизительно половину водорода, содержавшегося в ядре, и в конечном счете водородное топливо будет израсходовано. Это приведет к радикальным переменам, в результате которых, как это ни банально по звездным стандартам, произойдет полное разрушение Земли (и, возможно, образование планетарной туманности). Но пока Солнце светит какой же у нее внутренний источник энергии.

Такой источник был указан английским астрофизиком А. Эдингтоном, который заметил, что масса ядра 4Hе меньше, чем сумма масс четырех протонов и двух электронов, и поэтому их слияние в ядро гелия должно сопровождаться, согласно формуле А. Эйнштейна, выделением энергии. Для поддержания светимости Солнца требуется, чтобы за секунду происходило определённое число реакций синтеза. Отсюда, учитывая, что Солнце на 3/4 состоит из водорода, можно заключить, что даже одной десятой его хватает на 10 млрд лет.

Современники, однако, скептически отнеслись к гипотезе Эдингтона. По законам классической механики для сближения протонов на расстояние порядка радиуса действия ядерных сил необходимо преодолеть силы кулоновского отталкивания. Для этого их энергия должна превышать величину кулоновского барьера (e = 4.8 умнож. 10-10 CGSE - заряд протона). При радиусе действия = 3 умнож. 10-13 см величина и температура, при которой средняя энергия теплового движения (kT) сравнивается с ней, составляет около 5 млрд градусов (k = 1.38.10-16 эрг/град - постоянная Больцмана). Между тем температура в центре Солнца примерно в 300 раз меньше. Таким образом, Солнце казалось недостаточно горячим для того, чтобы в нем был возможен синтез гелия.

Гипотезу Эдингтона спасла квантовая механика. В 1928 году молодой советский физик Г.А. Гамов обнаружил, что согласно ее законам частицы могут с некоторой вероятностью просачиваться через потенциальный барьер даже в том случае, когда их энергия ниже его высоты. Это явление получило название под барьерного или туннельного перехода. (Последнее образно указывает на возможность очутиться по другую сторону горы, не взбираясь на ее вершину.) С помощью туннельных переходов Гамов объяснил законы радиоактивного a-распада и тем самым впервые доказал применимость квантовой механики к ядерным процессам (почти в то же время туннельные переходы были открыты Р. Герни и Э. Кондоном). Гамов обратил также внимание на то, что благодаря туннельным переходам сталкивающиеся ядра могут вплотную сблизиться друг с другом и вступить в ядерную реакцию при энергиях, меньших величины кулоновского барьера. Это побудило австрийского физика Ф. Хоутерманса (которому Гамов рассказал о своих работах еще до их публикации) и астронома Р. Аткинсона вернуться к идее Эдингтона о ядерном происхождении солнечной энергии.

Термоядерное происхождение энергии Солнца и звезд позволило объяснить многие закономерности, замеченные в мире звезд, указать, как происходят эволюция звезд и образование различных химических элементов, понять в общих чертах причины таких грандиозных явлений, как взрывы сверхновых звезд. Предсказывается и судьба Солнца. За 4.6 млрд лет значительная доля водорода в центре Солнца уже сгорела в термоядерных реакциях. Оставшегося должно хватить на 2-3 млрд лет, после чего Солнце начнет сжиматься и при этом нагреваться (как отмечено в начале статьи). Неизбежно наступит момент, когда температура станет достаточной для загорания гелия. Три ядра гелия с выделением энергии будут объединяться в ядро углерода 12C. Температура при этом будет столь велика, что под действием светового давления раздуется внешняя оболочка Солнца, превращая его в красный гигант. Центральное же ядро Солнца станет белым карликом (то есть звездой малых размеров с огромной плотностью и высокой температурой). Чтобы экспериментально проверить всю картину термоядерных процессов внутри Солнца, надо заглянуть в его центр. Такую возможность дают нейтрино. Благодаря своей колоссальной проникающей способности они могут свободно проходить через солнечные недра, а их потоки и спектр энергии - доносить на Землю информацию о реакциях, в которых они возникают.

Впервые в истории изучения Солнца международным коллективом ученых, объединенных в коллаборацию Борексино, были выполнены измерения энергии нашей звезды в момент ее генерации. Свои результаты они анонсировали в опубликованной статье в престижном междисциплинарном научном журнале Nature, сообщается в пресс-релизе НИИЯФ МГУ.

Это очень важное достижение стало возможно благодаря регистрации солнечных нейтрино, которые рождаются в ядерных процессах глубоко в недрах Солнца, затем беспрепятственно проходят толщи солнечного вещества и в течение чуть более восьми минут достигают Земли. До настоящего времени все измерения солнечной энергии основывались на излучении солнечной фотосферы, то есть знакомого всем солнечного света, который освещает наше небо и согревает Землю. Но энергия, уносимая солнечным светом, была произведена в термоядерных процессах около 100 000 лет назад, что составляет среднее время для энергии, чтобы просочиться из центральных областей Солнца и достичь его поверхности.

Сравнение между измерениями коллаборации Борексино и светового излучения Солнца доказывает, что энерговыделение Солнца не менялось за исторически длительный период времени.

Детектор Борексино, установленный в подземной лаборатории Гран Сассо Национального института ядерной физики Италии (INFN), измерял поток солнечных нейтрино, образованных в термоядерной реакции слияния двух ядер водорода с образованием ядра дейтерия. Эта так называемая рр-реакция образует около 99% всей солнечной энергии. Ранее с помощью детектора Борексино уже измеряли потоки нейтрино от последующих ядерных процессов, но их вклады в производство солнечной энергии много меньше. Тем не менее проведённые исследования имели самостоятельное научное значение, ключевое для понимания фундаментальных свойств нейтрино - неуловимых членов семейства элементарных частиц.

Сама природа нейтрино, которая позволяет им ускользать из центра Солнца, создает также и чрезвычайно сложные проблемы их детектирования здесь, на Земле, связанные с созданием очень больших детекторов для регистрации всего лишь нескольких событий. Регистрация рр-нейтрино оказалась даже более трудной задачей из-за их маленькой энергии, фактически самой низкой среди солнечных нейтрино и лежащей в области высокого природного фона. В эксперименте Борексино был достигнут беспрецедентно низкий уровень фона, который дает уникальную возможность выполнить такие измерения. Несомненно, детектор Борексино является единственным в мире и будет оставаться таковым долгие годы благодаря инновационным технологиям, использованным при его создании, которые позволяют изучать не только нейтрино, испущенные Солнцем, но также нейтрино, образованные в недрах нашей Земли, и даже нейтрино от искусственных радиоактивных источников.

В настоящее время известно, что существуют три типа нейтрино: электронное нюe, мюонное мюонное нейтрино и тау-нейтрино тау нейтрино, имеющие такое же лептонное число (лептонный заряд), как и лептон, которому они соответствуют, то есть электрон e-, мюон мю- и тау-лептон тау-. Наряду с этим у каждого нейтрино существует двойник - антинейтрино, обладающее противоположным значением лептонного числа. Это означает, что при столкновении с ядрами электронное нейтрино может рождать только электрон e-, а его антинейтрино - только позитрон e+, мюонное нейтрино - соответственно мюон мю-, а его антинейтрино - антимюон мю+ и т.д. Указанное правило хорошо выполняется на опыте. Именно эти опытные данные и послужили основой для введения особых лептонных чисел у нейтрино.
Насколько точным является закон сохранения лептонных чисел? Согласно современным теоретическим представлениям нет оснований ожидать, что закон сохранения лептонного числа (так же, как закон сохранения тяжелых частиц - барионов) должен быть точным, а не приближенным. В этом отношении лептонное число отличается от электрического заряда, сохранение которого должно быть абсолютно точным законом. Более того, современные модели великого объединения всех сил (слабых, сильных и электромагнитных) предсказывают возможность нарушения законов сохранения лептонных и барионных чисел. С нарушением барионного числа (нестабильностью протона), возможно, связана и наблюдаемая зарядовая асимметрия в известной нам части Вселенной, то есть отсутствие в ней антивещества.
Не сохранение лептонного числа может приводить к весьма своеобразному явлению - так называемым нейтринным осцилляциям. Оно заключается в том, что нейтрино какого-то определенного типа будет при своем движении в вакууме периодически переходить в нейтрино (или антинейтрино) других типов и обратно. По своему характеру нейтринные осцилляции аналогичны биениям, которые наблюдаются в системе двух одинаковых маятников, подвешенных на общем подвесе (через который осуществляется их связь). Если отклонить какой-либо из маятников, то его колебания через некоторое время передадутся другому маятнику, амплитуда колебаний которого постепенно возрастет до максимальной величины, а амплитуда первого упадет до нуля, после чего начнет падать амплитуда второго и расти амплитуда первого и процесс, если мало затухание, будет периодически повторяться. Такая аналогия нейтринных осцилляций с биениями маятников не случайна, так как по законам квантовой механики описание осцилляций и биений оказывается математически одинаковым. Особую привлекательность этой гипотезе придает замечательный эффект, открытый С. Михеевым, А. Смирновым и Л. Вольфенштейном. Оказалось, что из-за разницы между взаимодействием электронного и мюонного (а также тау-) нейтрино с электронами солнечных недр может происходить в определенной области энергий и при определенной плотности вещества резонансное усиление перехода нюe-----> мюонное нейтрино (и нюe----->тау нейтрино). Благодаря этому, как показали С. Михеев и А. Смирнов, электронные нейтрино, рождающиеся вблизи центра Солнца и распространяющиеся в среде с уменьшающейся плотностью вещества, могут при определенных энергиях практически полностью и необратимо переходить в нейтрино других типов. Очень важно, что этот эффект проявляется при очень маленьких смешиваниях и массах нейтрино, которые, согласно теоретическим моделям, являются предпочтительными. Указанный эффект может естественным образом объяснить не только наблюдаемое уменьшение числа нейтринных реакций, но и полное отсутствие электронных нейтрино средних энергий. Поэтому изучение солнечных нейтрино приобретает фундаментальное значение для физики элементарных частиц. Именно исследуя нейтринные осцилляции можно получить сведения о великом объединении сил природы. Гипотеза осцилляций солнечных нейтрино, как уже отмечалось, может быть непосредственно проверена на установках нового поколения. На этих же установках возможна в принципе и проверка механизма усиления нейтринных осцилляций MSW путем измерения спектра солнечных нейтрино (по энергиям электронов и протонов в реакциях. Можно надеяться, что в ближайшие годы будут получены сведения, помогающие разгадать загадку солнечных нейтрино и в целом солнечной энергией. Знания полученные возможно послужат и Солнцу, когда человечество сможет контролировать процессы протекающие на этой звезде.

Любая органическая молекула при длительном воздействии кислорода разлагается на углекислый газ и воду, причем при этой реакции выделяется много энергии в виде тепла. Как же смогли выжить органические вещества в такой удушливой для них атмосфере? Ведь молекулы кислорода всегда готовы разъединиться на два очень активных кислородных атома, которые буквально бомбардируют органические молекулы, быстро вырывая из их рядов отдельные атомы - углерод, водород, азот, фосфор, железо, марганец, и вступают с ними в реакции с образованием простых неорганических соединений. Тепло этих реакций передается атмосфере, атмосфера излучает свое тепло в холодный открытый космос, окружающий Землю. Земля остывает, и жизнь на ней замирает...

 

Древние египтяне совершенно справедливо назвали Солнце "первопричиной жизни", хотя им были неведомы волнения ученых, исследующих химические реакции органических молекул.
 

Оказалось, что свет, спасительный солнечный свет, позволяет осуществить обратную химическую реакцию - соединить воду и углекислый газ, превратив их в молекулы органических соединений и кислорода. Без энергии солнечного света такая реакция не могла бы произойти.
 

Свет Солнца не только не дает остыть Земле, не только согревает ее. Солнечные лучи-стрелы оживили Землю. Находясь от Земли на огромном расстоянии. Солнце посылает на нашу планету достаточно много энергии, чтобы из неорганических атомов и молекул могли получиться органические молекулы, из простейших молекул образовались сложные молекулы живых организмов, и на Земле постепенно возник растительный и животный мир.
 

Разнообразные растения, удивительные виды животных обязаны своим появлением на Земле солнечным лучам. Благодаря Солнцу на Земле существуют прихотливые формы жизни. "Безумствует Солнце, всегда молодое",- справедливо писал Бальмонт. Два противоположных процесса - разложение и создание органических веществ - мирно и полезно для человечества уживаются в природе. С помощью кислорода, поглощаемого при дыхании, органические молекулы, попадающие в организм человека с пищей, расщепляются на простые, хорошо усваиваемые вещества. Одновременно клетки снабжаются всей необходимой для жизни энергией.

Точно такой же процесс происходит с органическими веществами и вне человеческого организма. Ученые подсчитали, что на Земле ежедневно около миллиарда тонн различных органических веществ разлагаются, превращаясь на воздухе в углекислый газ и воду. Если бы Солнце не установило на Земле равновесие жизненно важных химических реакции, то через двадцать лет все органические вещества исчезли бы с лица Земли. С помощью растений и водорослей Солнце снова превращает углекислый газ и воду в органические вещества и кислород.
 

Огромны по своим масштабам процессы, происходящие на нашей планете под влиянием солнечного света. От энергии солнечных лучей, попадающих на верхнюю границу атмосферы Земли, остается только 40% после того, как они преодолеют толщу атмосферы. Но и эта энергия не менее чем в десять раз превышает ту, которая содержится во всех разведанных запасах минерального подземного топлива. Под действием солнечного света, "застрявшего" в атмосфере, происходят те грандиозные природные явления, которые мы наблюдаем на Земле: движение огромных воздушных масс, нагрев и охлаждение гигантских количеств воды в атмосфере.
 

Падающая на поверхность суши и океанов солнечная энергия вызывает интенсивное испарение влаги, служит причиной образования облаков, периодического изменения погоды и смены времен года. Под влиянием тепла солнечных лучей возникают смерчи и ураганы, льют дожди и происходят медленные, но неумолимые процессы выветривания и разрушения горных пород. Как несоизмеримы эти процессы и невероятно большая энергия, необходимая для их осуществления, с энергией каждого из обитателей нашей планеты!
 

Очевидно, что для человечества Солнце - небесное тело, оказывающее наибольшее влияние на Землю. Тепло и свет от Солнца согревают и освещают космический корабль "Земля", который был бы просто покрытой льдом холодной скалой, если бы его отодвинули от Солнца на расстояние, в десять раз превышающее теперешнее. Кроме этого теплового воздействия Солнце влияет на Землю и другими, более тонкими способами: оно меняет состав и структуру внешних слоев атмосферы, деформирует магнитное поле в окрестности Земли и создает незабываемые картины полярных сияний. Ветвь астрономии, которая пытается понять сложные и многообразные взаимодействия между Землей и Солнцем, называется солнечно-земной физикой.

Солнце оказывает заметное воздействие на магнитную оболочку Земли. В последние годы поразительно вырос интерес к изменениям климата на Земле, причинам климатических изменений и прогнозу будущих тенденций изменения климата. Хотя в общем-то является общепринятым то, что астрономические факторы могут оказывать заметное влияние на климат, нет какого-либо определенного доказательства того, что какое-нибудь отдельное климатическое "событие" в прошлом, такое, например, как эпоха оледенения, может быть приписано астрономическим факторам. Одна из трудностей связана с тем, что хорошие данные о явлениях на Солнце у нас имеются всего лишь за последние три столетия, а тщательные измерения светимости Солнца охватывают менее одного столетия. Эти периоды времени слишком малы по сравнению с характерным временем климатических изменений на Земле, которое, по-видимому, характеризуется более длительными (несколько столетий) промежутками. Следовательно, для того, чтобы охватить данными достаточно продолжительный период, мы должны опираться на информацию о климате и об астрономических явлениях, полученную еще в те времена, когда инструментов для наблюдений не существовало. Получить достаточно надежную информацию о характеристиках как климата, так и Солнца за прошедший период трудно, но нет никакого сомнения в том, что климат менялся и продолжает меняться. Геологи отождествили несколько ледниковых периодов за последние 3 миллиона лет, в течение которых толстый слой льда покрывал значительную часть континентов. По геологической шкале времени лед отступил лишь недавно. Но причина ледниковых периодов все еще представляет собой предмет значительных разногласий, и мы не знаем, имеют ли отношение к этой проблеме влияние Космоса или Солнца.

 

Свидетельства отсутствия солнечной активности в XVII веке в период Маундеровского минимума очень убедительны и основаны на исторических записях. В 1960-х годах появился новый метод исследования солнечных вариаций в прошлом вплоть до нескольких тысяч лет назад. В его основе лежит метод измерения количества радиоактивного углерода в старых деревьях.
Радиоактивный углерод, или углерод-14, образуется в "верхней части атмосферы Земли, там, где в атмосферу вторгаются пришедшие из дальнего космоса высокоэнергичные заряженные частицы. Когда Солнце активно и на нем много пятен, оно имеет протяженное магнитное поле. Это поле защищает внутреннюю Солнечную систему от высокоэнергичных космических лучей. Когда же Солнце спокойно, его магнитное поле обеспечивает худшую защиту. Тогда на планету попадает больше высокоэнергичных частиц и в верхней части атмосферы образуется больше углеоода-14. Этот изотоп углерода имеет период полураспада 5730 лет, так что, если он где-либо был изолирован и накоплен (например, в древесине), можно определить, сколько углерода-14 было там вначале, при условии что он был захвачен не более нескольких тысяч лет назад.

 

Одной из особенностей, сразу же выявляющейся при исследовании 7500-летнего периода, является эффект медленно меняющегося магнитного поля Земли, поведение которого за последние годы известно нам из исследований намагниченных горных пород. Когда плавное изменение, обусловленное этим, учтено, данные об углероде выявляют ряд других поразительных событий. Эти события могут ввести нас в заблуждение или оказаться ложными вследствие несовершенства данных, но могут быть и регистрацией изменений солнечной активности. С некоторой осторожностью будем предполагать, что они действительно обусловлены изменяющимся Солнцем.
 

Джон Эдди отождествил 18 случаев в прошлом, когда Солнце было или спокойнее, или более активно, чем обычно, и построил график, на котором показал изменения Солнца вплоть до 5500 года до н. э. Наиболее заметная особенность этой кривой связана с тем, что в последнем столетии наблюдается подъем на гребень новой волны солнечной активности. По сравнению со значительно более длительным периодом в тысячи лет сегодняшний уровень солнечной активности, судя по числу солнечных пятен, протяженности короны, полярных сияний к вспышек, может быть необычно интенсивным. К тому же и в данных содержится смутный (не более!) намек на то, что существует цикл солнечной активности с периодом около 2500 лет.
Теперь зададим себе вопрос, связаны ли изменения солнечной активности, зафиксированные кольцами деревьев, с изменениями нашего климата? Если взять исторические данные, то обращает на себя внимание тот факт, что последние два минимума солнечной активности, имевшие место в XV и XVII столетиях, совпадают с периодами продолжительной чрезвычайно холодной погоды. Этот длительный период ужасной погоды часто называют Малым ледниковым периодом. Несомненно, этот период был исключительно холодным, согласно записям по меньшей мере за прошедшие 3000 лет и совпадал с удивительно спокойным Солнцем. В XVII векe Балтийское море зимой полностью замерзало. В течение многих лет европейские реки покрывались толстым льдом, и на льду Темзы в Лондоне устраивались празднества. Рост населения прекратился, как только холодные объятия зимы нанесли непоправимый урон сельскому хозяйству. Во время Малого ледникового периода среднегодовая температура в Англии (стране, для которой существуют наилучшие данные о температуре) была примерно на 1 градус Цельсия холоднее нормальной. Отметим, что удивительно-малое изменение оказывает очень сильное воздействие, если оно продолжается непрерывно в течение десятилетий или столетий. В продолжение XV и XVII веков во всем северном полушарии Земли температура неизменно была ниже нормальной на 0,5-1 градус Цельсия.
Обратившись к периоду, более чем на несколько сотен лет предшествовавшему нашему, климатологи просмотрели записи о недавних флуктуациях протяженности ледников как в Европейских Альпах, так и во всем мире. При сопоставлении информации о продвижении льда с регистрацией солнечной активности по радиоуглероду было отмечено их хорошее соответствие друг другу. Найдено, что в те периоды, когда солнечная активность замедляет продвижение льда и когда Солнце слегка сердится (как это происходит в настоящее время), ледники отступают назад на горные склоны. Записи о поведении ледников также указывают на возможный 2500-летний цикл в солнечной активности. Корреляция на первый взгляд поразительная, но требует для своего подтверждения дополнительных данных.
Столь осторожные исследователи, как Эдди, справедливо указали на то, что мы можем прийти к неправильному заключению. Если флуктуации климата каким-то образом регулируют количество находящегося повсюду в атмосфере углерода-14, корреляция какой-либо характеристики климата (как, например, протяженности ледников) с углеродом-14 обязательно будет наблюдаться независимо от того, какова причина этой корреляции.

 

Если мы примем тот факт, что климатические изменения на протяжении столетий и тысячелетий определяются Солнцем, проблемы интерпретации этих изменений все же останутся. Нам хотелось бы узнать, каким образом солнечная активность приводит к общему потеплению земного климата. Возможно, этот эффект передается посредством воздействия магнитного поля или же обусловлен возрастанием ультрафиолетового излучения от Солнца во время периодов солнечной активности. Самым простым механизмом из всех является изменение полного потока энергии с поверхности Солнца. Изменение полного потока примерно на 1 процент должно приводить к климатическим изменениям, подобным Малому ледниковому периоду. Изменение такого порядка не было бы замечено астрономами, если бы оно происходило постепенно, например в течение последней сотни лет. А падение температуры в центре Солнца позволило бы объяснить проблему нейтрино.
Таким образом, у нас есть свидетельства того, что в течение последних нескольких тысяч лет менялись и Солнце, и климат и что, по-видимому, между ними существует заметная связь. В течение уже длительного времени астрономы и метеорологи занимаются этой связью между 11-летним солнечным циклом и погодой.

Зеленый покров Земли существует не только для того, чтобы радовать наш глаз. Растения выполняют благородную обязанность создания газа жизни - кислорода и получения органической пищи. "Выдыхают" кислород и водоросли океана. Растениям земли и океана для жизни и работы нужны не только солнечный свет и углекислый газ. Им необходимы еще минеральные соли, различные питательные вещества, обильное и бесперебойное поступление воды.
Сложный и долгий путь проходит свет в растениях, прежде чем в них образуются кислород и органические вещества. Ученые подсчитали, что даже самым буйно растущим тропическим растениям удается полезно использовать только 1,5% солнечного света. В среднем же для всей поверхности Земли эта цифра не превышает 0,1%. И тем не менее общее количество уловленной растениями солнечной энергии в несколько раз превосходит энергетические потребности человечества. При этом не следует забывать, что человечество тратит сейчас на свои нужды тоже солнечную энергию, превратившую растения миллионы лет назад в нефть, уголь и газ. Как говорил Климент Аркадьевич Тимирязев, тратит "консерв солнечных лучей".

 

Органических веществ, производимых сельскохозяйственными растениями, человечеству было бы вполне достаточно для получения продуктов питания. Для отопления всех домов на Земле в течение многих сотен лет хватило бы минерального топлива в подземных кладовых Земли. Солнце и природа Земли обеспечили человека всем необходимым для жизни. Непредусмотренным оказалось лишь одно - бурное развитие промышленности. Для электростанций, средств транспорта, работы фабрик и заводов "консервированной" энергии Солнца оказалось мало. Промышленные предприятия тратят столько энергии, что через одно-два столетия подземного топлива почти не останется.

Зато Солнце легко превращает водород в гелий, но на Земле это пока достигнуто лишь в экспериментах, довольно ограниченных по своим масштабам. Еще ни один эксперимент по синтезу водорода не дал энергии больше, чем та, которая была введена в установку. Удерживать дейтериевую плазму при очень высокой температуре в течение времени, достаточного для того, чтобы начался синтез, до сих пор не удается. Сосуд из любого материала для этого не годится. Много остроумных методов было предложено для удержания горячей плазмы магнитными полями. Тем не менее "Солнце в лаборатории" становится все ближе. Обнадеживающими оказались эксперименты, в которых при помощи мощных лазеров взрывали капельки обогащенной дейтерием воды. Время удержания плазмы все время растет. Возможно, экспериментального реактора, в котором осуществляется синтез ядер, осталось ждать не так уж долго.
 

http://www.km.ru/science-tech/2014/09/01/issledovaniya-rossiiskikh-i-zarubezhnykh-uchenykh/747927-uchenye-vpervye-izm

http://news.rambler.ru/science/32139586/

 

Просмотров: 1440 | Добавил: Валерий | Рейтинг: 0.0/0
Интернет-зароботок
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
Copyright MyCorp © 2017