Солнечный ветер

gordon0030@yandex.ru

Архив выпусков | Участники

↓№ 75↑

21.02.2002 Хронометраж

1:15:00

Солнце — звезда, дающая жизнь или смертельный враг Земли? Что защищает нас от Солнца и почему эта защита необходима? Что определяет циклы солнечной активности и почему человеческая цивилизация так зависима от этих циклов? Что происходит, когда солнечный ветер встречается с магнитным полем Земли? Об этом рассуждают доктор физико-математических наук Гор Иванов-Холодный и кандидат физико-математических наук Эдвард Кононович.

Материалы:

«Очерк» беседы, составленный самими участниками

ПРОЛОГ

Что такое Солнце? — Это очень сложно! — Звезда!

Что есть звезды? — Это очень просто! — Эддингтон.

Кому они нужны? — Нам! Почему? Они нас породили!? Как? — Сотворив нужное нам вещество.

Кому и когда это стало ясно? — Человеку, когда оно для него «стало» Богом.

ВЫВОД (экскурс в систему образования)

Идеи астрономии нужны всем, но во всех системах образования за них надо бороться.

Что общего у нас и звезд?

Состав — физика термояда

Саморегулируемость — отрицательная теплоемкость

Самоорганизация и саморазвитие (Пригожин)

АНТРОПНЫЙ ПРИНЦИП

АНТИАНТРОПНЫЙ ПРИНЦИП

РОЛЬ СОЛНЦА

В чем основная? — Источник энергии и жизни

Главная: Участник сложной системы защиты

Важная: Источник переменных воздействий. Зачем они?

Основная: Источник мутаций

СТРОЕНИЕ СОЛНЦА

4 основных части

1) ядро (производитель энергии)

2) лучистая зона (ее переносчик)

3) конвективная оболочка (преобразователь)

4) атмосфера (реализация энергонакоплений; область формирования активных структур

ПРИЧИНЫ И ПРОЯВЛЕНИЯ СОЛНЕЧНОЙ АКТИВНОСТИ

Преобразование лучистой энергии в механическую магнитную

Колебания и волны

Динамо-машина усиления магнитного поля

Реализация магнитной энергии:

— факелы и флоккулы

— Пятна

— Вспышки

— Протуберанцы

— Выбросы массы

— Корпускулярные потоки.

СОЛНЕЧНО-ЗЕМНЫЕ СВЯЗИ

Солнечная энергия:

— Формирует тепловой баланс планеты

— Определяет физические условия всех сфер:

— Лито

— Гидро

— Атмо

— Иооно

— Био

— Магнито

Ионизующее излучение (в основном вспышек) вызывает:

— Возмущения в ионосфере

— Нарушения радиосвязи

Проникающее излучение

— Полярные сияния

— Магнитные бури

Малоизвестные механизмы влияют на:

— циркуляцию в тропосфере

— погоду

— климат

Биологические воздействия

Э. В. Кононович

О ПРИРОДЕ СОЛНЕЧНОЙ ЦИКЛИЧНОСТИ

Введение. Короткопериодические вариации солнечной активности (СА) с периодами менее 2,7 года были замечены еще в начале ХХ столетия Шустером на основании статистики чисел солнечных пятен Вольфа W. Затем их подробно изучали Гневышев, Апостолов и многие другие. Эти вариации обнаружены не только по индексам СА, но и по многим геофизическим показателям. Все эти явления принято называть квазидвхлетними вариациями (КДВ). Имеет место северо-южная асимметрия амплитуд КДВ и их преимущественная локализация в зоне активных гелиоширот.

Характер вариаций в вековых циклах. Как следует из имеющихся данных, тонкую структуру 11-летнего цикла в виде серии вторичных максимумов можно проследить почти всегда. Наиболее заметные первые два максимума в свое время были интерпретированы как двухвершинность цикла, которая давала повод связать возможную ее природу с наложением двух резонансных процессов. Интересно заметить, что аналогичную структуру, по-видимому, имеет и вековой цикл, что ранее интерпретировалось как наличие 40 — 50-летнего цикла. Эти вариации прослеживаются также по солнечно обусловленным геофизическим данным. Например, вековые колебания солнечной активности в течение 1659–1990 гг., были получены на основе измерений температуры земной атмосферы [13], которые, возможно, также могут быть описаны функцией Эйри -Аi(-x). В этом случае известный Маундеровский минимум 1645–1710 гг. соответствует первому глубокому минимуму на рисунке 2 из работы [13]. За ним следует цуг вековых затухающих колебаний, по своему характеру подобный рассмотренным выше.

Роль КДВ в понимании природы солнечной активности. Согласно современным представлениям СА возникает за счет магнитной энергии, накапливающейся у основания конвективной зоны. Постоянный процесс усиления магнитного потока происходит в результате действия механизма магнитного динамо, интенсивность которого пропорциональна вертикальному градиенту угловой скорости солнечного вращения. По данным гелиосейсмологии, максимум этого градиента достигается на глубине около 0,3 радиуса Солнца, т. е. вблизи нижней границы конвективной зоны.

С другой стороны, можно считать установленным, что КДВ являются основой тонкой структуры 11-летних циклов СА. Возможность представления ее глобального усредненного индекса на протяжении многих циклов суперпозицией одинаковых квазипериодических функций наводит на мысль о регулярном возникновении в конвективной зоне последовательных импульсов с интервалом 10–11 лет и о длительном их воздействии, возможно, в течение 22-летнего цикла. Сходство обнаруженной в данной работе глобальной квазидвухлетней структуры 11-летнего цикла с описанием гидродинамических и, возможно, магнитогидродинамических процессов типа прохождения изолированного импульса через стратифицированную диспергирующую среду, позволяет существенно приблизиться к пониманию физической природы всего цикла солнечной активности.

Таким образом, КДВ структура СА может получить качественное объяснение на гидродинамическом уровне. С энергетической точки зрения общую картину солнечной активности упрощенно можно представить себе следующим образом. Квазиустойчивое состояние Солнца, обеспечивается энергетическим балансом между выделяемой в центральном ядре термоядерной энергией и общей его энергией, теряемой на излучение (как электромагнитное, так и корпускулярное). Иными словами поток этой энергии на любом расстоянии от центра, превышающем радиус энерговыделяющего ядра, постоянен. Это справедливо и в конвективной зоне, однако, с учетом того, что часть энергии излучения переходит в кинетическую энергию конвекции, которая обеспечивает необходимый для Солнца более быстрый перенос лучистой энергии. Наряду с этим у нижней границы конвективной зоны, некоторая часть энергии (в конечном счете, также лучистой) преобразуется в энергию магнитного поля, возврат которой в электромагнитное или корпускулярное излучение происходит с запозданием на время, необходимое для диссипации магнитного поля. СА как раз и является механизмом этой диссипации, который, как и у цефеид, имеет колебательный характер. Стохастичность процессов диссипации магнитных структур, процессов более медленных, чем лучистые, приводит к цикличности, а не к строгой периодичности. В этом смысле можно Солнце классифицировать как магнитную цефеиду, клапанный механизм которой основан на преобразовании лучистой энергии в магнитную. Следствием такого процесса неизбежно должны быть вариации светимости и радиуса, давно уже наблюдаемые.

Кононович, лекция «Солнечная активность, погода и климат»

Солнце — самая близкая и наиболее исследованная звезда во Вселенной, и также это — источник нашей жизни. Только иногда мы можем видеть его лицо, но обычно мы не осмеливаемся даже поглядеть на него, подобно страху перед взглядом в лицо Бога.

Невозможно охватить сразу все аспекты активности Солнца. Так в целом комплексе солнечно — земных отношений мы собираемся обсуждать только наиболее значимые переменные события. В системе Земли солнца они — импульсы солнечной деятельности и процессов в Земной атмосфере. Они причины погоды и климата.

Это очевидно, что Солнце определяет весь тепловой баланс нашей планеты. Однако только недавно мы смогли доказать, что погодные аномалии и даже аномалии климата заметно связаны с разнообразием солнечной деятельности. Как и почему?

Что является солнечными легкими, что является его дыханием? Конечно это — солнечный плазменный ветер, постоянно истекающий от Солнца. Этот ветер обдувает нашу Землю, или, точнее, ее магнитосферу, которая является нашим главным щитом.

Какова природа солнечной активности? Это наиболее серьезная проблема. На самом деле, мы не знаем, что такое солнечная активность. Мы даже не знаем благотворна она для нас или нет. И это — должно стать предметом исследования. С другой стороны, у нас достаточно информации, особенно вследствие выдающегося космического эксперимента SOHO. Каждый день мы можем видеть ясно, что случается в Солнце, в каждых слоях его «многоэтажной» атмосферы.

Хотя мы мало знаем о природе солнечной активности, у нас очень много данных о ней. Очень давно люди заметили, что «даже Солнце имеет пятна». Это невероятно для божества, но это факт. Раньше чтобы объяснить происхождение этих пятен, предполагали, что они являются тенью некой планеты, периодически проходящей между Землей и Солнцем. И только Галилей доказал, что это пятна на самом Солнце.

Солнечно — земные отношения — это быстро развивает отрасль астрофизики и геофизики. Ее предмет включает большое количество свойств различных слоев между Солнцем и Землей и событий, происходящих в них. Невозможно коснуться всех их в одной лекции. Важно, однако, что наиболее интересные проблемы касаются внезапных и аномальных событий. Мы слишком приученные к регулярному и монотонному характеру нашей окружающей среды, чтобы заметить медленные изменения. Российский ученый Александр Чижевский еще с 1924 года доказывал влияние Солнца на различные аспекты экологии, биологии и человеческой жизни.

В результате широкого комплекса исследований возможно заявить, что характер и амплитуда атмосферной реакции на солнечную активность зависят от большого количества специальных условий. Ниже — список некоторых из них.

1. Стадия солнечного цикла.

2. Мощность соответствующего события на Солнце (вспышка, CME, и т. д.).

3. Местоположение процесса на солнечном диске.

4. Плазменная и магнитная ситуация в межпланетном пространстве в течение времени распространения волны взрыва.

5. Состояние земной магнитосферы.

6. Тип циркуляционных процессов, происходящих в нижней атмосфере в момент начала магнитного шторма (это зависит от времени года).

7. Частные свойства исследуемого участка.

Конечно, этот список не полон.

Библиография

Витинский Ю. Солнечная активность. М., 1983.

Владимирский Б., Темурьянц Н. Влияние солнечной активности на биосферу-ноосферу. М., 2000.

Иванов-Холодный Г., Никольский Г. Солнце и ионосфера. М., 1969.

Каменщиков Н. Солнце. Петроград, 1915.

Кононович Э. Солнце раскрывает тайны. М., 1962.

Кононович Э. Солнце — дневная звезда. М., 1982.

Кононович Э. Тонкая структура одиннадцатилетнего солнечного цикла/Солнце в эпоху смены знака магнитного поля. ГАО РАН, Пулково, 28 мая — 1 июня 2001 г. СПб., 2001.

Пикельнер С. Солнце. М., 1961.

Чижевский А. Космический пульс жизни. Земля в объятиях Солнца. Гелиотараксия. М., 1995.

Чистяков В. Солнечные циклы и колебания климата. Владивосток, 1997.

Lang K. Sun, Earth and Sky. Heidelberg, 1995.

Тема № 75

Эфир 21.02.2002

Хронометраж 1:15:00

www.ntv.ru

Сайт управляется системой uCoz