Реферат по физкультуре. реферат физ. Солнце источник жизни на земле
 Скачать 142.44 Kb.
|
|
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ ИВАНОВСКОЙ ОБЛАСТИ областное государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение «ИВАНОВСКИЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ ИМЕНИ Д.И. ФУРМАНОВА» Реферат по Естествознанию Тема: «Солнце – источник жизни на земле» Выполнила: Локтионова Карина Группа 1НК Проверила: Первомайская Е.А. Оценка: Иваново 2018 Содержание Введение………………………………………...................................3 Глава 1. Солнце. Его связи с землей Состав Солнца. Солнечная атмосфера………………………… Что говорит наука о Солнце …………………………………… Солнечно-земные связи…………………………………………….. Магнитные бури Радиационные пояса Земли.………..…………………………… Глава 2. Влияние солнца на человека Солнце – источник жизни на земле Наблюдение людей за солнцем………………………………. Природные ритмы и человечество.………………………………. Заключение……………………………………………………………. Список используемой литературы………………………………….. Введение Солнце является ближайшей к нам и довольно типичной звездой, которая наблюдается как протяженный объект. Оно само и его корона представляют собой естественную лабораторию для изучения фундаментальных характеристик плазмы. Научная значимость исследований Солнца состоит еще и в том, что оно оказывает решающее влияние на основные процессы на Земле, в том числе на некоторые технические системы. Такое воздействие сказывается на работе различных радиосистем, энергосетей, проводных линий связи в Арктике, на интенсивности индуцированных электрических токов в трубопроводах и т.д. Серьезность проблемы лишний раз была продемонстрирована полным выходом из строя телевизионного ретрансляционного спутника «Telstar 401» произошедшим 11 января 1998 г. в результате его усиленного облучения энергичными частицами. Постепенно возникает осознание того, что проявления солнечной активности оказывает сильное влияние и на организм человека. Начинает развиваться служба медицинского предупреждения о возникновении геомагнитных бурь вызванных солнечной активностью. Цель работы: Солнечно-земные связи и их влияние на человека. Задачи работы: Изучить солнце-земные связи Узнать какое влияние солнце оказывает на человека Глава 1. Солнце. Его связи с землей Состав Солнца. Солнечная атмосфера Формирование Солнечной системы. Солнечная система сформировалась приблизительно 5 миллиардов лет назад в результате сжатия газово-пылевого облака, размеры её весьма внушительны: диаметр орбиты самой дальней карликовой планеты Плутон составляет 15 триллионов километров, световой луч преодолевает их за 11 часов. А между тем солнечная система составляет лишь очень малую часть нашей Галактики — млечного Пути, чей диаметр около 100 тысяч световых лет. Мы, земляне, живём практически на полпути от центра Галактики до её края — 27 тысяч световых лет в обе стороны. Cолнце — единственная звезда и центральное тело солнечной системы — вращается вокруг галактического центра со скоростью 220 км/с и совершает полный оборот за 226 миллионов лет — столько времени длится галактический год. По сравнению с земным годом — 365 дней размеры Галактики представляются просто грандиозными. Солнце – это небесное тело – источник света, тепла и жизни на Земле. По своей структуре Солнце представляет собой огромный газовый шар, внутри и на поверхности которого уже на протяжении миллиардов лет сохраняется предельно высокая температура. На Солнце постоянно происходит процесс преобразования водорода в гелий. Этот процесс ученые называют термоядерной реакцией. Водород составляет 74% от массы солнечного ядра, гелий – 25% от этой массы. При преобразовании одного химического элемента в другой частички водорода объединяются в более тяжелые частички, и одновременно высвобождается большое количество энергии в виде тепла и света. Из-за высокой температуры частицы газов на Солнце – ядра атомов и свободные электроны – движутся с сумасшедшей скоростью. В каждом ядре атома есть частицы, называемые протонами и нейтронами. Протоны имеют положительный электрический заряд, нейтроны же заряда не имеют. Атомы различных элементов отличают друг от друга по количеству протонов и нейтронов, которые служат своеобразными «кирпичиками» для построения. В каждом ядре атома водорода содержится один протон, в атоме гелия – два протона и два нейтрона. Когда четыре ядра водорода соединяются вместе, они образуют одно ядро гелия, фотоны и прочие мелкие частицы. Именно фотоны и представляют собой свет, разлетающийся во все стороны. По подсчетам ученых, каждую секунду в солнечном ядре в лучистую энергию превращается около четырех миллионов тонн вещества. Эта энергия рассеивается в космосе и достигает Земли. Стоит отметить, что вблизи солнечного ядра температура составляет около 14-ти миллионов градусов, а мощность излучения, доходящего до нашей планеты, составляет приблизительно 1000 ватт на квадратный метр поверхности. Из чего состоит Солнце? Об этом рассказывает нам спектр солнечных лучей. Солнечные лучи идут к нам от очень горячей фотосферы и проходят через газы солнечной атмосферы, из которых каждый химический элемент поглощает определенные лучи. Поэтому спектр солнечных лучей и получается в виде цветной полосы с отдельными темными линиями. По этим линиям и определили состав солнечной атмосферы. Оказалось, что на Солнце больше всего водорода, а затем гелия. Открыто там много и других химических элементов (кислород, кальций, железо, магний, натрий и др.), но все вместо они составляют очень малую долю по сравнению с водородом. На Солнце не обнаружено никаких химических элементов, помимо тех, которые имеются на Земле. Это указывает на то, что небесные тела состоят из тех же веществ, что и Земля. Но на разных небесных телах вещество может находиться в самых различных состояньях. Корона во внутренней части представляет собой чрезвычайно разреженное облако легких частичек, главным образом частичек электричества – электронов, выделяющихся из нижележащих слоев. Все они быстро движутся в разных направлениях, но преимущественно в сторону от Солнца. Скорость их так же велика, как у газа при температуре до миллиона градусов. Во внешней части короны к ним примешаны и частички пыли, которая носится в межпланетном пространстве. Астрономы много сделали для изучения различных явлений на Солнце, в особенности во время полных солнечных затмении. Ведь те несколько минут, в течение которых происходит полное солнечное затмение, являются лучшим временем для наблюдения солнечной короны, хромосферы, протуберанцев и многих других явлений, происходящих на Солнце. В настоящее время, впрочем, созданы специальные приборы и методы, при помощи которых можно исследовать многие области Солнца и без затмений; построены и специальные солнечные обсерватории. В нашей стране изучением Солнца особенно успешно занимаются Крымская астрофизическая обсерватория и Горная солнечная станция Пулковской обсерватории около Кисловодска на Кавказе. Во время полных солнечных затмений, когда вся фотосфера закрыта лунным диском, вокруг Солнца, у самого его края, видна слабо светящаяся красноватым светом кайма. Это слой раскаленных газов над фотосферой. За свою окраску он назван хромосферой. Она состоит из множества узких выступов пламени, отдельных струй, находящихся в движении. В сильный телескоп хромосфера имеет вид горящей травы в степи. Хромосфера простирается над фотосферой на высоту до 14 тыс. км. Она в общем так же нагрета, как фотосфера в своем верхнем слое. Временами в хромосфере наблюдаются блестящие вспышки вблизи солнечных пятен, развивающиеся в течение нескольких минут и затем угасающие, – как бы взрывы. Они отличаются очень сильным излучением, которое, достигая Земли, оказывает большое влияние на некоторые явления в земной атмосфере. В отдельных местах хромосферы во время затмений бывают видны вздымающиеся над ней красноватые выступы газов, названные протуберанцами. Астрономы, наблюдая на протяжении долгого времени Солнце, выяснили, что протуберанцы – это громадные струи солнечного вещества, одинаковые по своему составу с хромосферой. Астрономы установили, что протуберанцы изменяются по-разному: одни медленно, сохраняясь дни и месяцы, другие – быстро. Нередко они вздымаются над солнечной поверхностью на сотни тысяч километров и вскоре исчезают. Иногда протуберанцы появляются высоко над хромосферой и затем опускаются к ней. Некоторые протуберанцы связаны с темными пятнами. Наблюдается также движение солнечного вещества от одного протуберанца к другому. Протуберанцы могут появляться на всей поверхности Солнца – от экватора до полюсов. Температура протуберанцев 7000 – 10 000°, т.е. выше температуры хромосферы. Количество протуберанцев на Солнце меняется в среднем за тот же 11-летний период, как и число пятен и факелов. В годы максимума пятен всегда больше и протуберанцев. Во время солнечных затмений можно видеть не только красноватую хромосферу и выступающие из нее – протуберанцы, но и самую внешнюю оболочку Солнца, светящуюся слабым серебристым светом. Ее называют короной. В разные годы солнечная корона имеет неодинаковый вид. Астроном А.П. Ганский установил, что вид короны связан с количеством пятен на Солнце. В годы максимума пятен корона широко раскинута вокруг Солнца, образуя как бы светлый венец. В годы же минимума пятен корона вытянута вдоль экватора Солнца. Корона Солнца и его хромосфера излучают радиоволны, которые принимают на Земле при помощи радиотелескопов. В общем же все явления на Солнце связаны между собой, а их интенсивность периодически усиливается и ослабляется в среднем через каждые 11 лет. Так как этот период не всегда одинаков, нельзя заранее точно предсказать наступление максимумов и минимумов явлений на Солнце и их интенсивность; необходимо все время наблюдать за Солнцем и отмечать все происходящие на нем изменения. Что говорит наука о Солнце Что же говорит нам наука о Солнце? Как далеко Солнце от нас и как оно велико? Расстояние от Земли до Солнца составляет почти 150 млн. км. Легко написать это число, но представить себе такое большое расстояние трудно. Быстрее всего в природе распространяется свет. Он идет со скоростью 300 тыс. км/сек. В течение одной секунды свет может почти восемь раз обойти вокруг Земли. При такой громадной скорости свету все же требуется больше 8 минут, чтобы дойти к нам от Солнца. На небе мы наблюдаем Солнце в виде диска сравнительно небольшого размера. Зная же расстояние от нас до Солнца и угол, под которым виден диск Солнца, можно вычислить действительный его диаметр. Солнечный диаметр оказывается в 109 раз больше диаметра земного шара. Чтобы составить шар, равный по объему Солнцу, нужно взять 1 301 000 таких шаров, как паша Земля. Представьте себе большой арбуз и зернышко пшена — это и даст вам понятие о сравнительных размерах Солнца и нашей планеты. Изучая движение планет под действием притяжения Солнца, астрономы определили массу Солнца. Она оказалась почти в 333 400 раз больше массы Земли. Сопоставьте это число с числом 1 301 000, которое представляет объем Солнца сравнительно с объемом земного шара. Это показывает, что Солнце состоит из вещества, почти в 4 раза менее плотного, чем Земля. Средняя плотность Земли по отношению к воде 5,5, а Солнца — 1,4, и тем не менее масса Солнца чрезвычайно велика. Если даже взять все планеты вместе с их спутниками, то окажется, что общая их масса почти в 750 раз меньше массы одного Солнца. От Солнца мы получаем очень много тепла и света. А зная, на каком громадном расстоянии оно находится от нас, можно заключить, каким же горячим оно должно быть. В самом деле, чем выше температура тела, чем оно сильнее накалено (например, кусок железа в горне), тем оно ярче. Солнце ярче электрической дуги, которую впервые открыл и описал русский физик В. В. Петров. А ведь температура электрической дуги доходит до 3500°, и все вещества при такой температуре не только плавятся, но и обращаются в пар (газ). Температура Солнца еще выше. При помощи особых приборов ученым удалось определить, что температура на поверхности Солнца достигает 6000°. В следствие такой высокой температуры, Солнце не может быть ни в твердом, ни в жидком состоянии. Солнце — это колоссальный шар, состоящий из раскаленных газов, в центре которого температура достигает 20 млн. градусов. Раскаленные солнечные газы находятся в постоянном движении. Наш великий ученый М. В. Ломоносов еще около 200 лет назад очень ярко изобразил картину того, что, по его мнению, происходит на Солнце: Когда бы смертным столь высоко, Возможно, было возлететь, Чтоб к Солнцу бренно наше око Могло, приблизившись, воззреть, Тогда б со всех открылся стран Горящий вечно Океан. Там огненны валы стремятся И не находят берегов, Там вихри пламенны крутятся, Борющись множество веков; Там камни, как вода, кипят, Горящи там дожди шумят… Ломоносов М. В. Солнечно-земные связи Процессы, идущие в космосе и внутри Солнца, приводят к излучениям энергии в виде электромагнитных волн различной длины. Животные и люди являются преобразователями энергии и неотделимы от мира растений и микроорганизмов. Все мы включены в энергетические циклы Вселенной. Энергия электромагнитных излучений Солнца и космоса воспринимается живым веществом в разных диапазонах, а отдается в основном в инфракрасном – в виде тепла. На тепловую (инфракрасную) составляющую энергии приходится 51% солнечной радиации, достигающей Земли. Около 10% энергии достигает поверхности планеты с ультрафиолетовыми лучами (при современном состоянии озонового слоя атмосферы). Плотность суммарной энергии на поверхности Земли в зонах с умеренным климатом летом около 200 Вт/м, зимой около 10 Вт/м. Океаны, моря, озера и реки являются аккумуляторами энергии, сглаживающими температурные перепады. При замерзании вода отдает 300 Вт/м. Земля непрерывно бомбардируется потоком частиц, летящих от Солнца, – так называемым солнечным ветром. Столкновение солнечного ветра с магнитным полем Земли приводит к возбуждению электрических полей и токов. Хвост магнитосферы Земли вытягивается в межпланетное пространство по крайней мере на тысячу радиусов Земли. В хвосте содержатся огромная энергия – 10 МДж. Часть этой энергии приходится на область, находящуюся вблизи Земли. С ней связано образование полярных сияний на высотах около 100 км. Когда магнитосферный хвост «переполняется» энергией, происходит ее высвобождение. Гигантский сгусток энергии в виде макрообразований («плазмоидов») отрывается и со скоростью 500–1000 км/с покидает магнитосферу, уносясь в межпланетное пространство. При этом оставшаяся часть магнитосферы сокращается и частично замыкается через ионосферу Земли, вызывая возмущения ее магнитного поля. Различают явления, связанные с потерей магнитосферой накопленной энергии, и магнитные бури. Первые имеют длительный период накопления энергии и быструю ее отдачу (в течение часа). Магнитные бури, наоборот, имеют длительность более суток и определяются не столько периодическими процессами в магнитосфере, сколько возникновением ударных волн в солнечном ветре в результате вспышек на Солнце. Хотя физика причин различна, для биосферы Земли оказался важным сам факт изменения электромагнитных полей в атмосфере. Вблизи поверхности Земли влияние солнечного ветра ослаблено атмосферой, но тем не менее оно существует с периодом 4–7 суток с наложенными на него за счет вращения Земли вокруг своей оси дневными и ночными колебаниями. Механизмы воздействия электромагнитных полей на живые организмы и человека полностью пока не известны, но факт их воздействия установлен. Земля получает от Солнца не только свет и тепло, обеспечивающие необходимый уровень освещенности и среднюю температуру ее поверхности, но и подвергается комбинированному воздействию ультрофиолетового и рентгеновского излучения, солнечного ветра, солнечных космических лучей. (см. схема.) Для спасения себя человечество обязано беречь атмосферу и водные пространства планеты от изменения их свойств, экранирующих и сглаживающих энергетические скачки в биосфере. 1.4 Магнитные бури В период, когда на Солнце возникают пятна, происходят исключительной силы взрывы и выбрасываются мощные потоки заряженных частиц корпускул и ультрафиолетовых лучей. Примерно через два дня частицы достигают земного шара, где они захватываются его магнитным полем и «сортируются» по зарядам и массам. Вокруг Земли образуется гигантский круговой электрический контур радиусом в 20–25 тысяч километров. Магнитное поле этого тока в основном и создает бурю, охватывающую весь земной шар. Ионизация атмосферы усиливается, проводимость возрастает, возникают сильные, сравнительно кратковременные электрические токи, которые обнаруживаются на Земле в виде магнитных возмущений. Число сильных мировых магнитных бурь в течение года невелико: единицы в годы «спокойного» Солнца или несколько десятков в годы сильной солнечной активности. Что касается умеренных магнитных бурь или магнитных возмущений, то они бывают часто, особенно в полярных районах, где спокойные магнитные дни чрезвычайно редки. В течение сильной магнитной бури склонение изменяется на несколько градусов, а вертикальная и горизонтальная составляющие – на тысячи гамм и больше. Амплитуды магнитных бурь изменяются с изменением географической широты: на севере они больше, на юге меньше. Продолжаются магнитные бури в течение нескольких дней (в среднем 4–5 суток), однако очень сильные, как правило, 1–2 суток. Магнитные бури охватывают земной шар чаще в дни весеннего и осеннего равноденствия (март-апрель, август-сентябрь), а также в годы интенсивной солнечной активности, имеющей четко выраженную периодичность около 11 лет. Наблюдается в частоте появления магнитных бурь и 27 дневная повторяемость, связанная с периодом вращения Солнца вокруг своей оси. Таким образом, магнитное поле Земли очень чутко улавливает степень активности нашего светила, его «настроение» Солнечный ветер, или плазма, состоящая из ионизированного, очень разряженного газа, охватив земной шар, вызывает в его магнитном поле различные возмущения и колебания. В дни, когда земной шар находится во власти невидимой магнитной бури, в Арктике и Антарктиде полыхают сильные полярные сияния, а исследователи космических лучей – частиц, летящих из космоса и от Солнца, обладающих колоссальной энергией, наблюдают изменения интенсивности потоков этих частиц. 1.5 Радиационные пояса Земли Исследования показали, что в окрестностях Земли имеются частицы довольно высоких энергий. Они сконцентрированы в основном в двух зонах, образующих так называемый радиационный пояс Земли. Он представляет серьезную опасность для человека во время полета в космос. Внутренняя зона начинается на высоте 500–600 км и простирается до расстояний порядка радиуса Земли (около 6 тыс. км). Границы зон совпадают с соответствующими силовыми линиями магнитного поля Земли. Внутреннюю зону в основном составляют протоны с высокой энергией, а внешнюю – высокоэнергетические электроны. Частицы движутся по спиралям вокруг силовых линий. Приближаясь к Земле, где магнитное поле сильнее, они отражаются им, как зеркалом, и движутся в сторону другого полушария. Кроме того, из-за неоднородности магнитного поля Земли они совершают медленный по широте дрейф (движение поперек силовых линий). При таком дрейфе положительно заряженные частицы отклоняются к западу, а отрицательно заряженные к востоку. Так образуется кольцевой ток. Следует заметить, что в результате ядерных взрывов на больших высотах были созданы искусственные радиационные пояса, которые исказили естественные зоны, так что теперь трудно изучать свойства радиационных поясов в чистом виде. Радиационные зоны имеют сравнительно симметричный вид только примерно до расстояний 6–7 радиусов Земли. Далее распределение частиц и, следовательно, магнитное поле становится не симметричным. Оно вытягивается от Солнца. Вся картина похожа на конусообразную волну, порождаемую в воздухе летящим снарядом. Земля с ее магнитным полем как бы движется относительно потока солнечного ветра со скоростью 300–500 км/сек. Во время магнитной бури эта скорость увеличивается. Глава 2. Влияние солнца на человека 1.6 Солнце – источник жизни на земле Если спросить любого человека, какое из небесных светил имеет наибольшее значение для нас на Земле, то, наверно, услышим, что Солнце. Не будь Солнца, не было бы на Земле зеленых лугов, тенистых лесов и рек, цветущих садов, хлебных полей, не могли бы существовать ни человек, ни животные, ни растения. Значение Солнца для жизни на Земле человек чувствовал уже в далекие времена. Но первобытным людям Солнце представлялось каким-то сверхъестественным существом. Оно обожествлялось почти всеми народами древности.  Жертвоприношение в честь Солнца у древних инков в Южной Америке. (Со старинной гравюры.) Наши предки славяне поклонялись богу солнечных лучей — Яриле. У древних римлян был бог Солнца — Аполлон. Цари и князья, чтобы возвеличить свою власть, старались внушить людям представление о своем происхождении от бога Солнца. Например, в знаменитом поэтическом произведении Древней Руси — «Слове о полку Игореве» русские князья назывались «внучатами могучего Даждь-бога», т. е. бога Солнца. Различные религиозные верования и обряды, связанные с этими древними представлениями о Солнце, сохранились и до наших дней, например в праздновании пасхи, которое всегда связано с наступлением весны и обновлением всей природы от живительных солнечных лучей. Всякое движение на Земле происходит главным образом за счет энергии, которая поступает к нам в солнечных лучах. Солнце — источник жизни на Земле. Великий русский ученый К. А. Тимирязев в своей замечательной книге «Жизнь растения» писал: «Когда-то где-то на Землю упал луч Солнца, но он упал не на бесплодную почву, он упал на зеленую былинку пшеничного ростка, или, лучше сказать, на хлорофилловое зерно. Ударяясь о него, он потух, перестал быть светом, но не исчез… В той или другой форме он вошел в состав хлеба, который послужил нам пищей. Он преобразился в наши мускулы, в наши нервы… Пища служит источником силы в нашем организме потому только, что она — не что иное, как консерв солнечных лучей…» Почему Солнце светит и греет. Солнце находится на расстоянии 150 миллионов километров от Земли. Несмотря на такую в буквальном смысле слова космическую дистанцию, все жизненно важные процессы на нашей планете зависят именно от Солнца. Мы бы не могли существовать, если бы Солнце вдруг перестало светить и греть. Наша планета стала бы холодной и мертвой. На Земле стало бы так холодно, что замёрзла бы не только вода в реках, морях и океанах, но даже и воздух, которым дышат люди, животные и растения. Солнечное излучение поддерживает жизнь на Земле, влияет на погоду и климат, участвует в фотосинтезе. А светит и греет Солнце потому, что оно очень горячее: у поверхности — почти 6 тысяч градусов, а в центре — 15 миллионов градусов. При такой температуре железо и другие металлы не просто плавятся, а превращаются в раскалённые газы. Значит, Солнце — огромный, массивный шар, состоящий из раскалённого газа. На самом деле, на Солнце не могут существовать даже крохотные частички — атомы, из которых вообще состоит всё живое и неживое в природе. Атомы, очень прочные на Земле, на Солнце расщепляются на ещё более мелкие частицы. Каждую секунду в энергию превращается 4,26 миллиона тонн солнечного вещества, но это ничтожное количество по сравнению с массой Солнца. Даже на огромном расстоянии Солнце может растопить льды, поднять температуру воды в реках и морях, согреть или остудить Землю — оно может всё! Каким же образом внутри Солнца всё время поддерживается температура в миллионы градусов? Это очень сложный и важный вопрос, над которым долго размышляли многие астрономы и физики. Сейчас почти все они не сомневаются в том, что в центральной части Солнца идут термоядерные реакции, в результате которых водород превращается в гелий. Причём плотность вещества там в 150 раз больше плотности воды и в 7 раз больше плотности самого тяжёлого металла на Земле — осмия. Такой необыкновенный «костёр» пылает внутри Солнца миллиарды лет. И пока он там пылает, Солнце будет посылать свет и тепло каждому из нас и всему живому на Земле. Многие задаются вопросом: что произойдет, когда потухнет Солнце? Ученые отвечают: в скором будущем такого поворота опасаться не стоит. Солнце может потухнуть только после того, как растратит весь имеющийся на нем водород, и процесс его трансформации в гелий прекратится. Но за все время существования Солнечной системы в гелий превратилось меньше половины имеющегося на Солнце водорода. А значит, Солнце будет светить и греть еще очень долго. 1.7 Наблюдения людей за Солнцем Первым астрономическим инструментом для наблюдений за Солнцем была обыкновенная палка. Ею пользовались когда-то древние астрономы. Палка — инструмент, конечно, очень простой, но если воткнуть её вертикально в землю, то можно наблюдать за тенью, которую она отбрасывает, когда освещается Солнцем. В астрономии её называют «гномон». Чем выше поднимается Солнце, тем короче тень от гномона. Самая короткая тень бывает в полдень, когда Солнце находится на юге, в наиболее высокой точке своего пути. Люди придумали разные способы, с помощью которых можно определить расстояние до небесных тел — Луны, Солнца, звёзд. Для этого потребовались и математика, и очень точные измерительные приборы, и многое другое. Но самым главным помощником в определении расстояния до звёзд и планет стал световой луч. Проворнее луча нет ничего, только он может за одну секунду пролететь целых 300 тысяч километров. Например, световой луч от Солнца достигает Земли за 8 минут 20 секунд и пролетает за это время почти 150 миллионов километров — именно на таком расстоянии от Солнца находится наша Земля. +Вообразить себе 150 миллионов километров очень трудно, в обычной жизни людям с такими расстояниями не приходится иметь дело. Если человек отправляется из Москвы в Санкт-Петербург, ему предстоит проехать или пролететь всего около 700 километров. Тысячи километров отделяют Москву от Владивостока. Десятки тысяч километров потребуется преодолеть, чтобы совершить кругосветное путешествие. Конечно, быстрее всех Землю облетали космонавты. Например, Юрий Алексеевич Гагарин — первый в мире космонавт — облетел Землю за 108 минут с первой космической скоростью — 8 км/с. А до Солнца даже при второй космической скорости — 11,2 км/с — пришлось бы лететь несколько месяцев. Когда люди узнали, на каком расстоянии от Земли находится Солнце, они поняли, что оно очень большое. С чем же сравнить Солнце, чтобы понять, как оно велико? Наверное, лучше всего — с Землёй, на которой мы живём. Попробуем вообразить себе большущий пустой шар такой величины, как Солнце, и много «маленьких» шариков размером с Землю. Сколько же «маленьких» шариков поместится в одном большом? Оказывается, 1 миллион 300 тысяч! Диаметр Земли — 12 756,2 километра, а Солнца — в 109 тысяч раз больше. В Солнце сосредоточено около 99,8 процента массы всех тел Солнечной системы, вместе взятых, — это приблизительно 2 • 1027 тонн. Почему происходят затмения Солнца Нам часто приходится наблюдать, как в ясный солнечный день тень от облака, подгоняемого ветром, пробегает по Земле и достигает того места, где мы находимся. Облако скрывает Солнце. Во время солнечного затмения Луна проходит между Землей и Солнцем и скрывает его от нас. +Наша планета Земля вращается в течение суток вокруг своей оси, одновременно движется вокруг Солнца и за год делает полный оборот. Луна — спутник нашей Земли — движется вокруг Земли и полный оборот совершает за 27,3 суток. Взаимное расположение всех трех небесных тел все время меняется. При своем движении вокруг Земли Луна оказывается между Землей и Солнцем. Луна — темный непрозрачный твердый шар, она, словно громадная заслонка, закрывает собой Солнце. Солнечное затмение может наступить только во время новолуния, когда Луна обращена к Земле темной неосвещенной стороной. Луна, по сравнению с Солнцем, ближе к нам почти в 400 раз, и в то же время ее диаметр меньше диаметра Солнца также приблизительно в 400 раз. Поэтому видимые размеры Солнца и Луны почти одинаковые, и Луна, таким образом, может закрыть Солнце. Расстояния Солнца и Луны от Земли не остаются постоянными, а слегка изменяются, так как орбиты Земли вокруг Солнца и Луны вокруг Земли не окружности, а эллипсы. В связи с этим солнечные затмения бывают полными, когда Луна целиком закрывает Солнце, или кольцеобразными, когда Луна от Земли в наибольшем удалении и лунный диск меньше солнечного. Если Луна проходит не посередине Солнца, а по краю, говорят, что это частичное затмение. Тень, которую Луна отбрасывает на Землю, движется по поверхности Земли со скоростью 1 км/с, т.е. быстрее ружейной пули. Поперечник теневого пятна менее 270 км. +Полоса солнечного затмения очень мала по сравнению с площадью поверхности Земли, Вокруг пятна тени располагается область полутени, она значительно больше (6—7 тыс. км). Здесь наблюдается частичное затмение. 1.8 Природные ритмы и человечество В самом общем случае в эволюции человека можно выделить три основных этапа: появление археоантропа, смена археоантропа палеоантропом и смена палеоантропа неоантропом. Последняя крупная перестройка в органическом мире относится к границе, определяемой в интервале от 1,3 до 0,9 млн. лет назад. Человек, судя по данным, приводимым В.А. Зубаковым, появился несколько раньше – 1,6–1,4 млн. лет назад в Восточной Африке. Очень вероятно, что вспышка радиоактивности, приуроченная к холодному моменту ритма плейстоцена (и, может быть, совпадающая с холодным моментом геологического ритма), вызвала мутацию, в результате которой на Земле появился человек. Это был археоантроп или питекантроп, живший в древнюю палеолитическую эпоху или в эоплейстоцене и раннем плейстоцене. Орудиями его были грубо обтесанные камни и так называемые рубила. Последовательность культур, связанных с археоантропом, такова: культура галек-шельская – ашельская культура; последняя частично распространилась и на средний плейстоцен. В конце раннего – начале среднего плейстоцена питекантроп вымирает. Его место занимает палеоантроп, живший в эпоху среднего палеолита. Неандертальцы большей частью обитали в пещерах и занимались охотой. Они создали несколько культур, из которых особенно важны культуры мустье и леваллуа. Первая берет начало с днепровского оледенения, т.е. примерно 100 тыс. лет назад, вторая – с лихвинского межледниковья, т.е. примерно 140 тыс. лет назад. Если судить по культуре леваллуа, то появление неандертальца надо отнести приблизительно к 140 тыс. лет назад. В это время какого-либо переломного момента ритма плейстопена не было. Но примерно к этому времени, 146 тыс. лет назад, приурочен узел ритма, т.е. пересечение кривых теплообеспеченности и увлажненности. А при рассмотрении геологического ритма уже было показано, что узлы ритма также связаны со вспышками радиоактивности. Время исчезновения палеоантропа и замены его неоантропом – кроманьонцем установлено достаточно точно. Слои финального мустье в наскальном навесе Ла-Кина имеют датировку 3525±530 лет назад. Самые древние датировки позднего палеолита, 38160±1250 и 38320±2480 лет назад, получены из отложений в пещере Нетопержевой около Кракова. Теперь можно с большей степенью уверенности сказать, что три самых главных этапа в истории человечества контролируются тремя характерными моментами ритма плейстоцена (рис. 1). Внутренняя структура плейстоцена образована последовательными проявлениями 40700-летнего ритма. Всего на плейстоцен падают пять реализаций 40700-летнего ритма. За это время ритм прошел по меньшей мере через 29 характерных моментов (20 переломных точек и узлов), которые должны были отмечаться вспышками естественной радиоактивности и сопровождаться перестройками человеческого общества. Конечно, энергия вспышек по ходу 40700-летнего ритма во много раз ниже, чем по ходу ритма плейстоцена. Поэтому вряд ли можно допустить, чтобы по ходу 40700-летнего ритма существенно менялся тип человека. По-видимому, изменения, вызываемые вспышками радиоактивности, в основном сопровождались сменами культур внутри уже установившихся типов. Наши знания о древнем и среднем палеолите еще очень фрагментарны. Поэтому восстановить последовательность культур палеоантропа и тем более, привязать их к хронологической последовательности, вероятно, нельзя. Это можно сделать (и то приблизительно) для позднего палеолита, начавшегося не ранее 40 тыс. лет назад. Уже говорилось о том, что примерно 40 тыс. лет назад произошла смена палеоантропа неоантропом. Однако исчезновение неандертальца и появление кроманьонца не следует рассматривать как моментальный акт. Кризис, имевший место 40 тыс. лет назад, нанес смертельный удар неандертальцу и его культуре мустье, но полностью их не уничтожил. Иначе трудно объяснить датировки финального мустье порядка 35 тыс. лет назад. С этим же кризисом, видимо, связано появление кроманьонца (датировки порядка 38 тыс. лет назад). В общем, ранний период позднего палеолита, когда доживал свой век неандерталец и только-только начал жить кроманьонец, можно с одинаковым основанием относить и к среднепалеолитической культуре финального мустье и к позднепалеолитической культуре ориньяк. Общая численность населения в то время, по-видимому, сильно сократилась. Л.С. Серебрянный пишет, что между концом мустье и началом позднего палеолита в Западной Европе намечается разрыв примерно в 10 тыс. лет. С.Г. Неручев связывает завершение среднего палеолита и начало позднего палеолита в конце рисс-вюрма с заражением Земли ураном, которое должно было значительно усилить мутагенез. Абсолютное преобладание позднепалеолитических памятников относится ко времени позже 33–34 тыс. лет назад. Эта культура получила наименование ориньяк (перигор). Примерно 25 тыс. лет назад ее сменила культура солютре, которая в свою очередь около 17–20 тыс. лет назад уступила место культуре мадлен (граветт). На границе плейстоцена и голоцена поздний палеолит закончился и начался мезолит с его культурой азиль. Какие данные характеризуют переход от палеолита к мезолиту? По сообщениям П.М. Долуханова, в азильскую эпоху плотность населения на территории Франции уменьшилась. С.Г. Неручев отмечает падение уровня культуры. Так, мезолитические азильские орудия по сравнению с мадленскими грубы и неуклюжи. Вместо поразительно развитого реалистического искусства позднего палеолита для азиля характерны лишь гальки с абстрактными и примитивными узорами. На границе плейстоцена и голоцена С.Г. Неручев регистрирует повышенную концентрацию урана и сапропелевого органического вещества. По его мнению, эта вспышка радиоактивности, способствуя, с одной стороны, прогрессивному развитию человека, с другой, вызывает упадок культуры. Во время климатического оптимума голоцена осуществлялся переход от мезолита к неолиту. В связи с этим очень симптоматично звучит фраза С.Г. Неручева о том, что «почти полное отсутствие населения во время проявления «климатического оптимума» выглядит довольно странным, если не принимать в расчет проявившейся радиоактивности среды». Характерные моменты 40700 летнего ритма, по-видимому, в некоторой степени воздействуют и на физический тип человека. Так, расчетами Г.Ф. Дебеца установлено, что в интервале между 8–4 тыс. лет назад произошло скачкообразное изменение массивности черт человека. Связь этапов развития человечества и его культур в позднем палеолите, мезолите и неолите с характерными моментами 40700 летнего ритма показана на рис. По-видимому, характерные моменты 40700 летнего ритма более или менее совпадают с кратковременными инверсиями геомагнитного поля Земли. За последние 70 млн. лет инверсии (изменение знака поля) происходили не менее 3-х раз за каждый миллион лет. Продолжительность наиболее коротких из обнаруженных периодов с постоянным направлением поля около 40–50 тыс. лет. Однако существовали и длительные периоды постоянного знака поля. Например, в период, близкий к меловому (более 40 млн. лет назад), знак полярности оставался неизменным, вероятно, многие миллионы лет. Исследования показывают, что в период геомагнитных отклонений на планете свирепствовали жуткие катастрофы, которые и вызвали резкие скачки в эволюции Земли и биосферы. Распад Гондваны – древнего суперконтинента в южном полушарии, исчезновение Океана Тетис, образование Атлантического и Тихого океанов, другие крупнейшие катаклизмы и события громыхали именно тогда, когда отмечались глобальные колебания магнитного поля Земли, которые, несомненно, влияют и на состояние земной коры. То есть после смены полярности затухали или набирали силу тектонические процессы, начиналась или заканчивалась магматическая активность, усиливался или ослабевал вулканизм, увеличивался или понижался уровень морей, менялся климат. Во время переполюсовки – инверсий, когда величина геомагнитного поля резко уменьшается и даже может исчезнуть, Земля, лишаясь своей магнитной брони, на какой-то период остается незащищенной и на нее обрушивается вся мощь жестких потоков солнечной и космической радиации. Геомагнитное поле есть та самая нить, которая соединяет неживое с биосферой. Магнитные колебания трансформируют и генетику – вызывают мутации. В новейшей истории человечества ведущую роль играют не столько смены культур, сколько смены цивилизаций. Понятие цивилизации включает широкий круг явлений. Это культурный, технический подъем, взлет литературы, искусства, архитектуры, строительство городов, увеличение численности населения и многое другое. Нас интересует сам факт активизации крупных общностей людей и ее связь с природными ритмами. Античная цивилизация относится ко второй половине I тысячелетия до н. э. и первым векам нашей эры. Современная цивилизация началась с эпохи Возрождения и достигла своего апогея в наше время. Между ними более тысячи лет продолжалось средневековье – эпоха несомненного упадка цивилизации. Но ведь две последние многовековые стадии горного оледенения – эгезен (VI) и фернау (VII) – кульминировали, соответственно, на протяжении нескольких столетий около границы эр и в XVII–XIX вв. Значит, они почти точно совпадают по времени с античной и современной цивилизациями. Наиболее полную характеристику и широкую панораму подъема, расцвета и заката этих двух «волн» цивилизации приводит О. Шпенглер в своей книге «Закат Европы» (М., Пг., 1923). В.М. Массон пишет, что «четыре тысячи лет назад общество южных областей Средней Азии находилось на пороге рождения городских цивилизаций». В это время распространилось искусственное орошение в земледелии. В это же время получила развитие цивилизация Хараппы в Индии. Казалось, человечество подошло к этапу раннеклассического общества. Однако «произошло нечто, совсем противоположное. Вместо подъема и прогресса мы видим повсюду упадок и разорение. Приходят в запустение поселения-гиганты… Этот упадок виден во всех областях культуры… Грань цивилизации, порог раннеклассического общества оказались неперейденными». И далее В.М. Массон пишет: «В то же II тысячелетие до н. э. отмечается явный регресс в областях, расположенных на противоположных полюсах тогдашнего цивилизованного мира. В Греции и на Кипре в XIII–XII вв. до н. э. приходит в упадок крито-микенская культура… Еще более ошеломляющим было запустение в середине II тысячелетия до нашей эры гигантских древнеиндийских городов, известных нам, как и Намазга-депе, по позднему названию их руин – Мехенджо-Даро и Хараппы». Приведем также цитату Т. Хейердала об этом времени: «Всеобъемлющее крушение цивилизаций Восточного Средиземноморья датируется приблизительно 1200 г. до нашей эры… К датам около 3100 и 1200 гг. до н. э. привязаны чрезвычайно важные эпохи в истории Средиземноморья и Ближнего Востока. В первом случае видим ломку культур на средиземноморских островах и возникновение первых династий Египта и Двуречья, во втором – опять ломка сложившихся обществ, конец старых династий, поиски крупными этническими группами новых мест обитания». Что может ожидать современное человечество? Профессор Г. Петрова пишет: «Похоже, мы попали на какую-то периодическую ветвь. Известны циклы в десятки, сотни миллионов лет, отражающие явления в мантии Земли. А процессы, связанные с утеканием энергии из жидкого ядра планеты, имеют свой 10 000-летний цикл, который, видимо, и вызвал нынешний спад магнитного момента, а стало быть, мы живем накануне инверсии. Если это так, то от этой катастрофы нас отделяют по крайней мере 5 тыс. лет. Другое дело – экскурс, когда наши полюса меняются местами, и очень быстро, скажем, в течение каких-то ста лет! Но, замечу, человечество благополучно пережило несколько подобных экскурсов – последний случился 3 тыс. лет назад – без каких-либо потрясений». Существует мнение: если геомагнитное поле и впредь будет хиреть такими же темпами, то примерно через 2 тыс. лет оно вообще исчезнет, о чем вроде бы говорят расчеты, сделанные по намагниченными предметам древнеримской керамики. Кто-то называет и куда меньшие сроки. Скажем, немецкие ученые из Геоцентра в Потсдаме заключают: «Многое свидетельствует в пользу того, что в скором времени на Земле вновь произойдет смена магнитных полюсов, как это уже было более сотни раз за последние 40 млн. лет. В этом случае наша планета окажется практически беззащитной перед лицом космического излучения. Электронные приборы могут перестать работать, системы связи и радарные системы придут в негодность»… Как это отразится на биосфере и человечестве, какие при этом могут быть потрясения – вопрос наиглавнейший. Заключение В заключение следует отметить, что проявления известных и пока еще не полностью раскрытых форм солнечного излучения могут быть коррелированные между собой. Это обстоятельство затрудняет построение полной модели наблюдаемых явлений. В связи с этим следует напомнить, что предлагаемые численные значения энергетических параметров должны восприниматься только как сугубо предварительные оценки. Непродолжительный мониторинг и последующий анализ совокупности солнечных явлений и сопровождающих их откликов в земной атмосфере позволит обнаружить запаздывание откликов на разных ее уровнях и в различных географических районах. При приемлемом увеличении объема наблюдений, по-видимому, удастся окончательно оценить все виды энергоносителей, участвующих в процессе солнечно-земных связей. После уточнения деталей связующих механизмов изучение солнечно-атмосферных воздействий обретет статистическую основу и, следовательно, станут возможными уверенные предсказания аномальных изменений погоды и катастрофических событий в разных районах земного шара. С начала космической эры исследователей интересовало Солнце. Для профессионального наблюдения используются специальные телескопы с двумя зеркалами, разработаны международные программы, но самые точные данные можно получить вне слоев атмосферы Земли, поэтому чаще всего исследования проводятся со спутников, космических кораблей. Первые такие исследования были проведены еще в 1957 году в нескольких спектральных диапазонах. Сегодня на орбиты выводятся спутники, представляющие собой обсерватории в миниатюре, позволяющие получить очень интересные материалы для изучения звезды. Еще в годы первого освоения космоса человеком были разработаны и запущены несколько космических аппаратов, направленных на изучение Солнца. Первыми из них была серия американских спутников, запуск которых стартовал в 1962 году. В 1976 году запущен западногерманский аппарат Гелиос-2, который впервые в истории приблизился к светилу на минимальное расстояние в 0,29 а.е. При этом были зафиксированы появление ядер легкого гелия при вспышках солнца, а также магнитные ударные волны, охватывающие диапазон 100 Гц-2,2 кГц. Еще один интересный аппарат – солнечный зонд Ulysses, запущенный в 1990 году. Он выведен на околосолнечную орбиту и движется перпендикулярно полосе эклиптики. Через 8 лет после запуска аппарат завершил первый виток вокруг Солнца. Он зарегистрировал спиральную форму магнитного поля светила, а также постоянное его увеличение. На 2018 год НАСА планирует запуск аппарата Solar Probe+, который приблизится к Солнцу на максимально приближенное расстояние – 6 млн. км (это в 7 раз меньше дистанции, достигнутой Гелиусом-2) и займет круговую орбиту. Для защиты от высочайшей температуры он оснащен щитом из углеродистого волокна. Мы знаем, что Солнце имело запас топлива на 10-11 млрд. лет. Для того, чтобы точно предсказать, сколько еще будет светить Солнце, мы должны знать, какую часть жизни оно уже прожило. Если подсчитать, что метеоритам и лунным камням не более 5 млрд. лет, значит таков возраст Солнца. В конце своей жизни Солнце не будет просто медленно остывать, как думали раньше, Звезды не умирают тихо, а заканчивают существование в борьбе со смертью. Когда полностью выгорит солнечное ядро, атомный огонь начнет медленно пожирать внешние слои звезды. Солнце начнет увеличиваться в размерах и превратится в огромную красную звезду. Оно поглотит Меркурии и Венеру и нагреет Землю до большой температуры. Жизнь исчезнет, вода испарится из рек и океанов. Затем во внешних слоях Солнца возникнет новый источник энергии: из гелия - тяжелые атомы. Внешняя оболочка будет сброшена, а ядро сожмется до белого карлика. Но Солнце не останется в состоянии белого карлика, а закончит жизнь в виде черной дыры. Литература 1. Астрономия: Учеб. для 11 кл. сред. шк. - М.: Провсещение, 2014г. 2. Климишин И.А. Астрономия наших дней. - М.: "Наука"., 1976. - 453с. 3. Колтун М.М. Солнце и человечество: Научно-художественная литература. - М.: Дет. лит., 2011. - 127с., фотоил. 4. Русский перевод: Солнечная и солнечно-земняя физика. Иллюстрированный словарь терминов: Пер. с англ./Под ред. А. Бруцека, Ш. Дюрана. - M.: Мир, 1980. 5. Томилин А.Н. Небо Земли. Очерки по истории астрономии / Научный редактор и автор предисловия доктор физико-математических наук К.Ф. Огородников. Рис. Т. Оболенской и Б. Стародубцева. Л., "Дет. лит.", 1974. - 334 с., ил. 6. Энциклопедический словарь юного астронома / Сост. Н. П. Ерпылев. - 2-е изд., перераб. и доп. - М. : Педагогика, 1986. - 336с., ил. |