На солнечной поверхности часто наблюдаются особые образования: участки с повышенной яркостью - факелы, участки с пониженной яркостью - пятна, иногда появляются короткоживущие очень яркие вспышки, а на краю диска видны протуберанцы. Все они являются активными образованиями на Солнце, а их появление и развитие - это проявление солнечной активности.
Места, где наблюдаются активные образования, получившие название активных зон. их главная характеристика - это сильные локальные магнитные поля, которые выходят на поверхность Солнца и намного сильнее его регулярного магнитного поля.
Солнечные пятна. Активные зоны в фотосфере проявляют себя прежде солнечными пятнами. По контрасту с фотосферой солнечные пятна пятна имеют вид темных образований, так как температура вещества в них меньше, чем в окружающих участках фотосферы: в больших пятнах она достигает лишь 4 500 К. Случаются как одиночные пятна, так и их группы. Размеры пятен в среднем уровне 40 000 км, однако бывают пятна диаметром до 180 000 км.
В большой пятне выделяют значительно темнее ядро??и полутень. Время жизни одиночных пятен достигает нескольких месяцев, для групп пятен он иногда ограничен несколькими часами.
Еще в 1908 г. было доказано, что в пятнах есть сильные магнитные поля, возникающие при конвективных движениях вещества в подфотосферной слоях. Индукция магнитного поля в пятнах достигает 0,5 Тл. Сильное магнитное поле тормозит выход горячей солнечного вещества из его недр, и именно поэтому температура поверхности Солнца в этом месте снижается.
Пятно, в котором магнитные силовые линии выходят из-под поверхности, имеет северную полярность N, если же эти линии идут под поверхность - южную S. Магнитные силовые линии, исходящие из пятен, иногда простираются далеко за поверхность Солнца, в хромосферу и корону.
На солнечном диске наблюдаются светлые образования - факелы, они являются повсеместными спутниками пятен. Поскольку в самой пятне поток энергии меньше (а из глубины Солнца он равномерное во всех направлениях), то участок рядом с пятном - факел - это место, где ее поступает больше.
2. Цикличность солнечной активности. В середине XIX в. было выявлено, что в разные годы количество пятен на Солнце неодинакова. Есть годы, когда их много - это максимум активности. И наоборот, бывают годы, когда их на Солнце очень мало - это минимум активности. Введено условное нумерацию циклов, начиная от того, что имел начало в 1755 г. В 1996 г. начался 23-й цикл.
Максимумы числа W от цикла к циклу неодинаковы. Вероятно, существует и возрастной цикл солнечной активности - определенная повторяемость крупнейших максимумов через 80-90 лет. Есть предположение, что существует тысячелетний цикл, с периодом около 1 100 лет.
3. Протуберанцы. При наблюдениях Солнца через плотнокрассный светофильтр на краю диска видны своеобразные светлые выступы над поверхностью, его, которые могут простираться далеко за пределы хромосферы аж в корону.
Такие выбросы вещества называются протуберанцами. Протуберанцы - это вещество, которое поднимается над солнечной поверхностью и удерживается над ней благодаря магнитному полю.
Протуберанцы - самые грандиозные образования в атмосфере Солнца. Длина некоторых из них достигает 200 000 км, толщина - несколько тысяч километров. Поскольку чаще всего протуберанцы - это очень плоские и длинные, плотные и холодные от короны облака газа, расположенные своей плоскостью почти перпендикулярно к поверхности Солнца, то в проекции на солнечный диск которые выглядят изогнутых темных волокон, часто вытянутых в направлении восток-запад вдоль параллели. 4. Солнечные вспышки. Довольно часто над солнечными пятнами в хромосфере происходят хромосферные вспышки (рис. 20.6)-наиболее впечатляющий проявление солнечной активности. В годы максимумов солнечной активности может произойти до десяти вспышек за сутки, тогда как в минимуме на протяжении многих месяцев может не быть ни одного.
Как правило, вспышка начинается с быстрого роста температуры короны до 40 млн К, что приводит к всплеску мягкого рентгеновского излучения. Затем под зоной роста температуры в короне повышается температура хромосферы. Самые мощные вспышки видно без помощи фильтра. Яркость вспышек может быть на 50% больше яркость фотосферы.
По современным представлениям, вспышка - это внезапное выделение энергии, накопленной в магнитном поле активной зоны. На определенной высоте над поверхностью Солнца возникает зона, где магнитное поле на небольшом отрезке резко меняется по величине и направлению. Это сопровождается ускорением заряженных частиц и превращением их в высокоэнергичные. При этом вещество нагревается, появляется мощное электромагнитное излучение в рентгеновском, ультрафиолетовом и радиодиапазоне, а также в межпланетное пространство в радиальном направлении выбрасывается узкий поток частиц высокой энергии со скоростями 3 000-30 000 км / с. В некоторых мощных вспышках даже рождаются солнечные космические лучи - электроны, протоны, нейтроны, а-частицы и другие, движущихся со скоростями до 0,2-0,8 скорости света.
Процесс развития небольших вспышек длится 5-10 мин, мощных - до семи часов. За это время в области солнечной поверхности протяженностью лишь 1 000 км выделяется энергия около 1021-1025 Дж, соизмеримая с энергией, которую излучает Солнце со всей своей поверхности за 1 с, или с количеством тепла, которое получает Земля от Солнца за весь год.
Из всех активных образований вспышки отличаются своей особой способностью влиять на геофизический состояние Земли. И хотя принцип образования вспышек ученые поняли, детальной теории пока нет.
5. Влияние солнечной активности на магнитосферу и атмосферу Земли. Поскольку во время вспышки поток рентгеновских квантов возрастает в 100-400 раз, то уже через 8 мин 20 с по достижении орбиты Земли и проникают в ионосферу. Жесткое излучение вызывает дополнительную ионизацию воздуха. Как следствие, изменяется плотность ионосферных слоев и их отражательная способность, а потому сразу же нарушается связь на коротких радиоволнах. Отчасти также разрушается озоновый слой, и до поверхности Земли проникает повышенное количество ультрафиолета.
Через несколько часов после вспышки Земли достигает поток высоко-энергичных частиц. Благодаря наличию геомагнитного поля они не апляють на земную поверхность, но в районах магнитных полюсов, где силовые магнитные линии выходят из поверхности или входящих в нее, частицы
проникают до высот 100 км, ионизируют и возбуждают атомы воздуха. При возвращении атомов до нейтрального состояния происходит высвечивание, которое наблюдается в виде полярных сияний - удивительных по красоте явлений 6. Магнитные бури. Еще через 1-2 дня Земли достигает усиленный поток солнечного ветра. Под его воздействием земная магнитосфера сжимается. Но, как известно, вокруг Земли в ловушке силовых геомагнитных линий есть много заряженных частиц (радиационные пояса). На высоте 3-5R они образуют в экваториальной плоскости электрический ток, который течет с востока на запад. Этот ток, в свою очередь, создает собственное магнитное поле, которое прилагается к геомагнитного. При усилении солнечного ветра увеличивается количество заряженных частиц в радиационных поясах, поэтому увеличивается и экваториальный электрический ток. Возрастает при этом и его магнитное поле, которое препятствует дальнейшему сжатию магнитосферы; более того, она расширяется.
При сжатии магнитосферы напряженность магнитного поля увеличивается, при расширении, наоборот, уменьшается. Так возникает отдельный всплеск геомагнитного возмущения продолжительностью около часа. Мощные солнечные возмущения обусловливают длительное усиление солнечного ветра. В магнитосферу поступает один импульс за другим. Возникает последовательная серия возмущений геомагнитного поля, когда его напряженность быстро и резко меняется - наступает магнитная буря.
Во время магнитных бурь возмущения геомагнитного поля могут достигать такой силы, что в земной коре, в металлических предметах, в проводниках и т.д. индуцируются достаточно сильные хаотические электрические токи. Они способны вызывать даже аварии в телеграфно-телефонной связи и выводить из строя электроприборы.
Так, во время сильной магнитной бури 11 февраля 1958 p. в Швеции был зарегистрирован выход из строя электрической линии, на кабелях горела изоляция, горели предохранители и трансформаторы. А электрические возмущения в земной коре могут спровоцировать землетрясения в сейсмически активных районах.
7. Влияние активности Солнца на погоду. Активность Солнца влияет на погоду. Эту связь можно проследить следующим образом. Установлено, что кроме экваториального кольцевого тока, в районах геомагнитных полюсов на расстоянии 20 ночью и 10 днем??на высоте около 100 км примерно вдоль магнитных параллелей также течет электрический ток. После поступления от Солнца усиленного потока заряженных частиц некоторая их количество задерживается в высоких широтах и??усиливает это течение. Увеличение тока приводит к дополнительному разогреву атмосферы. От места разогрева вниз до тропосферы проникает волнообразный импульс, который далее вдоль поверхности Земли распространяется на протяжении нескольких часов до низких широт. Эти волны являются корпускулярных солнечных потоков погодном слоя воздуха. Они усиливают меридиональную циркуляцию воздуха и уменьшают зональную. Там, где давление было низким, он становится еще ниже, а где был высоким - еще выше. При таких условиях в тропической зоне рождаются тайфуны, а в местах с резко выраженным континентальным климатом - засухи.
8. Солнечная активность и колебания климата Земли. В ритме с циклами солнечной активности наступают определенные колебания климата Земли. В тысячелетнем цикле существенно колеблется уровень воды в озерах и морях, что видно на следующем примере.
В V в. н. е. на берегу Каспийского моря были построены порт Дербент и крепость. Теперь остатки ее стен находятся на глубине около 5 м, а в XI-XIV вв. эта глубина достигала 8 м.
Интересна также история колонизации Исландии. В 860 г. климат этого острова был значительно мягче, чем сейчас. Плодородные земли и богатые на растительность пастбища были и в Гренландии, где в IX в. существовали два поселения с числом жителей около 5 000. Но с XIV в. в северном полушарии, в частности в Европе, резко похолодало, количество осадков возросло. Оледенения Арктики достигло значительных размеров, Гренландия была блокирована льдом, и на 200 лет связь с ней прервалась. А когда к ней пробились через льда, там не было найдено ни одного жителя.
9. Солнечная активность и биосфера Земли. Влияя на погоду и климат, солнечная активность не может не влиять на растительный мир. Было собрано много срезов деревьев с четко выраженными годичными кольцами. Среди них были срезы секвойи возрастом 3 200 лет и девятнадцати 500-летних деревьев. Во всех деревьев определяли толщину годовых колец с точностью до 0,01 мм. Оказалось, что в годы максимумов солнечной активности прирост деревьев было больше, чем в годы минимумов. А то, что урожайность сельскохозяйственных культур и соответственно цены на них соотносятся с количеством солнечных пятен, стало уже классическим примером.
К солнечной активности неравнодушен и животный мир. Тесно связаны с 11-летним циклом периоды повышенного размножения каракуртов, блох, пустынной саранчи подобное. Последнюю в периоды между пиками солнечной активности вообще нельзя обнаружить.
К животному миру относятся бактерии и вирусы, вызывающие различные заболевания у людей и животных. Через изменение их численности и поведения солнечная активность влияет на распространение эпидемий и пандемий (распространение болезни на целые страны и материки), а также на распространение эпизоотий (массовых заболеваний животных). Как показал А. Чижевский, в годы высокой солнечной активности возникают пандемии холеры, гриппа, дизентерии, дифтерии и т.д..
10. Влияние солнечной активности на человека. Многочисленные исследования показали, что наиболее чувствительными к изменениям напряженности геомагнитного поля, обусловленных солнечной активностью, является нервная и сердечно-сосудистая системы человека.
Влияние проявляется по-разному: от изменения электрических свойств тканей человеческого организма; через свободные радикалы в клетках; через индукционные токи, возникающие в организме под воздействием геомагнитных полей; от изменения проницаемости клеточных мембран и т.п.. Как следствие, у людей с болезнями сердечно-сосудистой системы во время геомагнитных бурь ухудшается состояние, увеличивается число инфарктов и инсультов.
У здоровых людей меняется восприятие времени, замедляется двигательная реакция, резко снижается кратковременная память, объем и интенсивность внимания. Даже в специально тренированных людей - спортсменов высокого класса и летчиков - зафиксировано повышенное количество ошибок при выполнении контрольных заданий. Резкие и частые увеличения возмущенности геомагнитного поля, воздействуя на узор биопотенциалов мозга, ухудшают сон.
Все это отражается на выполнении работ, требующих точности и внимания, вызывает увеличение травматизма на производстве и количества автотранспортных происшествий. А люди с нарушениями функций головного мозга в такие дни часто попадают на больничную койку.
Солнечная активность влияет на систему крови человека. Во время геомагнитных бурь скорость свертывания крови уменьшается на 8%. А количество белых кровяных телец - лейкоцитов, от которых, как известно, зависит сопротивляемость организма различным инфекционным заболеваниям, в годы активного Солнца снижается в 1,5-1,7 раза. Так что распространенность эпидемий в это время может зависеть не только от усиления деятельности патогенных микроорганизмов.
Итак, можно с уверенностью сказать, что изоляция биосферы от воздействия космических факторов относительна. Биосфера очень чутко реагирует на изменение параметров внешней среды.
В этой связи очень важно вести регулярные наблюдения за Солнцем и уметь анализировать различные явления на нем. Именно этим и занимаются много обсерваторий мира.
Министерство образования и науки Украины
Лисичанский горный техникум
СРС №7
на тему: «Нейтронные звезды. Чёрные дыры»
По дисциплине: «Астрономия»
5.04010301
Подготовила: студентка Іго курса
Группы 1ГР-14/9
Трунова В.А.
Проверил: Лабенков В.А.
Нейтро́нная звезда́; — астрономический объект, являющийся одним из конечных продуктов эволюции звёзд, состоящий, в основном, из нейтронной сердцевины, покрытой сравнительно тонкой (∼1 км) корой вещества в виде тяжёлых атомных ядер и электронов. Массы нейтронных звёзд сравнимы с массой Солнца, но типичный радиус составляет лишь 10—20 километров. Поэтому средняя плотность вещества такой звезды в несколько раз превышает плотность атомного ядра (которая для тяжёлых ядер составляет в среднем 2,8·1017 кг/м³). Дальнейшему гравитационному сжатию нейтронной звезды препятствует давление ядерной материи, возникающее за счёт взаимодействия нейтронов.
Многие нейтронные звёзды обладают чрезвычайно высокой скоростью вращения, до тысячи оборотов в секунду. Считается, что нейтронные звёзды рождаются во время вспышек сверхновых звёзд.
