Тезисы влияние роста числа пятен на солнце на магнитосферу земли




НазваниеТезисы влияние роста числа пятен на солнце на магнитосферу земли
страница1/5
Дата10.12.2012
Размер0.66 Mb.
ТипТезисы
  1   2   3   4   5


Министерство образования и науки Украины

Министерство образования и науки Автономной Республики Крым

Малая академия наук школьников Крыма «Искатель»

Симферопольский городской филиал


Отделение: физика и астрономия

Секция: аэрофизика и космические

исследования


Влияние роста числа пятен на Солнце

на состояние магнитосферы Земли


Работу выполнила:

Ревякина Карина Александровна,

учащаяся 10 класса

общеобразовательной школы I-III ступеней № 4 г. Симферополя


Научный руководитель:

Коваленко Наталья Сергеевна,

учитель физики высшей категории

общеобразовательной школы

I-III ступеней № 4 г. Симферополя


г. Симферополь - 2011 г.

Тезисы

ВЛИЯНИЕ РОСТА ЧИСЛА ПЯТЕН НА СОЛНЦЕ НА МАГНИТОСФЕРУ ЗЕМЛИ.

Ревякина Карина Александровна

Крымское республиканское территориальное отделение МАН Украины

Общеобразовательная школа I-III ступеней № 4 Симферопольского городского совета Автономной Республики Крым, 10 класс

г. Симферополь Автономная Республика Крым

Научный руководитель: Коваленко Наталья Сергеевна, учитель физики общеобразовательной школы I-III ступеней № 4

Кажется в мире нет ничего более постоянного, чем Солнце. Наблюдаемые с древних времен пятна на диске Солнца кому-то казались курьезом, а кому-то – кознями дьявола. Лишь в 19 веке было замечено, что после появления солнечных пятен на Земле усиливаются полярные сияния и регистрируются колебания геомагнитного поля – магнитные бури.

Актуальность работы определяется тем, что знание о цикличности солнечной активности является одной из важнейших проблем современной науки. Многие хотели бы знать признаки, которые позволяли бы заранее предупредить о приближении магнитной бури, чтобы можно было как-то подготовить к возможным последствиям и технику, и людей. Целью данного исследования было изучение связи между изменениями количества пятен на Солнце и состоянием магнитосферы Земли и выявление закономерности, которые позволили бы предсказывать приближение магнитных бурь. Для этого проводился ежедневный мониторинг солнечной и геомагнитной активности в период с 01.09.11. по 31.11.11. по данным о солнечной активности, взятым на сайте космической обсерватории ТЕСИС. Изучалось движение групп пятен, изменение количества пятен в группах, изменение планетарного магнитного индекса Кр. Для каждого дня было вычислено число Вольфа. Полученные данные анализировались с помощью графиков. В результате проделанной работы найдена возможность долгосрочного, за девять дней, прогноза « космической погоды. Данное предположение имеет элемент новизны.

Работа имеет прикладное значение.


СОДЕРЖАНИЕ


ВСТУПЛЕНИЕ

РАЗДЕЛ 1

ИЗУЧЕНИЕ СОЛНЕЧНОЙ АКТИВНОСТИ ЗА ПЕРИОД

С 01.09. ПО 30.10.2011 ГОДА

1.1. Общие сведения...................

1.2. Наблюдение за поведением групп пятен

1.3. Анализ солнечной активности по числу Вольфа................................

РАЗДЕЛ 2

ИЗУЧЕНИЕ АКТИВНОСТИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ЗЕМЛИ........................

2.1. Магнитные бури............................................................

2.1.1. Механизм возникновения

2.1.2. Шкала силы магнитных бурь и их влияние на технику

2.1.3. Влияние магнитных бурь на биологические эффекты

2.2. Измерение геомагнитной активности

2.2.1. Индексирование геомагнитной активности

2.2.2. Изучения изменения планетарного Kp-индекса в период с 01.09.11

по30.10.11

ВЫВОДЫ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


ВСТУПЛЕНИЕ


Кажется, в мире нет ничего более постоянного, чем Солнце. Наблюдаемые с древних времен пятна на диске Солнца кому-то казались курьезом, а кому-то – кознями дьявола. Лишь в 19 веке было замечено, что после появления солнечных пятен на Земле усиливаются полярные сияния и регистрируются колебания геомагнитного поля – магнитные бури.

Науке известно, что солнечные пятна – это всплывающее из недр Солнца намагниченное вещество. И при встрече пятен с различной полярностью происходит явление солнечной вспышки. Выбрасываемые при этом с большой скоростью потоки заряженных частиц несут с собой магнитное поле. И как только они встречают на своем пути магнитосферу Земли, начинается магнитная буря. Очень важно заранее подготовиться к встрече с таким явлением, так как возможны разрушения энергетических систем и повреждения трансформаторов ,проблемы с ориентацией, связью и слежением за космическими кораблями, токи через трубопроводы могут достигать сотен ампер, пропадает высокочастотная связь во многих районах.

В начале 20 века выдающийся российский ученый А.Л. Чижевский впервые высказал идею о влиянии солнечной активности на неживой мир и биосферу и социальные процессы и назвал ее «космической погодой». Магнитные бури нередко сопровождаются головными болями, мигренями, учащенным сердцебиением, бессонницей, плохим самочувствием, пониженным жизненным тонусом, перепадами давления.

Актуальность нашей научной работы в том, что все хотели бы знать признаки, которые позволяли бы заранее предупредить о приближении магнитной бури, чтобы можно было как-то подготовить к возможным последствиям и технику, и людей.

Цель нашего исследования: изучить связь между изменениями количества пятен на Солнце и состоянием магнитосферы Земли и выявить закономерности, которые позволят предсказывать приближение магнитных бурь. Для достижения цели исследования были поставлены следующие задачи:

  1. изучение учебной и научной литературы по вопросу солнечной активности и ее влиянии на магнитосферу Земли;

  2. изучение солнечной и геомагнитной активности по данным космической обсерватории ТЕСИС;

  3. расчет числа Вольфа за период с 01.09.11. по 31.11.11;

  4. сравнение изменения числа Вольфа с изменением планетарного индекса за исследуемый период;

  5. поиск возможности прогнозирования магнитных бурь по полученным данным.

В своей работе мы использовали данные ежедневно обновляемых каталогов и галерей изображений Солнца, предоставляемые специалистам и любителям астрономии на официальном сайте комплекса космических телескопов ТЕСИС

Результаты исследования носят прикладной характер и могут быть использованы при прогнозировании «космической погоды».


РАЗДЕЛ 1

ИЗУЧЕНИЕ СОЛНЕЧНОЙ АКТИВНОСТИ ЗА ПЕРИОД С 01.09. ПО 30.10.2011г.


Еще в средние века мореплаватели обратили внимание, что бывают дни, когда стрелка компаса вдруг начинает беспорядочно колебаться в продолжение нескольких часов и даже нескольких суток. Это явление моряки и окрестили магнитной бурей. Но только в 18 веке французский астроном Лемонт заметил, что интенсивность и частота магнитных бурь тем больше, чем больше на Солнце пятен. В нашей работе мы хотим проследить эту связь, наблюдая за солнечными пятнами и геомагнитной активностью с помощью комплекса космических телескопов ТЕСИС.

1.1. Общие сведения о солнечных пятнах

Солнечное пятно - область на Солнце, где температура ниже (области с сильным магнитным полем), чем в окружающей фотосфере. Поэтому солнечные пятна кажутся относительно более темными. Эффект охлаждения вызывается наличием сильного магнитного поля, сконцентрированного в зоне пятна. Магнитное поле препятствует образованию потоков газа, которые переносят к поверхности Солнца горячее вещество из нижележащих слоев.

Солнечные пятна формируются там, где магнитное поле Солнца имеет большую вертикальную компоненту. Возникая из пор, через 20 – 30 секунд пора развивается в круглое темное пятно с резкой границей, диаметр которого постепенно увеличивается вплоть до 100 тыс. км (самые маленькие 1000-2000 км) в поперечнике, существуют в среднем 10-20 суток. Пятно состоит из центральной части - тени (ядра) и окружающей ее в большинстве случаев более светлой полутени, имеющую волокнистую структуру. Тень пятна в среднем занимает 15% - 25% от его общей площади. В тени пятен, как правило, наблюдаются небольшие яркие точки диаметром 100-150 км. Они существуют до трех часов и значительно горячее остального вещества ядра. В тени среднего по размеру пятна одновременно появляется примерно 20 ярких точек. Они свидетельствуют о неоднородности магнитного поля ядра пятна. Наличие полутени служит признаком большей устойчивости пятна. Нередко встречаются и солнечные пятна без полутени. Обычно они существуют немногим более одних суток и в течение нескольких часов остаются неизменными. Полутень состоит из тонких длинных сегментов. Все явления сопровождаются плавным увеличением напряженности магнитного поля, которое в центре крупных пятен достигает нескольких тысяч эрстед (до 4 кЭ). Центральная часть пятна только кажется черной из-за большей яркости окружающей фотосферы. На самом деле в центре пятна яркость меньше яркости окружающей фотосферы всего лишь в 2 – 3 раза, а яркость полутени составляет примерно три четверти от яркости фотосферы. Температура в пятне примерно на 1000 К меньше, чем температура фотосферы. Понижение температуры в пятне объясняется локальным усилением магнитного поля.

Среднее годовое число солнечных пятен изменяется с 11-летним периодом. Обычно, пятна возникают по несколько штук и занимают небольшую по площади область, вытянутую вдоль экватора – группа пятен. Два пятна, как правило, появляются на западном и восточном краях активной области, где сильнее других развиваются. Эти пятна будут в группе главными. Их называют ведущим (головным или западным) и ведомым (хвостовым или восточным). К ним примыкают более мелкие пятна. Магнитные поля этих пятен имеют противоположенную полярность. Таково устройство наиболее распространенного типа групп пятен.

Влияние роста числа пятен на Солнце на состояние магнитосферы Земли мы изучали, используя информацию, которую можно найти на официальном сайте телескопа ТЕСИС.



Рис 1.1. ТЕСИС

ТЕСИС – это комплекс космических телескопов, разработанный в Лаборатории рентгеновской астрономии Солнца Физического института Российской Академии наук (ФИАН) для исследования структуры и динамики солнечной короны с пространственным разрешением до 2 угловых секунд и временным разрешением менее 30 секунд. В состав ТЕСИС также входит солнечный спектрофотометр Сфинкс (SphinX; Solar Photometer In X-rays), созданный в Центре космических исследований Польской Академии наук (Space Research Centre, Polish Academy of Sciences, Wroclaw) .ТЕСИС установлен на борту российского спутника КОРОНАС-ФОТОН (последнего из трех аппаратов программы космических исследований КОРОНАС), запуск которого состоялся 30 января 2009 года с космодрома Плесецк Архангельской области. Гарантийный срок работы спутника и его научной аппаратуры составляет 3 года. За это время комплексом телескопов ТЕСИС будет получено не менее миллиона новых изображений солнечной короны, солнечных вспышек, выбросов корональной массы и иных явлений, а также записано более 200 часов видематериалов. Значительная часть полученной информации доступна для просмотра и анализа специалистам в области физики Солнца и любителям астрономии через ежедневно обновляемые каталоги и галереи изображений. Среди научных задач ТЕСИС мониторинг и регистрация солнечных вспышек, исследование механизмов их возникновения и особенностей развития, разработка методов раннего прогнозирования магнитных бурь и возмущений в земной магнитосфере.

1.2. Анализ солнечной активности по числу Вольфа

Наиболее показательной характеристикой интенсивности активности Солнца, предложенной Рудольфом Вольфом в 1849 году, являются числа Вольфа или, так называемые, цюрихские числа солнечных пятен. Для определения числа Вольфа достаточно подсчитать количество солнечных пятен f и их групп g на видимом в данный момент диске Солнца.. По результатам подсчета вычисляется число Вольфа:

W = 10g + f.

Например, если число групп пятен g = 10 и число пятен N = 90, то число Вольфа W = 10g + N = 190.

В течение двух месяцев – сентябрь и октябрь 2011 года – мы следили по фотографиям фотосферы и хромосферы Солнца за тем, как изменялось число групп пятен и количество пятен в группах.

Фотосфера Солнца – это самый глубокий и плотный слой атмосферы Солнца. Она имеет толщину около 200-300 км, плотность вещества в ней около 10-5 кг/м3. Температура фотосферы растет с глубиной и в среднем составляет 6000 К. Именно эта температура принимается за температуру поверхности Солнца. Хромосфера Солнца – внешняя оболочка Солнца, толщиной около 10 000 км, окружающая фотосферу.[1]

Ежедневный мониторинг активности Солнца можно найти в папке «Пятна на Солнце» на сайте космической обсерватории ТЕСИС. Например, так выглядели фотографии хромосферы и фотосферы Солнца 01.09.11 «Рис. 1.2».



Рис. 1.2. Фотографии хромосферы и фотосферы Солнца 01.09.11

В течение двух месяцев для каждого дня мы сделали расчет общего числа групп и количества пятен в них, чтобы вычислить число Вольфа. Результаты исследования и вычислений занесли в таблицы в приложениях А и Б.

Для большей наглядности изменения числа Вольфа по датам мы построили графики, которые можно видеть на рисунках 1.3 и 1.4.



Рис. 1.3. График изменения числа Вольфа по датам в сентябре



Рис. 1.4.. График изменения числа Вольфа по датам в октябре


Из графиков видно, что максимум активности в сентябре приходится на 4, 5,17 сентября, а в октябре – на 22 октября.

Затем мы нашли среднемесячное число Вольфа. В сентябре оно составило 107, 96, а в октябре – 116, 09, что говорит о повышении уровня солнечной активности в октябре по сравнению с сентябрем.

1.3. Наблюдение за поведением групп пятен

На сайте института прикладной геофизики имени академика Е.К.Федорова мы нашли фотографии хромосферы Солнца с обозначением номеров групп. По этим фотографиям, их можно увидеть в приложении В, мы провели наблюдения за поведением групп пятен №1283 и №1289 в сентябре. Именно эти группы отличались продолжительностью своего существования и большим количеством пятен в них.

Таблица 1.1

Дата

Количество пятен в группе №1283

Количество пятен в группе №1289

1

2

-

2

10

-

3

11

-

4

21

-

5

21

-

6

29

-

7

23

1

8

14

3

9

12

4

10

12

6

11

7

11

12

2

16

13

-

6

14

-

10

15

-

9

16

-

5

17

-

5

18

-

5

19

-

4

20

-

1

21

-

-


Изучение фотографий позволяет увидеть, как группа пятен № 1283 1сентября появляется на восточном крае солнечного диска и постепенно перемещается слева направо к западному краю и полностью исчезает 13 сентября. Количество пятен в группе постепенно изменяется, достигая максимума- 29 - 6 сентября. Другая группа пятен №1289 появляется на диске 7 сентября и максимальное количество пятен в ней -16. Количество пятен говорит об активности данной области солнечной поверхности. Можно также заметить, что время жизни группы № 1289 – 14 дней.


  1   2   3   4   5

Похожие:

Тезисы влияние роста числа пятен на солнце на магнитосферу земли iconТезисы докладов
Солнца – от оптики до гамма. Наблюдения и связанные с ними новые результаты относятся к глобальным колебаниям Солнца, активным областям...
Тезисы влияние роста числа пятен на солнце на магнитосферу земли iconВлияние недостатка воды на растение 4 влияние перегрева на физиологические процессы 5
Для развития растений существен­но, чтобы осадки относительно равномерно распределялись во время периодов активного роста. Однако...
Тезисы влияние роста числа пятен на солнце на магнитосферу земли iconРеферат Отчет 51 с., 1 ч., 21 рис., 9 табл., 75 источников
Глонасс измерений, оценки суточных вариаций параметров вращения Земли, оценки точности представления геопотенциала ограниченным числом...
Тезисы влияние роста числа пятен на солнце на магнитосферу земли iconВлияние стимулятора роста «эпин» на прорастание семян и рост сеянцев ели корейской

Тезисы влияние роста числа пятен на солнце на магнитосферу земли iconПрограмма вступительных испытаний
Натуральные числа. Признаки делимости. Нок и нод. Рациональные числа. Действительные числа. Арифметические операции с действительными...
Тезисы влияние роста числа пятен на солнце на магнитосферу земли iconНепрошеные гости: влияние усиленного бактериального роста в тонком кишечнике на состояние питания
Синдром усиленного бактериального роста в тонком кишечнике (small intestinal bacterial overgrowth sibo) – причина нарушения питания,...
Тезисы влияние роста числа пятен на солнце на магнитосферу земли iconПредставлен перечень выдающихся личностей, оказавших влияние на формирование правового сознания и общественную мысль. Тех для кого, права человека являлись
Выдающиеся русские и зарубежные мыслители, политики, государственные общественно-политические деятели, философы, правители земли...
Тезисы влияние роста числа пятен на солнце на магнитосферу земли iconЛукша модель сбалансированного роста с учетом интеллектуальных ресурсов и ее приложение к проблеме экономического роста в РФ специализация
Проблема роста в социально-экономической системе и структурной экономической политики 15
Тезисы влияние роста числа пятен на солнце на магнитосферу земли iconТезисы выступлений на IV международном форуме «Мир мостов-2007»
Ассоциации мостовых и дорожных инженеров федеральной земли Берлин-Бранденбург (фрг)
Тезисы влияние роста числа пятен на солнце на магнитосферу земли iconТезисы «Оранжевое солнце»
На протяжении тысячелетий сумки видоизменялись и приобретали новые функции. Появились плетеные, ткани и даже кованные сумки: сумки...
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib.znate.ru 2014
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница