Содержание

Введение 3
1. Внутреннее строение Солнца 4
2. Планета Земля и ее внутреннее строение 6
3. Солнце и его влияние на Землю 9
4. Земные проявления солнечной активности 14
Заключение 21
Список литературы 22

Введение

Возможна ли жизнь на Земле без Солнца? Вообра¬зим, что Солнце вдруг исчезло или что какая-то огромная заслонка преградила путь его лучам к нашей планете. Тогда Земля внезапно погру¬зится во мрак. Луна и планеты, отражающие солнечные лучи, также перестанут светить. Лишь тусклый свет далеких звезд будет осве¬щать Землю. Зеленые растения погибнут, так как они могут усваивать углерод из воздуха только под воздействием солнечных лучей. Животным нечем будет питаться, и они начнут вымирать от голода. Помимо этого, все живое станет замерзать от страшного холода, который быстро распространится по Земле. Воздух, океаны и суша очень скоро отдадут мировому пространству ту энергию, которую они постоян¬но получают от Солнца. Перестанут дуть ветры, и замерзнут все водоемы. Начнет сжижаться воздух, и на Землю польется дождь из жидкого кислорода и азота. В результате наша планета покроется слоем льда из твердого воздуха. Сможет ли в таких условиях существовать жизнь? Конечно, нет.
К счастью, ничего этого быть не может и каж¬дый день Солнце посылает на Землю свои жи¬вотворные лучи, нагревая сушу, воды и воздух, заставляя испаряться водоемы, приводя к образованию облаков и ветров, способствуя выпадению осадков, давая тепло и свет животным и ра¬нениям.
Энергия Солнца огромна. Даже та ничтожная ее доля, которая попадает на Землю, ока¬зывается очень большой. Энергия солнечных лучей, падающих на квадратный метр земной поверхности, может заставить работать двигатель мощностью около двух лошадиных сил, а вся Земля в целом получает от Солнца в десятки тысяч раз больше энергии, чем могли бы выработать все электростанции мира, если бы они работали на полную мощность.

1. Внутреннее строение Солнца

Наше Солнце - это огромный светящийся газовый шар, внутри которого протекают сложные процессы и в результате непрерывно выделяется энергия. Масса солнца равна 1,99 х 1030кг [1, 71]
Внутренний объём Солнца можно разделить на несколько обла¬стей; вещество в них отличается по своим свойствам, и энергия распространяется посредством разных фи¬зических механизмов.
В центральной части Солнца на¬ходится источник его энергии, или, говоря образным языком, та «печка», которая нагревает его и не даёт ему остыть. Эта область называется ядром. Под тяжестью внешних слоев вещество внутри Солнца сжато, при¬чём чем глубже, тем сильнее. Плот¬ность его увеличивается к центру вместе с ростом давления и темпера¬туры. В ядре, где температура дости¬гает 15 млн. Кельвинов, происходит выделение энергии.
Эта энергия выделяется в результа¬те слияния атомов лёгких химических элементов в атомы более тяжёлых. В недрах Солнца из четырёх атомов во¬дорода образуется один атом гелия. Именно эту страшную энергию люди научились освобождать при взрыве водородной бомбы. Есть надежда, что в недалёком будущем человек сможет научиться использовать её и в мир¬ных целях.
Ядро имеет радиус не более четверти общего радиуса Солнца. Одна¬ко в его объёме сосредоточена половина солнечной массы и выделяется практически вся энергия, которая поддерживает свечение Солнца.
Но энергия горячего ядра должна как-то выходить наружу, к поверхности Солнца. Существуют различные способы передачи энергии в зависи¬мости от физических условий среды, а именно: лучистый перенос, конвек¬ция и теплопроводность. Теплопро¬водность не играет большой роли в энергетических процессах на Солнце и звёздах, тогда как лучистый и конвективный переносы очень важны [3, 19; 8, 491-494].
Сразу вокруг ядра начинается зо¬на лучистой передачи энергии, где она распространяется через поглоще¬ние и излучение веществом порций света - квантов.
Плотность, температура и давле¬ние уменьшаются по мере удаления от ядра, и в этом же направлении идёт поток энергии. В целом процесс этот крайне медленный. Чтобы кван¬там добраться от центра Солнца до фотосферы, необходимы многие ты¬сячи лет: ведь, переизлучаясь, кванты всё время меняют направление, поч¬ти столь же часто двигаясь назад, как и вперёд. Но когда они в конце кон¬цов выберутся наружу, это будут уже совсем другие кванты. Что же с ними произошло?
В центре Солнца рождаются гам¬ма-кванты. Их энергия в миллионы раз больше, чем энергия квантов ви¬димого света, а длина волны очень мала. По дороге кванты претерпева¬ют удивительные превращения. От¬дельный квант сначала поглощается каким-нибудь атомом, но тут же сно¬ва переизлучается; чаще всего при этом возникает не один прежний квант, а два или даже несколько. По закону сохранения энергии их общая энергия сохраняется, а потому энер¬гия каждого из них уменьшается. Так возникают кванты всё меньших и меньших энергий. Мощные гамма-кванты как бы дробятся на менее энергичные кванты - сначала рент¬геновских, потом ультрафиолетовых и наконец видимых и инфракрасных лучей. В итоге наибольшее количест¬во энергии Солнце излучает в види¬мом свете, и не случайно наши глаза чувствительны именно к нему.
Кванту тре¬буется очень много времени, чтобы просочиться через плотное солнеч¬ное вещество наружу. Так что если бы «печка» внутри Солнца вдруг погасла, то мы узнали бы об этом только миллионы лет спустя.
На своём пути через внутренние солнечные слои поток энергии встречает такую область, где непрозрач¬ность газа сильно возрастает. Это конвективная зона Солнца. Здесь энергия передаётся уже не излучени¬ем, а конвекцией.
Что такое конвекция? Когда жид¬кость кипит, она перемешивается. Так же может вести себя и газ. В жар¬кий день, когда земля нагрета лучами Солнца, на фоне удалённых предме¬тов хорошо заметны поднимающие¬ся струйки горячего воздуха. Их лег¬ко наблюдать и над пламенем газовой горелки, и над раскалённой конфор¬кой плиты. То же самое происходит и на Солнце в области конвекции. Ог¬ромные потоки горячего газа подни¬маются вверх, где отдают своё тепло окружающей среде, а охлаждённый солнечный газ опускается вниз. Похо¬же, что солнечное вещество кипит и перемешивается, как вязкая рисовая каша на огне.
Конвективная зона начинается примерно на расстоянии 0,7 радиуса от центра и простирается практиче¬ски до самой видимой поверхности Солнца (фотосферы), где перенос основного потока энергии вновь ста¬новится лучистым. Однако по инер¬ции сюда всё же проникают горячие потоки из более глубоких, конвективных слоев. Хорошо известная наблю¬дателям картина грануляции на по¬верхности Солнца является видимым проявлением конвекции [7, 18-35].

2. Планета Земля и ее внутреннее строение

Земля как одна из планет Солнечной системы на первый взгляд ничем не примечательна. Это не самая большая, но и не самая малая из планет. Она не ближе других к Солнцу, но и не обитает на периферии планетной системы. И все же Земля обладает одной уникальной особенностью – на ней есть жизнь.
Появление жизни, живого вещества – биосферы – на нашей планете явилось следствием ее эволюции. В свою очередь биосфера оказала значительное влияние на весь дальнейший ход природных процессов.
Диаметр Земли составляет 12756 км, масса ее равна 5,98 х 1024кг. Недра Земли состоят из трех основных частей: коры, оболочки (мантии) и ядра [5, 5-14].
Кора отделяется от оболочки от¬чётливой границей, на которой скачкообразно возрастают скорости сейс¬мических волн, что вызвано резким повышением плотности вещества. Эта граница носит название раздел Мохоровичича (иначе - поверхность Мохо или раздел М) по фамилии сербского сейсмолога, открывшего её в 1909 г.
Толщина коры непостоянна, она изменяется от нескольких километ¬ров в океанических областях до не¬скольких десятков километров в гор¬ных районах материков. В самых грубых моделях Земли кору пред¬ставляют в виде однородного слоя толщиной порядка 35 км. Ниже, до глубины примерно 2900 км, располо¬жена мантия. Она, как и земная кора, имеет сложное строение.
Ещё в XIX столетии стало ясно, что у Земли должно быть плотное яд¬ро. Действительно, плотность наруж¬ных пород земной коры составляет около 2800 кг/м3 для гранитов и примерно 3000 кг/м3 для базальтов, а средняя плотность нашей плане¬ты - 5500 кг/м3. В то же время существуют железные метеориты со средней плотностью 7850 кг/м3 и возможна ещё более значительная концентрация железа. Это послужило основанием для гипотезы о железном ядре Земли. А в начале XX в. были по¬лучены первые сейсмологические свидетельства его существования.
Граница между ядром и мантией наиболее отчётливая. Она сильно отражает продольные (Р) и попереч¬ные (S) сейсмические волны и пре¬ломляет Р-волны. Ниже этой грани¬цы скорость Р-волн резко падает, а плотность вещества возрастает: от 5600 кг/м3 до 10 000 кг/м3. S-волны ядро вообще не пропускает. Это означает, что вещество там нахо¬дится в жидком состоянии.
Есть и другие свидетельства в пользу гипотезы о жидком железном ядре планеты. Так, открытое в 1905 г. изме¬нение магнитного поля Земли в про¬странстве и по интенсивности привело к заключению, что оно зарождается в глубинах планеты. Там сравнитель¬но быстрые движения могут происхо¬дить, не вызывая катастрофических последствий. Наиболее вероятный ис¬точник такого поля - жидкое желез¬ное (т. е. проводящее токи) ядро, где возникают движения, действующие по механизму самовозбуждающегося динамо. В нём должны существовать токовые петли, грубо напоминающие витки провода в электромагните, ко¬торые и генерируют различные соста¬вляющие геомагнитного поля [8, 521-528].
В 30-е гг. сейсмологи установили, что у Земли есть и внутреннее, твёр¬дое ядро. Современное значение глу¬бины границы между внутренним и внешним ядрами примерно 5150 км, переходная зона довольно тонкая - около 5 км.
Граница наружной зоны Земли - литосферы - расположена на глуби¬не порядка 70 км. Литосфера вклю¬чает в себя как земную кору, так и часть верхней мантии. Этот жёсткий слой объединяется в единое целое его механическими свойствами. Ли¬тосфера расколота примерно на десять больших плит, на границах которых случается подавляющее чис¬ло землетрясений.
Под литосферой на глубинах от 70 до 250 км существует слой повы¬шенной текучести - так называемая астеносфера Земли. Жёсткие лито-сферные плиты плавают в «астеносферном океане».
В астеносфере температура ман¬тийного вещества приближается к температуре его плавления. Чем глуб¬же, тем выше давление и температу¬ра. В ядре Земли давление превыша¬ет 3600 кбар, а температура - 6000 0С [4, 45-66; 8, 523] .
3. Солнце и его влияние на Землю

Солнце освещает и согревает нашу планету, без этого была бы невозможна жизнь на ней не только человека, но и даже микроорганизмов. Солнце – главный (хотя и не единственный) двигатель происходящих на Земле процессов. Но не только тепло и свет получает Земля от Солнца. Различные виды солнечного излучения и потоки частиц оказывают постоянное влияние на ее жизнь [2, 8-12].
Солнце посылает на Землю электромагнитные волны всех областей спектра – от многокилометровых радиоволн до гамма-лучей. Окрестностей Земли достигают также заря¬женные частицы разных энергий - как высоких (солнечные космиче¬ские лучи), так и низких и средних (потоки солнечного ветра, выбросы от вспышек). Наконец, Солнце испу¬скает мощный поток элементарных частиц - нейтрино. Однако воздей¬ствие последних на земные процессы пренебрежимо мало: для этих частиц земной шар прозрачен, и они свобод¬но сквозь него пролетают.
Только очень малая часть заря¬женных частиц из межпланетного пространства попадает в атмосферу Земли (остальные отклоняет или задерживает геомагнитное поле). Но их энергии достаточно для того, чтобы вызвать полярные сияния и возмуще¬ния магнитного поля нашей планеты.
Электромагнитое излучение подвергается строгому отбору в земной ат-мосфере. Она прозрачна только для видимого света и ближних ультра¬фиолетового и инфракрасного из¬лучений, а также для радиоволн в сравнительно узком диапазоне (от сантиметровых до метровых). Всё остальное излучение либо отражает¬ся, либо поглощается атмосферой, на¬гревая и ионизуя её верхние слои.
Поглощение рентгеновских и жёстких ультрафиолетовых лучей на¬чинается на высотах 300-350 км; на этих же высотах отражаются наибо¬лее длинные радиоволны, приходя¬щие из космоса. При сильных вспле¬сках солнечного рентгеновского излучения от хромосферных вспы¬шек рентгеновские кванты проника¬ют до высот 80-100 км от поверхно¬сти Земли, ионизуют атмосферу и вызывают нарушение связи на корот¬ких волнах.
Мягкое (длинноволновое) ультра¬фиолетовое излучение способно про¬никать ещё глубже, оно поглощается на высоте 30-35 км. Здесь ультрафи¬олетовые кванты разбивают на атомы (диссоциируют) молекулы кислорода (О2) с последующим образованием озона (О3). Тем самым создаётся не прозрачный для ультрафиолета «озонный экран», предохраняющий жизнь на Земле от гибельных лучей. Не по¬глотившаяся часть наиболее длинно¬волнового ультрафиолетового излуче¬ния доходит до земной поверхности. Именно эти лучи вызывают у людей загар и даже ожоги кожи при длитель¬ном пребывании на солнце.
Излучение в видимом диапазоне поглощается слабо. Однако оно рас¬сеивается атмосферой даже в отсут¬ствие облаков, и часть его возвраща¬ется в межпланетное пространство. Облака, состоящие из капелек воды и твёрдых частиц, значительно усили¬вают отражение солнечного излуче¬ния. В результате до поверхности планеты доходит в среднем около по¬ловины падающего на границу зем¬ной атмосферы света [1, 71-96].
Количество солнечной энергии, приходящейся на поверхность пло¬щадью 1 м2, развёрнутую перпенди¬кулярно солнечным лучам на грани¬це земной атмосферы, называется солнечной постоянной. Измерять её с Земли очень трудно, и потому значе¬ния, найденные до начала космиче¬ских исследований, были весьма приблизительными. Небольшие коле¬бания (если они реально существова¬ли) заведомо «тонули» в неточности измерений. Лишь выполнение специ¬альной космической программы по определению солнечной постоянной позволило найти её надёжное значе¬ние. По последним данным, оно со¬ставляет 1370 Вт/м2 с точностью до 0,5%. Колебаний, превышающих 0,2%, за время измерений не выявлено.
На Земле излучение поглощается сушей и океаном. Нагретая земная по¬верхность в свою очередь излучает в длинноволновой инфракрасной об¬ласти. Для такого излучения азот и кислород атмосферы прозрачны. За¬то оно жадно поглощается водяным паром и углекислым газом. Благода¬ря этим малым составляющим воз¬душная оболочка удерживает тепло. В этом и заключается парниковый эф¬фект атмосферы. Между приходом солнечной энергии на Землю и её по¬терями на планете в общем существу¬ет равновесие: сколько поступает, столько и расходуется. В противном случае температура земной поверх¬ности вместе с атмосферой либо по¬стоянно повышалась бы, либо падала [1, 71-96; 6, 81-99].
В конце 50-х гг. XX в. американский астрофизик Юджин Паркер пришёл к выводу, что, поскольку газ в солнеч¬ной короне имеет высокую темпера¬туру, которая сохраняется с удалени¬ем от Солнца, он должен непрерывно расширяться, заполняя Солнечную систему. Результаты, полученные с помощью советских и американских космических аппаратов, подтвердили правильность теории Паркера.
В межпланетном пространстве действительно мчится направленный от Солнца поток вещества, получив¬ший название солнечный ветер. Он представляет собой продолжение рас¬ширяющейся солнечной короны; со¬ставляют его в основном ядра атомов водорода (протоны) и гелия (альфа-частицы), а также электроны. Части¬цы солнечного ветра летят со скоро¬стями, составляющими несколько сот километров в секунду, удаляясь от Солнца на многие десятки астроно¬мических единиц – туда, где межпланетная среда Солнечной системы пе¬реходит в разреженный межзвёзд¬ный газ. А вместе с ветром в межпланетное пространство переносятся солнечные магнитные поля.

Скачать полную версию работы. Получить СМС код Выберите страну: Выберите страну Выберите оператора: Выберите оператора Отправьте сообщение на номер . Стоимость сообщения - . Через несколько секунд вы получите ответное СМС сообщение с кодом доступа. Обратите внимание на формат сообщения, на пробел между словами. Все буквы в сообщении латинские. В случае ошибки в сообщении, услуга считается оплаченной. Ошибка соединения с сервером. Пожалуйста, обновите вашу тарифную сетку!