Разработка проекта по астрономии: "Прогнозирование событий на Земле по степени активности Солнца"

Проект на тему: «Прогнозирование событий на Земле по степени активности Солнца»

Выполнила:

Учитель физики

МКОУ СОШ №2

им.Филипченко

г.Острогожска

Попкова И.А .

Цели проекта:

1. Изучить, структурировать известные данные о солнечной активности и ее влиянии на человека, природу, экономику.

2. Проанализировать, что происходит с солнечной активностью в наше время и ,что прогнозируется в будущем.

3. Выяснить, что благоприятнее для человека, повышение солнечной активности или ее ослабление.

4. Развить интерес к астрономии, расширить естественнонаучные представления о космосе.

Все о Солнце

• Солнце, центральное  тело 

солнечной  системы, представляет   собой раскалённый  плазмен-ный  шар;  Солнце - ближайшая к Земле звезда. Возраст Солнца - около 5•10 59 лет .

Циклы солнечной активности

• Солнечная активность - регулярное возникновение в атмосфере Солнца характерных образований: солнечных пятен, факелов в фотосфере, флоккулов и вспышек в хромосфере, протуберанцев в короне. Области, где в совокупности наблюдаются эти явления, называются центрами солнечной активности. В солнечной активности (росте и спаде числа центров солнечной активности, а также их мощности) существует приблизительно 11-летняя периодичность (цикл солнечной активности). Солнечная активность влияет на многие земные процессы .

В настоящее время установлено, что источником таких бурь на Солнце является корональная дыра, которая, являясь источником быстрого потока солнечного ветра, приводит к взаимодействию быстрого потока с медленным потоком и образованию области сжатия (в англоязычной литературе называется Corotating Interaction Region — CIR). За счет сжатия и изменения направления движения плазмы в области сжатия CIR может образовываться геоэффективная компонента межпланетного магнитного поля, приводящая к возбуждению геомагнитной активности, включая магнитные бури и суббури. Корональные дыры могут существовать на Солнце в течение периода до нескольких месяцев, и поэтому магнитная активность на Земле повторяется с периодом вращения Солнца .

Вставка рисунка

Текущий цикл солнечной активности

Количество солнечных пятен, из которых выходят гигантские трубки силовых линий магнитного поля, растет и убывает в течение в среднем 11-летнего цикла активности. Текущий цикл начался в январе 2008; после половины цикла солнечная активность резко увеличится по сравнению с текущим затишьем.

График солнечной активности за период 1700-2039 гг.

Обращаясь к корпускулярной радиации Солнца, можно сделать предположение, что Солнце излучает поток заряженных электричеством частиц, которые, встречаясь с Землей, вызывают в ней различные электрические, магнитные и электромагнитные явления. Это подтверждается нижеследующими фактами.

Как влияет солнечное корпускулярное излучение?

• Солнечная активность очень сильно влияет на жизнь на Земле.
• Солнечная активность очень сильно влияет на жизнь на Земле. Первым эту связь начал исследовать А.Л.Чижевский. Первое наблюдение, сделанное ученым, датируется июнем 1915 года. На Севере блистали полярные сияния, наблюдавшиеся как в России, так и в Северной Америке, а "магнитные бури непрерывно нарушали движение телеграмм". Как раз в этот период ученый обращает внимание на то, что повышенная солнечная активность совпадает с кровопролитием на Земле. И действительно, сразу после появления больших пятен на Солнце на многих фронтах Первой мировой усилились военные действия.

1 группа учащихся

Анализ №1.

Связь с историческими событиями.

• Выявлена связь солнечной активности и с функционированием онкозаболеваний. В частности, изучалась заболеваемость раком в Туркмении за время одного цикла солнечной активности. Было установлено, что в годы снижения солнечной активности заболеваемость злокачественными опухолями возрастала. Наибольшая заболеваемость раком имела место в период спокойного Солнца, наименьшая - при самой высокой солнечной активности. Предполагают, что это связано с тормозящим действием солнечной активности на малодифференцированные клеточные элементы, в том числе на раковые клетки.

Группа учащихся 4

Анализ №2

Связь со здоровьем человека

• Особенно опасны всплески солнечной активности для тех, кто страдает сердечно-сосудистыми заболеваниями. У диспетчеров, водителей и операторов снижается реакция. Амплитуда магнитных колебаний возрастает с юга на север, поэтому железнодорожные происшествия чаще случаются в Архангельской области. Спортсмены, работающие на пике физических нагрузок, в такие дни особенно подвержены травмам.
• В настоящее время хорошо известны воздействия ионизующей и проникающей радиации на живые организмы, они успешно применяются в медицине для лечения и профилактики множества заболеваний. Ещё Чижевский открыл, что солнечно-биосферные связи являются общебиологической закономерностью. Он ввел термин «гелиобиология», создав научное направление космической биологии, и установил зависимость между цикличностью активности и явлениями в биосфере, показал возможность прогнозирования поведения людей и земных событий в зависимости от ритмов внешней среды. В настоящее время эти взгляды развиваются профессором С.Э.Шнолем в институте теоретической и экспериментальной биофизики РАН

После исследований коры головного мозга выяснилась причина: солнечная активность влияет на биоритмы, снижая реакцию человека почти в четыре раза! Такое состояние смело можно называть заторможенностью.

Возникновение магнитных бурь

Что такое магнитная буря?

• Периодически, с ритмом приблизительно 11 лет, происходит усиление солнечной активности (возникают солнечные пятна, хромосферные вспышки, протуберанцы в короне Солнца). В это время усиливается волновое солнечное излучение на разных частотах, из солнечной атмосферы выбрасываются в межпланетное пространство потоки электронов, протонов, ядер гелия, энергия и скорость которых много больше, чем энергия и скорость частиц солнечного ветра. Этот поток частиц распространяется в межпланетном пространстве наподобие поршня. Через определённое время (12-24 часа) этот поршень достигает орбиты Земли. Под его давлением магнитосфера Земли на дневной стороне сжимается в 2 раза и боле (с 10 радиусов Земли в норме до 3-4х), что ведёт к увеличению напряжённости магнитного поля Земли. Так начинается мировая магнитная буря .

У большинства людей изменяется самочувствие во время магнитной бури и на следующий день: сначала организм перестраивается на работу в возмущенной магнитосфере, а потом - в нормальной. Когда замедляется капиллярный кровоток, ткани организма начинают страдать от нехватки кислорода, им становится плохо. И если нехватка становится хронической, возникает болезнь – ишемия - недостаток подачи кислорода и питательных веществ к тканям сердца, мозга и других органов. У больных ишемией под действием магнитной бури еще сильнее замедляется кровоток, что усугубляет недостаток подачи кислорода. Когда слипаются кровяные тельца и кровь идет комками (это происходит под действием бури), насыщение тканей кислородом и питательными веществами резко падает, что может привести к отмиранию тканей. А сгущение крови грозит образованием тромба. Так развиваются инсульты и инфаркты, вероятность которых увеличивается в два раза во время магнитных бурь.

Объяснение графика

• На примере данного графика можно проследить прогрессирование дифтерии в Дании в пики солнечной активности.

Группа учащихся 2

Анализ №3

Связь с природными катаклизмами

Не стоит думать, что солнечная активность влияет только человека, ведь кроме него есть еще и другие виды жизненной активности на Земле. Например, нашествия саранчи происходят в момент вспышек, вероятно, им магнитная буря на руку и их активность, в сравнении с человеческой, возрастает многократно. Кроме саранчи положительно реагируют на солнечную активность подводные обитатели, происходит быстрое размножение разных видов рыб каждые одиннадцать лет. Более толстые кольца проявляются на срезах деревьев тоже раз в одиннадцать лет. Одиннадцать лет это период солнечных атак на Землю и по наблюдениям ученых все живое по-своему реагирует на, это одни отрицательно, другие положительно.

• Солнечная активность влияет на уровень Каспийского моря, на соленость вод Балтийского и ледовитость северных морей. Для цикла повышенной солнечной деятельности характерно низкое стояние уровня Каспия: повышение температуры воздуха вызывает усиленное испарение воды и уменьшение стока Волги -- главной питающей артерии Каспия. По той же причине повысилась соленость Балтийского моря и уменьшилась ледовитость северных морей. В принципе, ученые могут дать прогноз будущего режима северных морей на ряд ближайших десятилетий.

Влияние солнечной активности на климат

Понять о том, как пагубно сказывается избыток солнечных лучей, можно даже на примере одной нашей планеты. В одних местах это палящий зной, в других умеренное попадание, а в третьих совсем луч проскальзывает и не дает тепла даже для жизни растений, не согревая животных, людей, птиц. Изнывая от высокой температуры, жители пустынь прячутся в тени, а растения экономят каждую каплю воды полученную из песчаной почвы. В то же время на северных полюсах солнечные лучи практически не касаются земли, совершенно не давая никакого тепла. Под толстым слоем снега и льда жизнь почти отсутствует. Между экватором и северными полюсами разместились умеренные широты, где солнечные лучи попадают, но не палят. В этих широтах обильно развита жизнь животных, растений, насекомых, людей. Даже этот небольшой пример на планете Земля показывает насколько может быть пагубным влияние солнца на живой мир и как от избытка или недостатка солнечной энергии страдает все живое.

Группа учащихся 5

Анализ №4

Связь с природными популяциями растительного и животного мира

Вставка рисунка

Самым наглядным проявлением влияния солнечной активности на жизнь растений является чередование толщины годичных колец, на которую влияют количество осадков, температура.

Астроном Гершель сопоставил собранные им почти за 200 лет данные о солнечных пятнах с рыночными ценами на пшеницу. Связь оказалась очень простой – цены были тем меньше, чем выше была солнечная активность. Климат в это время становился более влажным, поэтому урожаи пшеницы – обильнее, а рыночные цены –ниже.

• Английским ученым Джевонсом была создана теория, связывающая происхождение экономических циклов с солнечной активностью.
• Согласно ей, «годы обильных урожаев» повторяются через каждые десять или одиннадцать лет, и «торговые кризисы связаны с периодическим изменением погоды, затрагивающим все части света и возникающим, вероятно, вследствие усиленных волн тепла, получаемых от Солнца в среднем через каждые десять с лишним лет».

Группа учащихся 6

Анализ №5

Связь с экономикой

Одни из наиболее полных данных существуют по динамике удельной величины ВВП самой мощной экономической державы второй половины XX века - США11. Анализ приведенных данных полностью подтверждает предположение: после максимумов солнечной активности происходит либо замедление темпов роста американской экономики, либо ее падение. Максимальное среднегодовое число Вольфа за XX век приходится на 1957 г. В этом же году произошло падение величины удельного ВВП США. Во второй половине XX века замедление темпов роста экономики в годы максимальной величины солнечной активности отмечено практически для всех ведущих экономических держав мира. После максимума солнечной активности в 2000 г. во всех этих странах также произошло падение экономики или, по крайней мере, замедление темпов ее роста.

Анализ приведенных данных показывает, что более чем в 90% случаев ухудшение экономических показателей происходило либо в годы экстремальных величин Солнечной активности (на максимумах и минимумах), либо на временном отрезке, соответствующем ее уменьшению. Экономических кризисов в периоды возрастания Солнечной активности практически не происходило. Эта особенность связана с тем, что геоактивные области на Солнце, вызывающие магнитные бури и другие изменения в сфере Земли, возникают как в годы максимального образования пятен, так и в годы их минимумов.

Основные выводы:

1.Солнечная активность определяется по количеству пятен и вспышек на Солнце, связанных с изменениями магнитного поля светила.

2.В годы активного Солнца усиливаются и учащаются магнитные бури, которые могут вызывать как экономические, технические проблемы, так и недомогания у людей, чаще наблюдаются полярные сияния.

Как объясняют ученые, до недавнего времени Солнце находилось в фазе так называемого "Великого солнечного максимума", в ходе которого активность светила была несколько выше многолетней нормы. Однако нынешний 24-й цикл, начавшийся в январе 2008 года, оказался рекордно слабым, и одно время астрономы опасались того, что светило впадает в "спячку", однако возобновление его активности в 2015 году частично развеяло эти подозрения.

Прогнозы различных событий на ближайшее время (по результатам работы учащихся):

• Т.к. наблюдается снижение солнечной активности, то можно говорить о уменьшении интенсивности магнитных бурь, а значит меньшем недомогании людей, уменьшением природных катаклизмов.
• 2. Можно ожидать понижение экономических показателей на данном этапе , ближайший прогнозируемый кризис можно ожидать в 2019 году (в момент наступления солнечного минимума).

• Цены на зерновые культуры будут постепенно повышаться.
• Понижение сельскохозяйственных показателей.
• Увеличение ледовитости северных морей.
• Увеличение популяций одних видов животных и уменьшение тем временем других.

Прогнозы ученых:

С 2030 по 2040 год начнется минимум солнечной активности, который приведет к похолоданию, сравнимому с тем, что было в Европе в позднем Средневековье, когда Москва-река по полгода была скрыта подо льдом. Данный результат был представлен в докладе на конференции Королевского астрономического общества в городе Лландидно (Уэльс) и готовится к публикации в журнале Nature.

Из интервью «Газете. Ru» кан­ди­дат физико-ма­те­ма­ти­че­ских наук Елена Попова:

«Используя наблюдаемые данные о солнечном магнитном поле, мы сделали прогноз солнечной магнитной активности, подкрепленный построенной нами физической моделью генерации поля, и получили, что в 2030–2040 годах может возникнуть минимум, который будет длиться примерно 30 лет. Если существующие теории о влиянии солнечной активности на климат верны, то этот минимум приведет к значительному похолоданию, аналогичному тому, которое было во время минимума Маундера. Ввиду того, что наш будущий минимум продлится три солнечных цикла — примерно 30 лет, возможно, понижение температуры не будет таким глубоким, как в минимуме Маундера. Но это надо будет изучить детальнее.»

Источник - https://www.gazeta.ru/science/2015/12/01_a_7919243.shtml