Солнечное излучение и влияние его на землю. Онлайн изображения Солнца со спутника SOHO
Таня Сорокина
Конспект прогулки «Наблюдение за солнцем» (средняя группа)
Педагогическая цель : дать детям понятие о роли солнца в жизни всего живого; развивать познавательные интересы, устойчивое внимание, наблюдательность ; воспитывать любовь к природе; развивать логическое мышление, умение замечать непоследовательность в суждениях; учить выполнять определенные правила.
Целевые ориентиры образования : проявляет интерес к природным объектам; инициативен в беседе, отвечает на вопросы, задает встречные; внимательно слушает взрослого; понимает слова, обозначающие свойства предметов и способы их обследования; проявляет стремление к трудовым действиям, активность в процессе игры.
Осваиваемые образовательные области : «Социально-коммуникативное развитие» , «Познавательное развитие» , «Речевое развитие» , «Художественно-эстетическое развитие» .
Виды детской деятельности : игровая, двигательная, коммуникативная, трудовая, познавательная.
Средства реализации : зеркальце, совки, лопатки, колокольчик.
Организационная структура прогулки .
1. Наблюдение за солнцем .
Весной солнце пригревает , солнечных дней становится больше, светит солнце ярко- дети одевают одежду полегшее чем зимой. Сравните. Где солнце бывает утром и где вечером. Опишите солнце , какое оно. (Теплое, ласковое, оранжевое, круглое, весеннее)
Приметы : утренняя заря золотистая, солнце показалось не из-за туч- к хорошей погоде; солнце в туман садится- к дождю.
Поговорки и пословицы : худо весне- когда солнца нету .
Раньше всех на свете солнце встало , Если вдруг найдешь его в лесу ты,
А как встало, принялось за дело : Не буди : у солнца сон –минуты ,
Обошло всю землю, и устало, Не шуми : весь день оно трудилось
Отдыхать за темным лесом село Ю. Марцинкявичюс
Загадка. Доброе, хорошее на людей глядит. А людям на себя глядеть не велит. (солнце )
Я всегда со светом дружен, если солнышко везде , я от зеркала, от лужи пробегаю по стене? (солнечный зайчик )
Кто входит в окно и не ломает его (солнечный зайчик ) , показать солнечный зайчик при помощи зеркальца.
2. Беседа по вопросам :
Как можно охарактеризовать погоду?
Всегда ли солнце находится на одном месте на небе?
Что можно увидеть на небе днем?
Что можно увидеть на небе ночью?
Как можно проследить путь солнца ?
Во что весной могут играть дети?
3. Игровая деятельность.
Игра малой подвижности «Найди и промолчи»
Ход игры : дети находятся в одной стороне веранды, отвернувшись и закрыв глаза. Водящий кладет предмет, не закрывая его, на заметное место. После разрешения водящего дети открывают глаза и ходят по веранде, разыскивая данный предмет.
4. Дидактическая игра «Так бывает или нет?»
Ход игры : Воспитатель объясняет правила игры : «Сейчас я буду вам о чем-то рассказывать. В моем рассказе вы должны заметить то, чего не бывает.
«Весной, когда солнце ярко светило мы с детьми вышли на прогулку . Сделали из снега горку и стали с нее кататься.»
«Наступила весна, все птицы улетели на юг. Медведь залез в свою берлогу и решил проспать всю весну.»
5. Трудовые поручения.
Раскидывания снега для быстрого таяния. Протереть пыль на кукольной мебели.
Самостоятельная деятельность детей.
Публикации по теме:
График проведения прогулки (средняя группа) День недели Понедельник УТРО 1. Наблюдение за живой природой. 2. Подвижные игры с мячом. 3. Труд в природе. 4. Индивидуальная работа по.
B]Цель: закрепить представление детей о характерных признаках осени и осенних явлениях. Задачи: Образовательные – учить детей называть.
Наблюдение на прогулке в феврале (средняя группа) Февраль. 1. Наблюдение за зимующими птицами - рассмотреть голубя. Определить общую форму, цвет, оперение. Отметить что у голубя красные.
ООД по экологическому образованию «Наблюдение за попугаем» (средняя группа) Программное содержание: 1. Уточнить представления детей о характерных особенностях внешнего образа попугая (овальное туловище, особенности.
Конспект осенней прогулки «Наблюдение за насекомыми» Цель: продолжить знакомство с разнообразием видов насекомых, систематизировать.
Лето! Это удивительная пора в природе, когда красоту можно увидеть на каждом шагу. Нужно только не упустить увлекательные моменты,.
Прогулка
Зима.
Наблюдение за солнцем.
Цель: Продолжать знакомство с природными явлениями. Уточнить знания детей о том, что зимой солнце светит и совсем не греет. На небе часто появляются тучи, прячут солнце. Оно почти не появляется на небе. Дать понятие о признаках зимы. Способствовать длительному пребыванию детей на свежем воздухе, даже когда холодно и морозно. Поддерживать радостное настроение.
Самостоятельная деятельность детей: вынести совочки, формочки, ведёрки, лопаточки для игры со снегом. Предложить детям сделать из снега пирожные, мороженое. Вынести санки, ледянки для катания по дорожкам и с горки.
Исследовательская деятельность.
Цель: Показать детям, что вода в бутылке, которая находится под снегом, замерзает медленнее, чем вода в бутылке, которая находится на снегу.
Воспитатель: Ребята, у меня две бутылки с водой. Одну бутылку мы поставим на снег, а другую – зароем в снег. Понаблюдаем, где вода замерзает быстрее.
Наблюдение за солнцем.
Вопросы:
1. Какой сегодня день: солнечный или пасмурный?
2. Как вы узнали, что день сегодня ясный?
3. Посмотрите, ребята, на небо. Что вы видите? (Солнце еле видно из-за облаков).
4. В каком месте поднимается солнце?
5. Какое солнце? (Круглое, бледное, не очень большое).
6. На что солнце похоже? (На шар).
7. Какая сегодня погода? (Прохладная).
8. Как греет солнце? (Солнце светит, но совсем не греет).
Художественное слово:
Солнышко ясное, нарядись,
Солнышко красное, покажись,
Платье алое надень,
Подари нам красный день!
А. Прокофьев.
Дидактическая игра «Угостим солнышко пирожным»:
Цель: Продолжать учить детей лепить из снега с помощью формочек пирожное. Воспитывать доброжелательное отношение к другим. Вызвать желание делать приятное другим.
Расчистка дорожек на участке.
Цель: Продолжать воспитывать у детей желание участвовать в труде, оказывать помощь взрослым. Приучать соблюдать чистоту и порядок на участке, побуждать. Учить детей работать сообща, получать радость от выполненного труда и его результата.
Воспитатель: Ребята, дворник у нас старенький и не успевает убрать снег на участках. Ему очень трудно сгибаться и большой лопатой сгребать снег, расчищать дорожки от снега – посмотрите, как его много на нашем участке. Погода постаралась и навалила очень много снега. Давайте поможем дворнику расчистить дорожки от снега. Вы у меня сильные и быстрые. Снег будем складывать возле деревьев. А почему, как вы думаете? Деревьям зимой холодно, корни у них плохо укрыты снегом. Вы уже знаете, что под снегом теплее. И если мы корни деревьев укроем снегом, то они не замёрзнут.
Подвижная игра: «Подари снежок солнышку».
Цель: Учить правилам очерёдности в игре, требующим одинаковых действий с одним общим предметом. Развивать меткость. Учить попадать в цель.
Вынести корзину, слепить снежки. Бросание снежков в корзину. Кто больше подарит снежков солнышку?
Подвижная игра: «Солнечные зайчики».
Цель: Развивать ловкость. Побуждать к самостоятельным, активным действиям. Вызывать радость от выполненных действий.
Воспитатель: Ребята, посмотрите, какие красивые солнечные зайчики. Они хотят с вами поиграть.
Воспитатель зеркальцем делает солнечных зайчиков.
Воспитатель:
Скачут побегайчики –
Солнечные зайчики.
Мы зовём их, не идут,
Были тут – и нет их тут.
Прыг, прыг по углам…
Где же зайчики? Ушли.
Вы нигде их не нашли?
А. Бродский
Поманите пальчиком
И ловите зайчиков.
Дети пытаются поймать «зайчиков».
Задачи приоритетной образовательной области:
«Познавательное развитие» – развитие интересов детей, любознательности и познавательной мотивации; формирование познавательных действий и первичных представлений об объектах окружающего мира, их свойствах и отношениях (зима и ее признаки; свойства снега и льда); развитие познавательно – исследовательской деятельности через экспериментирование.
Образовательные задачи в интеграции образовательных областей:
«Речевое развитие» - обогащение активного словаря (снег хрустящий, скрипучий, пушистый, искрящийся, блестящий, белый, холодный; лед скользкий, гладкий; приглашение); развитие связной, грамматически правильной речи.
«Физическое развитие» - приобретение опыта двигательной деятельности, направленной на развитие координации движений, крупной и мелкой моторики рук, выполнение основных движений; формирование полезных привычек (навыки самообслуживания).
«Познавательное развитие» - формирование первичных представлений об объектах окружающего мира, их свойствах и отношениях: обогащение и систематизация представлений детей о свойствах льда и снега; обобщение представлений детей о признаках зимы (зимой идет снег; солнце светит, но не греет; деревья стоят без листьев; на улице холодно; люди тепло одеты; зимой бывает лед; лед – это замерзшая вода); развитие интересов детей, любознательности и познавательной мотивации.
Конспект занятия "О золотой рыбке и о разнообразии аквариумных рыб" для детей младшего дошкольного возраста
Цель: дать детям общее представление о золотой рыбке, о разнообразии аквариумных рыб; уточнить и закрепить их знания о внешних признаках рыб, использовать модели, закрепить знание моделей, умение пользоваться ими при сравнении; учить отличать карасика от золотой рыбки по характерным признакам (окраске, величине); активизировать словарь детей: аквариум, плавники, плавает, хватает корм.
Непосредственно образовательная деятельность во
второй младшей группе «В гости к нам пришел Снеговик»
Интеграция образовательных областей:
Познание: поощрять исследовательский интерес, расширять представления о характерных особенностях зимней природы (холодно, идет снег).
Коммуникация: помогать детям, доброжелательно общаться друг с другом, продолжать расширять и активизировать словарный запас детей.
Социализация: создавать ситуации, способствующие формированию внимательного, заботливого отношения к окружающим.
Труд: формировать бережное отношение к собственным поделкам и поделкам сверстников; побуждать рассказывать о них.
Безопасность: формировать представления о том, что следует одеваться по погоде. Продолжать знакомить детей с элементарными правилами поведения в детском саду.
Конспект занятия "Вода - начало всех начал"
Цель: обобщить знания детей о воде: состояниях и свойствах воды, о круговороте воды в природе, ее значении в жизни растений, животных и человека.
Прогулка
Весна.
Наблюдение за солнцем.
Цель: Продолжать учить детей замечать и называть состояние погоды: светит солнце. Уточнить знания детей о том, что весной солнце светит ярко, начинает припекать. Учить устанавливать причинно-следственную связь: светит солнце – становится теплее. Поддерживать радостное, благодатное, доброе настроение. Способствовать длительному пребыванию детей на свежем воздухе.
Наблюдение за солнцем.
Конспект прогулки Наблюдения за солнцем осенью
Прогулка
Осень.
Наблюдение за солнцем.
Цель: Уточнить знания детей о том, что осенью солнце светит, но почти не греет. На небе часто появляются тучи, прячут солнце. Способствовать длительному пребыванию детей на свежем воздухе, даже когда облачно. Поддерживать радостное настроение.
Самостоятельная деятельность детей: вынести совочки, формочки, ведёрки, лопаточки для игры с песком. Предложить детям сделать из песка пирожные.
Старшая группа
Сентябрь
Прогулка 1
Наблюдение за сезонными изменениями
Цели:- закреплять знания о взаимосвязи живой и неживой при¬роды;
- учить выделять изменения в жизни растений и живот¬ных в осеннее время;
- формировать представление об осенних месяцах. Ход наблюдения
Воспитатель задает детям вопросы.
♦ Какое сейчас время года?
♦ Как вы догадались, что осень?
♦ Перечислите характерные признаки осени.
♦ Почему осенью стало холоднее?
♦ Что делает человек осенью?
♦ Как приспосабливаются разные животные к жизни в хо¬лодное время года?
Солнце осенью светит не так ярко, часто идут дожди. Ут¬ром бывают заморозки. Птицы собираются в стаи, улетают на юг.
Трудовая деятельность
Уборка участка детского сада от опавших листьев....
Введение
Солнце играет исключительную роль в жизни Земли. Солнце не только источник света и тепла, но и первоначальный источник многих других видов энергии (энергии нефти, угля, воды, ветра).
Всего одна пятисот миллионная часть энергии Солнца достигает нашей планеты. Но даже этих «крох» с солнечного «стола» достаточно, чтобы питать и поддерживать все живое на Земле. Но это еще не все. Если эти «крохи» эффективно использовать, то можно с лихвой удовлетворить энергетические потребности современного общества.
В большинстве книг по астрономии говорится, что Солнце - обычная звезда, «типичный представитель населения космоса». Но на самом ли деле Солнце во всех отношениях обыкновенное небесное тело? По словам астронома Гильермо Гонсалеса, наше Солнце уникально.
Каковы же некоторые особенности нашего Солнца, благодаря которым оно способно поддерживать жизнь?
Немного из истории
Солнце - самое знакомое каждому небесное тело. Солнце всегда привлекало к себе внимание людей, но и сегодня ученым приходится признавать, что Солнце таит в себе немало загадок.
Современному представлению о Солнце предшествовал трудный многовековой путь человека от незнания к знанию, от явления к сущности, от обожествления Солнца к практическому использованию его энергии. Было время, когда люди ничего не знали о размерах Солнца и его температуре, состоянии вещества Солнца и т. д. Не зная о расстоянии до Солнца, древние принимали видимые размеры за действительные. Гераклит, например, полагал, что «Солнце имеет ширину в ступню человеческую», Анаксагор весьма неуверенно допускал, что Солнце может быть большим, чем оно, кажется, и сравнивал его с Пелопоннесским полуостровом. Совершенно неясной оставалась картина физической природы Солнца. Пифагорейцы, например, его относили к планетам и наделяли хрустальной сферой. Один из учеников Пифагора -- Филолай (V в. до н. э.), допускавший мысль о движении Земли, считал, что Солнце не имеет никакого отношения к «центральному огню», вокруг которого оно, по его мнению, само вращается вместе с Землей, Луной и пятью планетами (и вымышленным небесным телом -- «противоземлей») и который остается невидимым для жителей Земли. Следует отметить, что подобные выдуманные представления о движении Земли нельзя смешивать с первыми научными догадками о движении Земли, принадлежащими, по-видимому, Аристарху Самосскому (III в. до н. э.), который впервые дал метод определения сравнительных расстояний до Солнца и Луны. Несмотря на неудовлетворительность полученных результатов (было найдено, что Солнце находится в 19--20 раз дальше от Земли, чем Луна), мировоззренческое и научное значение их очень велико, так как впервые был научно поставлен и отчасти решен вопрос об определении расстояния до Солнца. Без принципиально правильного разрешения этого вопроса не могло быть и речи о выяснении истинных размеров Солнца. Во II в. до н. э. Гиппарх находит, что параллакс Солнца (т. е. угол, под которым с расстояния Солнца виден радиус Земли) равен 3, что соответствует расстоянию до него в 1200 земных радиусов, и это считалось верным, почти восемнадцать веков -- до работ Кеплера, Гевелия, Галлея, Гюйгенса. Последнему (XVII в.) принадлежит наиболее точное определение расстояния до Солнца (160 млн. км). В дальнейшем исследователи отказываются от непосредственного определения параллакса Солнца и применяют косвенные методы. Так, например, довольно точное значение горизонтального параллакса получали из наблюдений Марса в противостоянии или Венеры во время ее прохождения по диску Солнца.
В XX в. успешные измерения солнечного параллакса выполнялись при наблюдениях астероидов. Была достигнута значительная точность в определении параллакса Солнца (р =8",790±0",001). Солнечный параллакс измеряли и разнообразными другими методами, из которых наиболее точными оказались радиолокационные наблюдения Меркурия и Венеры, выполненные советскими и американскими учеными в начале 60-хгодов.
К началу XVII в. относятся знаменитые телескопические наблюдения Галилеем солнечных пятен, его борьба за доказательство того, что пятна находятся на поверхности Солнца. Было открыто вращение Солнца, накоплены данные о ядрах и полутени пятен, обнаружены пятнообразовательные зоны на Солнце. Тем не менее, пятна еще долгое время принимали за вершины гор или продукты вулканических извержений. Более полувека признавалась фантастическая теория Вильяма Гершеля, предложенная им в 1795 г., которая основывалась на подтвердившихся впоследствии представлениях А. Вилсона о том, что пятна -- это углубления в солнечной поверхности. Согласно теории Гершеля, внутреннее ядро Солнца -- холодное, твердое, темное тело, окруженное двумя слоями: облачный внешний слой -- это фотосфера, а внутренний -- играет роль защитного экрана (защищающего ядро от действия огнедышащей фотосферы). Тень пятна -- это просвет холодного ядра Солнца сквозь облачные слои, а полутень -- просветы облачного внутреннего слоя. Гершель сделал следующий общий вывод из своей теории: «С этой новой точки зрения Солнце представляется мне необычно величественной, огромной и яркой планетой; очевидно, это первое или, точнее говоря, единственное первичное тело нашей системы... всего вероятнее, что оно обитаемо, подобно остальным планетам, существами, органы которых приноровлены к особенным условиям, господствующим на этом громадном шаре». Как не похожи эти наивные представления о Солнце на гениальные мысли Ломоносова о природе нашего дневного светила.
Сейчас ученые изучают природу Солнца, выясняют его влияние на Землю, работают над проблемой практического применения неиссякаемой солнечной энергии. Важно и то, что Солнце -- ближайшая к нам звезда, единственная звезда в Солнечной, системе. Поэтому, изучая Солнце, мы узнаем о многих явлениях и процессах, присущих звездам и недоступных детальному наблюдению из-за огромной удаленности звезд.
Солнце, как небесное тело
Солнце -- центральное тело Солнечной системы -- представляет собой очень горячий плазменный шар. Солнце -- ближайшая к Земле звезда. Свет от него доходит до нас за 8? мин.
Мощность излучения Солнца очень велика: она равна 3,8*10 20 МВт. На Землю попадает ничтожная часть солнечной энергии, составляющая около половины миллиардной доли. Она поддерживает в газообразном состоянии земную атмосферу, постоянно нагревает сушу и водоемы, дает энергию ветрам и водопадам, обеспечивает жизнедеятельность животных и растений. Часть солнечной энергии запасена в недрах Земли в виде каменного угля, нефти и других полезных ископаемых.
Видимый с Земли диаметр Солнца составляет около 0,5°, расстояние до него в 107 раз превышает его диаметр. Следовательно, диаметр Солнца равен 1 392 000 км, что в 109 раз больше земного диаметра.
Если сравнить несколько последовательных фотографий Солнца, то можно заметить, как меняется положение деталей, например пятен на диске. Это происходит из-за вращения Солнца. Солнце вращается не как твердое тело. Пятна, находящиеся вблизи экватора Солнца, опережают пятна, расположенные в средних широтах. Следовательно, скорости вращения разных слоев Солнца различны: точки экваториальной области Солнца имеют не только наибольшие линейные, но и наибольшие угловые скорости. Период вращения экваториальных областей Солнца 25 земных суток, а полярных -- более 30.
Солнце представляет собой сферически симметричное тело, находящееся в равновесии. Всюду на одинаковых расстояниях от центра этого шара физические условия одинаковы, но они заметно меняются по мере приближения к центру. Плотность и давление быстро нарастают вглубь, где газ сильнее сжат давлением вышележащих слоев. Следовательно, температура также растет по мере приближения к центру. В зависимости от изменения физических условий Солнце можно разделить на несколько концентрических слоев, постепенно переходящих друг в друга.
В центре Солнца температура составляет 15 млн. градусов, а давление превышает сотни миллиардов атмосфер. Газ сжат здесь до плотности около 1,5*105 кг/м 3 . Почти вся энергия Солнца генерируется в центральной области с радиусом примерно в? солнечного. Через слои, окружающие центральную часть, эта энергия передается наружу. На протяжении последней трети радиуса находится конвективная зона. Причина возникновения перемешивания (конвекции) в наружных слоях Солнца та же, что и в кипящем чайнике: количество энергии, поступающее от нагревателя, гораздо больше того, которое отводится теплопроводностью. Поэтому вещество вынужденно приходит в движение и начинает само переносить тепло.
Все рассмотренные выше слои Солнца фактически не наблюдаемы. Об их существовании известно либо из теоретических расчетов, либо на основании косвенных данных. Над конвективной зоной располагаются непосредственно наблюдаемые слои Солнца, называемые его атмосферой. Они лучше изучены, так как об их свойствах можно судить из наблюдений.
Солнечная атмосфера также состоит из нескольких различных слоев. Самый глубокий и тонкий из них -- фотосфера, непосредственно наблюдаемая в видимом непрерывном спектре. Фотосфера -- «светящаяся сфера» Солнца -- самый нижний слой его атмосферы, излучающий львиную долю поступающей от Солнца энергии. Толщина фотосферы около 300 км. Чем глубже слои фотосферы, тем они горячее. Во внешних, более холодных слоях фотосферы на фоне непрерывного спектра образуются фраунгоферовы линии поглощения.
Исследование фраунгоферовых линий позволяет определить химический состав атмосферы Солнца. На Солнце обнаружено более 70 химических элементов. Никаких «неземных» элементов Солнце не содержит. Самые распространенные элементы на Солнце -- водород (около 70% всей массы Солнца) и гелий (29%).
Во время наибольшего спокойствия земной атмосферы в телескоп можно наблюдать характерную зернистую структуру фотосферы. Чередование маленьких светлых пятнышек -- гранул -- размером около 1000 км, окруженных темными промежутками, создает впечатление ячеистой структуры -- грануляции. Возникновение грануляции связано с происходящей под фотосферой конвекцией. Отдельные гранулы на несколько сотен градусов горячее окружающего их газа, и в течение нескольких минут их распределение по диску Солнца меняется. Спектральные изменения свидетельствуют о движении газа в гранулах, похожих на конвективные: в гранулах газ поднимается, а между ними -- опускается.
Эти движения газов порождают в солнечной атмосфере акустические волны, подобные звуковым волнам в воздухе.
Распространяясь в верхние слои солнечной атмосферы, волны, возникшие в конвективной зоне и в фотосфере, передают им часть механической энергии конвективных движений и производят нагревание газов последующих слоев атмосферы Солнца -- хромосферы и короны. В результате верхние слои фотосферы с температурой около 4500 К оказываются самыми «холодными» на Солнце. Как вглубь, так и вверх от них температура газов быстро растет.
Расположенный над фотосферой слой, называемый хромосферой, во время полных солнечных затмений в те минуты, когда Луна полностью закрывает фотосферу, виден как розовое кольцо, окружающее темный диск. На краю хромосферы наблюдаются выступающие как бы язычки пламени -- хромосферные спикулы, представляющие собою вытянутые столбики из уплотненного газа. Тогда же можно наблюдать и спектр хромосферы, так называемый спектр вспышки. Он состоит из ярких эмиссионных линий водорода, гелия, ионизованного кальция и других элементов, которые внезапно вспыхивают во время полной фазы затмения. Выделяя излучение Солнца в этих линиях, можно получить в них его изображение. В приложении приведена фотография участка Солнца, полученная в лучах водорода (красная спектральная линия с длиной волн 656,3 нм). Для излучения в этой длине волны хромосферы непрозрачна, а потому излучение глубже расположенной фотосферы на снимке отсутствует.
Хромосфера отличается от фотосферы значительно более неправильной неоднородной структурой. Заметно два типа неоднородностей -- яркие и темные. По своим размерам они превышают фотосферные гранулы. В целом распределение неоднородностей образует так называемую хромосферную сетку, особенно хорошо заметную в линии ионизованного кальция. Как и грануляция, она является следствием движений газов в подфотосферной конвективной зоне, только происходящих в более крупных масштабах. Температура в хромосфере быстро растет, достигая в верхних ее слоях десятков тысяч градусов.
Самая внешняя и очень разреженная часть солнечной атмосферы -- корона, прослеживающаяся от солнечного лимба до расстояний в десятки солнечных радиусов. Она имеет температуру около миллиона градусов. Корону можно видеть только во время полного солнечного затмения либо с помощью коронографа.
Вся солнечная атмосфера постоянно колеблется. В ней распространяются как вертикальные, так и горизонтальные волны с длинами в несколько тысяч километров. Колебания носят резонансный характер и происходят с периодом около 5 мин.
В возникновении явлений, происходящих на Солнце, большую роль играют магнитные поля. Вещество на Солнце всюду представляет собой намагниченную плазму. Иногда в отдельных областях напряженность магнитного поля быстро и сильно возрастает. Этот процесс сопровождается возникновением целого комплекса явлений солнечной активности в различных слоях солнечной атмосферы. К ним относятся факелы и пятна в фотосфере, флоккулы в хромосфере, протуберанцы в короне. Наиболее замечательным явлением, охватывающим все слои солнечной атмосферы и зарождающимся в хромосфере, являются солнечные вспышки.
В ходе наблюдений ученые выяснили, что Солнце -- мощный источник радиоизлучения. В межпланетное пространство проникают радиоволны, которые излучает хромосфера (сантиметровые волны) и корона (дециметровые и метровые волны).
Радиоизлучение Солнца имеет две составляющие -- постоянную и переменную (всплески, «шумовые бури»). Во время сильных солнечных вспышек радиоизлучение Солнца возрастает в тысячи и даже миллионы раз по сравнению с радиоизлучением спокойного Солнца. Это радиоизлучение имеет нетепловую природу.
Рентгеновские лучи исходят в основном от верхних слоев хромосферы и короны. Особенно сильным излучение бывает в годы максимума солнечной активности.
Солнце излучает не только свет, тепло и все другие виды электромагнитного излучения. Оно также является источником постоянного потока частиц -- корпускул. Нейтрино, электроны, протоны, альфа-частицы, а также более тяжелые атомные ядра все вместе составляют корпускулярное излучение Солнца. Значительная часть этого излучения представляет собой более или менее непрерывное истечение плазмы -- солнечный ветер, являющийся продолжением внешних слоев солнечной атмосферы -- солнечной короны. На фоне этого постоянно дующего плазменного ветра отдельные области на Солнце являются источниками более направленных, усиленных, так называемых корпускулярных потоков. Скорее всего они связаны с особыми областями солнечной короны -- коронарными дырами, а также, возможно, с долгоживущими активными областями на Солнце. Наконец, с солнечными вспышками связаны наиболее мощные кратковременные потоки частиц, главным образом электронов и протонов. В результате наиболее мощных вспышек частицы могут приобретать скорости, составляющие заметную долю скорости света. Частицы с такими большими энергиями называются солнечными космическими лучами.
Солнечное корпускулярное излучение оказывает сильное влияние на Землю, и прежде всего на верхние слои ее атмосферы и магнитное поле, вызывая множество интересных геофизических явлений.
Приборы наблюдения за Солнцем
Для наблюдений Солнца используются специальные инструменты, называемые солнечными телескопами. Мощность излучения, приходящего от Солнца, в сотни миллиардов раз больше, чем от самых ярких звезд, поэтому в солнечных телескопах используют объективы с диаметрами не более метра, но и в этом случае большое количество света позволяет использовать сильное увеличение и работать, таким образом, с изображениями Солнца диаметром до 1 м. Для этого телескоп должен быть длиннофокусным. У крупнейших солнечных телескопов фокусное расстояние объективов достигает сотни метров. Такие длинные инструменты невозможно монтировать на параллактических установках, и обычно их делают неподвижными. Чтобы направить лучи Солнца в неподвижно расположенный солнечный телескоп, пользуются системой двух зеркал, одно из которых неподвижно, а второе, называемое целостатом, вращается так, чтобы скомпенсировать видимое суточное перемещение Солнца по небу. Сам телескоп располагают либо вертикально (башенный солнечный телескоп), либо горизонтально (горизонтальный солнечный телескоп). Удобство неподвижного расположения телескопа заключается еще и в том, что можно использовать большие приборы для анализа солнечного излучения (спектрографы, увеличительные камеры, различного типа светофильтры).
Помимо башенных и горизонтальных телескопов для наблюдений Солнца могут быть использованы обычные небольшие телескопы с диаметром объектива не более 20-40 см. Они должны быть снабжены специальными увеличительными системами, светофильтрами и камерами с затворами, обеспечивающими короткие экспозиции.
Для наблюдения солнечной короны применяют коронограф, позволяющий выделять слабое излучение короны на фоне яркого околосолнечного ореола, вызванного рассеянием фотосферного света в земной атмосфере. По своей сути это обычный рефрактор, в котором рассеянный свет сильно ослабляется благодаря тщательному подбору высококачественных сортов стекла, высокому классу их обработки, специальной оптической схеме, устраняющей большую часть рассеянного света, и применению узкополосных светофильтров.
Для изучения солнечного спектра помимо обычных спектрографов широко используются специальные приборы -- спектрогелиографы и спектрогелиоскопы, позволяющие получить монохроматическое изображение Солнца в любой длине волны.
Эврика! Спустя несколько десятилетий, озадачиваясь тем, как солнечное ядро вращается и вращается ли оно быстрее поверхности, астрономы нашли способ измерить его вращение.
Наша звезда, Солнце, не является твердым телом, это огромный, блестящий шар газа. Астрономы давно знают, что оно не вращается, как единое целое. Они, например, знали, что газы во внешних слоях Солнца движутся с разными скоростями в зависимости от их широты, причем экватор вращается быстрее, чем более высокие широты.
Вращение внешних слоев Солнца колеблется от 25 дней на экваторе до 35 дней на полюсах. Но что о солнечном ядре? На протяжении десятилетий ученые подозревали, что сердцевина движется быстрее поверхности, но до сих пор измерение не было возможным.
Теперь международная команда астрономов, использующая данные от космического корабля, называемого Солнечной и Гелиосферной обсерваторией (SOHO), измерила вращение ядра Солнца и обнаружила, что она вращается почти в четыре раза быстрее, чем поверхность. Исследователи заявили, что ядро Солнца делает один оборот за земную неделю. Исследование опубликовано 1 августа 2017 года в рецензируемом журнале Astronomy and Astrophysics.
Эти исследователи во главе с астрономом Эриком Фоссатом из Обсерватории в Ницце, Франция, изучали акустические волны, по существу звуковые волны, в атмосфере Солнца. Это продольные волны; То есть волны имеют такое же направление вибрации, как и их направление движения, и они движутся со скоростью звука. В заявлении Европейского космического агентства было разъяснено больше:.
«Подобно тому, как сейсмология раскрывает внутреннюю структуру Земли, в которой через нее проходят волны, вызванные землетрясениями, физики используют «гелиосейсмологию» для исследования солнечной структуры, изучая звуковые волны, отражающиеся через нее.
На Земле обычно одно событие отвечает за генерирование сейсмических волн в данный момент времени, но Солнце непрерывно «звонит» из-за конвективных движений внутри гигантского газообразного тела. Высокочастотные волны, известные как волны давления (или р-волны), легко обнаруживаются как поверхностные колебания из-за звуковых волн, грохочущих через верхние слои Солнца.
Они проходят очень быстро через более глубокие слои и поэтому не чувствительны к вращению ядра Солнца. Напротив, низкочастотные гравитационные волны (g-волны), которые представляют колебания глубокой внутренней солнечной структуры, не имеют четкой сигнатуры на поверхности и, следовательно, представляют собой проблему для непосредственного обнаружения».
Ученые искали эти неуловимые гравитационные волны на Солнце уже более 40 лет, говорится в заявлении ЕКА, и хотя ранее проскальзывали намеки на обнаружение, но ни один из них не подтвердился. Это новое исследование представляет собой успех ученых в том, что он однозначно извлекает подпись гравитационных волн и, таким образом, способен измерять скорость вращения ядра Солнца.
Эрик Фоссат сказал:
«Низкочастотные гравитационные волны были обнаружены в других звездах, и теперь благодаря SOHO мы, наконец, нашли убедительное доказательство их в нашей собственной звезде. Очень важно видеть их в ядре нашего Солнца, чтобы получить первое косвенное измерение его скорости вращения. Но, несмотря на то, что этот многолетний поиск завершен, теперь начинается новое этап солнечной физики».
Новое измерение вращения ядра Солнца может дать ключ к тому, как оно сформировалось. По словам исследователя, после образования Солнца солнечный ветер, вероятно, замедлил вращение внешней части Солнца. Вращение может также влиять на солнечные пятна, которые движутся по поверхности Солнца вместе с вращением его внешних газов.
нравится(3 ) не нравится(0 )
История наблюдений за Солнцем
С самых ранних времён человечество отмечало важную роль Солнца -- яркого диска на небе, несущего свет и тепло. Во многих доисторических и античных культурах Солнце почиталось как божество. Культ Солнца занимал важное место в религиях цивилизаций Египта, инков, ацтеков. Многие древние памятники связаны с Солнцем: например, мегалиты, точно отмечают положение летнего солнечного солнцестояния (одни из крупнейших мегалитов такого рода находятся в Набта-Плайя (Египет) и в Стоунхендже (Англия)), пирамиды в Чичен-Ице (Мексика) построены таким образом, чтобы тень от земли скользила по пирамиде в дни весеннего и осеннего равноденствий, и т. д. Древнегреческие астрономы, наблюдая видимое годовое движение Солнца вдоль эклиптики, считали Солнце одной из семи планет (от др.-греч. ?уф?с рлбнЮфзт -- блуждающая звезда). В некоторых языках Солнцу, наравне с планетами, посвящён день недели.
Развитие современного научного понимания
Одним из первых попытался взглянуть на Солнце с научной точки зрения греческий философ Анаксагор. Он говорил, что Солнце -- это не колесница Гелиоса, как учила греческая мифология, а гигантский, «размерами больше, чем Пелопоннес», раскалённый металлический шар. За это еретическое учение он был брошен в тюрьму, приговорён к смерти, и освобождён только из-за вмешательства Перикла.
Идея о том, что Солнце -- это центр, вокруг которого обращаются планеты, высказывалась Аристархом Самосским и древнеиндийскими учёными (см. Гелиоцентризм). Эта теория была возрождена Коперником в XVI веке.
Первым расстояние от Земли до Солнца пытался измерить Аристарх Самосский. По Аристарху, расстояние до Солнца в 18 раз больше расстояния до Луны. (На самом деле расстояние до Солнца в 394 раза больше расстояния до Луны. А вот расстояние до Луны в античности было определено весьма точно.)
Китайские астрономы в течение столетий, со времён династии Хань, наблюдали солнечные пятна. Однако европейские исследователи обратили на них внимание только в начале XVII века, после изобретения телескопа, который позволил Галилею, Томасу Хэрриоту и другим учёным рассмотреть солнечные пятна. Галилей, насколько нам известно, первым среди исследователей западного мира описал пятна на Солнце. При этом, однако, он полагал, что эти объекты не находятся на солнечной поверхности, а проходят перед ней.
Первую более или менее приемлемую оценку расстояния от Земли до Солнца способом параллакса получили Джованни Доменико Кассини и Жан Рише. В 1672 году, когда Марс находился в великом противостоянии с Землёй, они измерили положение Марса одновременно в Париже и в Кайенне -- административном центре Французской Гвианы. Наблюдавшийся параллакс составил 24?. По результатам этих наблюдений было найдено расстояние от Земли до Марса, которое было затем пересчитано в расстояние от Земли до Солнца -- 140 млн км.
В начале XIX века возник новый метод исследования -- спектроскопия -- и Фраунгофер обнаружил линии поглощения в спектре Солнца.
Долгое время непонятными оставались источники солнечной энергии. В 1848 году Роберт Майер выдвинул метеоритную гипотезу, согласно которой Солнце нагревается благодаря бомбардировке метеоритами. Однако при таком количестве метеоритов сильно нагревалась бы и Земля; кроме того, земные геологические напластования состояли бы в основном из метеоритов; наконец, масса Солнца должна была расти, и это сказалось бы на движении планет. Поэтому во второй половине XIX века многими исследователями наиболее правдоподобной считалась теория, развитая Гельмгольцем (1853) и лордом Кельвином, которые предположили, что Солнце нагревается за счёт медленного гравитационного сжатия («механизм Кельвина -- Гельмгольца»). Основанные на этом механизме расчёты оценивали максимальный возраст Солнца в 20 миллионов лет, а время, через которое Солнце потухнет -- не более чем в 15 миллионов. Однако эта гипотеза противоречила геологическим данным о возрасте горных пород, которые указывали на намного бомльшие цифры. Тем не менее, энциклопедия Брокгауза и Ефрона считает гравитационную модель единственно допустимой.
Только в XX веке было найдено правильное решение этой проблемы. Первоначально Резерфорд выдвинул гипотезу, что источником внутренней энергии Солнца является радиоактивный распад. В 1920 году Артур Эддингтон предположил, что давление и температура в недрах Солнца настолько высоки, что там могут идти термоядерные реакции, при которой ядра водорода (протоны) сливаются в ядро гелия-4. Так как масса последнего меньше, чем сумма масс четырёх свободных протонов, то часть массы в этой реакции, согласно формуле Эйнштейна E = mc2, переходит в энергию. То, что водород преобладает в составе Солнца, подтвердила в 1925 году Сесилия Пейн (англ.). Теория термоядерного синтеза была развита в 1930-х годах астрофизиками Чандрасекаром и Гансом Бете. Бете детально рассчитал две главные термоядерные реакции, которые являются источниками энергии Солнца. Наконец, в 1957 году появилась работа Маргарет Бербидж (англ.) «Синтез элементов в звёздах», в которой было показано, что большинство элементов во Вселенной возникло в результате нуклеосинтеза, идущего в звёздах.
Атмосфера Земли препятствует прохождению многих видов электромагнитного излучения из космоса. Кроме того, даже в видимой части спектра, для которой атмосфера довольно прозрачна, изображения космических объектов могут искажаться её колебаниями, поэтому наблюдения этих объектов лучше производить на больших высотах (в высокогорных обсерваториях, с помощью приборов, поднятых в верхние слои атмосферы, и т. п.) или даже из космоса. Верно это и в отношении наблюдений Солнца. Если нужно получить очень чёткое изображение Солнца, исследовать его ультрафиолетовое или рентгеновское излучение, точно измерить солнечную постоянную, то наблюдения и съёмки проводят с аэростатов, ракет, спутников и космических станций.
Первыми космическими аппаратами, предназначенными для наблюдений Солнца, были созданные NASA спутники серии «Пионер» с номерами 5--9, запущенные между 1960 и 1968 годами. Эти спутники обращались вокруг Солнца вблизи орбиты Земли и выполнили первые детальные измерения параметров солнечного ветра.
В 1970-е годы в рамках совместного проекта США и Германии были запущены спутники Гелиос-I и Гелиос-II (англ. Helios). Они находились на гелиоцентрической орбите, перигелий которой лежал внутри орбиты Меркурия, примерно в 40 миллионах километров от Солнца. Эти аппараты помогли получить новые данные о солнечном ветре. Другое интересное наблюдение, сделанное в рамках этой программы, состоит в том, что пространственная плотность мелких метеоритов вблизи Солнца в пятнадцать раз выше, чем около Земли.
В 1973 году вступила в строй космическая солнечная обсерватория Apollo Telescope Mount(англ.) на космической станции Skylab. С помощью этой обсерватории были сделаны первые наблюдения солнечной переходной области и ультрафиолетового излучения солнечной короны в динамическом режиме. С её помощью были также открыты корональные извержения массы и корональные дыры, которые, как сейчас известно, тесно связаны с солнечным ветром.
В 1980 году NASA вывел на околоземную орбиту космический зонд Solar Maximum Mission(англ.) (SolarMax), который был предназначен для наблюдений ультрафиолетового, рентгеновского и гамма-излучения от солнечных вспышек в период высокой солнечной активности. Однако всего через несколько месяцев после запуска из-за неисправности электроники зонд перешёл в пассивный режим. В 1984 году космическая экспедиция STS-41C на шаттле «Челленджер» устранила неисправность зонда и снова запустила его на орбиту. После этого, до своего входа в атмосферу в июне 1989 года, аппарат получил тысячи снимков солнечной короны. Его измерения помогли также выяснить, что мощность полного излучения Солнца за полтора года наблюдений изменилась только на 0,01 %.
Японский спутник «Ёко» (яп. ‚悤‚±‚¤ ё:ко:?, «солнечный свет»), запущенный в 1991 году, проводил наблюдения излучения Солнца в рентгеновском диапазоне. Полученные им данные помогли учёным идентифицировать несколько разных типов солнечных вспышек и показали, что корона даже вдали от областей максимальной активности намного более динамична, чем принято было считать. «Ёко» функционировал в течение полного солнечного цикла и перешёл в пассивный режим во время солнечного затмения 2001 года, когда он потерял свою ориентировку на Солнце. В 2005 году спутник вошёл в атмосферу и был разрушен.
Очень важной для исследований Солнца является программа SOHO (SOlar and Heliospheric Observatory), организованная совместно Европейским космическим агентством и NASA. Запущенный 2 декабря 1995 года космический аппарат SOHO вместо планируемых двух лет работает уже более десяти (2009). Он оказался настолько полезным, что в конце 2009 года планируется к запуску следующий, аналогичный космический аппарат SDO(англ.) (Solar Dynamics Observatory). SOHO находится в точке Лагранжа между Землёй и Солнцем (то есть в области, где земное и солнечное притяжение уравниваются) и с момента запуска передаёт на Землю изображения Солнца в различных диапазонах длин волн. Кроме своей основной задачи -- исследования Солнца -- SOHO исследовал большое количество комет, в основном очень малых, которые испаряются по мере своего приближения к Солнцу
Все эти спутники наблюдали Солнце из плоскости эклиптики и поэтому могли детально изучить только далёкие от его полюсов области. В 1990 году был запущен космический зонд Ulysses для изучения полярных областей Солнца. Сначала он совершил гравитационный манёвр возле Юпитера, чтобы выйти из плоскости эклиптики. По счастливому стечению обстоятельств ему также удалось наблюдать столкновение кометы Шумейкеров -- Леви 9 с Юпитером в 1994 году. После того как он вышел на запланированную орбиту, он приступил к наблюдению солнечного ветра и напряжённости магнитного поля на высоких гелиоширотах. Выяснилось, что солнечный ветер на этих широтах имеет скорость примерно 750 км/с, что меньше, чем ожидалось, и что на них существуют большие магнитные поля, рассеивающие галактические космические лучи.
Состав солнечной фотосферы хорошо изучен с помощью спектроскопических методов, однако данных о соотношении элементов в глубинных слоях Солнца гораздо меньше. Для того, чтобы получить прямые данные о составе Солнца, был запущен космический аппарат Genesis. Он вернулся на Землю в 2004 году, однако был повреждён при приземлении из-за неисправности одного из датчиков ускорения и не раскрывшегося вследствие этого парашюта. Несмотря на сильные повреждения, возвращаемый модуль доставил на Землю несколько пригодных для изучения образцов солнечного ветра.
22 сентября 2006 года на орбиту Земли была выведена солнечная обсерватория Hinode (Solar-B). Обсерватория создана в японском институте ISAS, где разрабатывалась обсерватория Yohkoh (Solar-A) и оснащена тремя инструментами: SOT -- солнечный оптический телескоп, XRT -- рентгеновский телескоп и EIS -- изображающий спектрометр ультрафиолетового диапазона. Основной задачей Hinode является исследование активных процессов в солнечной короне и установление их связи со структурой и динамикой магнитного поля Солнца.
В октябре 2006 года была запущена солнечная обсерватория STEREO. Она состоит из двух идентичных космических аппаратов на таких орбитах, что один из них постепенно отстанет от Земли, а другой обгонит её. Это позволит с их помощью получать стереоизображения Солнца и таких солнечных явлений, как корональные извержения массы.
В январе 2009 года состоялся запуск российского спутника «Коронас-Фотон» с комплексом космических телескопов «Тесис». В состав обсерватории входит несколько телескопов и спектрогелиографов крайнего ультрафиолетового диапазона, а также коронограф широкого поля зрения, работающий в линии ионизованного гелия HeII 304 A. Целью миссии «Тесис» является исследование наиболее динамичных солнечных процессов (вспышек и корональных выбросов массы), а также круглосуточный мониторинг солнечной активности с целью раннего прогнозирования геомагнитных возмущений.
В 2010 году также планируется запуск создаваемой в США обсерватории SDO (Solar Dynamic Observatory), планируемая дата запуска -- 3 февраля 2010 года.
Для эффективного наблюдения Солнца существуют специальные, так называемые солнечные телескопы, которые установлены во многих обсерваториях мира. Наблюдения Солнца имеют ту особенность, что яркость Солнца велика, а следовательно, светосила солнечных телескопов может быть небольшой. Гораздо важнее получить как можно больший масштаб изображения, и для достижения этой цели солнечные телескопы имеют очень большие фокусные расстояния (метры и десятки метров). Вращать такую конструкцию нелегко, однако этого и не требуется. Положение Солнца на небе ограничивается сравнительно узким поясом, его максимальная ширина -- 46 градусов. Поэтому солнечный свет с помощью зеркал направляют в стационарно установленный телескоп, а затем проецируют на экран или рассматривают с помощью затемнённых фильтров.
Солнце -- далеко не самая мощная звезда из всех существующих, но оно находится относительно близко к Земле и поэтому светит очень ярко -- в 500 000 раз ярче полной Луны. Поэтому невооружённым глазом, а тем более в бинокль или телескоп, смотреть на Солнце днём крайне опасно -- это наносит необратимый вред зрению. Наблюдения Солнца невооружённым глазом без урона зрению возможны лишь на восходе или закате (тогда блеск Солнца ослабевает в несколько тысяч раз), или днём с применением светофильтров. При любительских наблюдениях в бинокль или телескоп также следует использовать затемняющий светофильтр, помещённый перед объективом. Однако лучше пользоваться другим способом -- проецировать солнечное изображение через телескоп на белый экран. Даже с маленьким любительским телескопом можно таким образом изучать солнечные пятна, а в хорошую погоду увидеть грануляцию и факелы на поверхности Солнца.
