Зависимость магнитных возмущений от количества темных пятен на Солнце

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 4Следующая ⇒

Когда речь идет о солнечной активности, основным индикатором при этом выступают солнечные пятна. Все просто: чем пятен на поверхности Солнца больше, тем ближе пик периода солнечной активности. Связано это с тем, что именно с пятен начинаются все остальные процессы по типу вспышек и корональных выбросов вещества, которые и создают потоки частиц (солнечный ветер), искажающие магнитное поле Земли.

А вот теперь самое главное: почему образуются эти солнечные пятна и при чем здесь магнитное поле? Как мы уже говорили, магнитное поле Солнца создают потоки его плазмы в конвективной зоне. Тут важно учитывать, что наша звезда пребывает в постоянном движении. Солнце вращается не как твердое тело: у экватора вращение солнечного вещества происходит быстрее, чем у полюсов. Это является причиной того, что магнитные силовые линии начинают растягиваться в сторону вращения звезды, завлекаясь потоками плазмы, и обвивают Солнце (как показано на рисунке ниже). Это, в свою очередь, вызывает усиление поля.

В конечном счете в областях наибольшего усиления магнитного поля эти линии петлями «всплывают» на поверхность Солнца. Именно такое место «всплытия» магнитной петли и становится пятном. Его цвет темнее остальной поверхности звезды, потому что теперь конвекционные потоки, доносящие раскаленную плазму до верхних слоев светила, встречают на своем пути препятствие в виде локального магнитного поля-пятна — и оттого в полной мере нагреться до той же температуры, какую имеет вся поверхность, оно не может.

В дальнейшем полюса Солнца меняются местами, и процесс образования пятен начинается заново.

Собственно, из-за процессов, связанных с накоплением магнитной энергии в пятнах, и возникают разные солнечные вспышки, в том числе корональные выбросы массы, отправляющие в направление Земли мощные магнитные «плевки» в виде солнечного ветра.

Полярное сияние

Полярное сияние — свечение верхних слоёв атмосфер планет, обладающих магнитосферой, вследствие их взаимодействия с заряжёнными частицами солнечного ветра.

Периодически на Солнце происходит мощнейшая вспышка, и в космос выбрасывается масса частиц, мчащихся с огромной скоростью. Поэтому, как показывают наблюдения со спутников Земли, космос заполнен активной средой – плазмой. Когда солнечный ветер достигает Земли, его частицы попадают в её магнитное поле, силовые линии которого огибают планету за пределами атмосферы, «уплотняясь» и входя в неё вблизи полюсов.

В большинстве случаев потоки заряженных частиц солнечного ветра направлены под углом к силовым линиям магнитного поля Земли. Поэтому, согласно правилу «левой руки», на все частицы действуют «боковые» силы, которые изменяют направления движений зарядов. Постоянное действие таких сил на каждую частицу приводит к тому, что по пути к Земле их потоки «обматываются» вокруг силовых линий её магнитного поля, двигаясь по спиралям.

Силовые линии поля расположены вокруг нашей планеты неодинаково. Поэтому, двигаясь вокруг-вдоль силовых линий, потоки электронов сгущаются там же, где и линии магнитного поля – в полярных областях. Но достигнуть поверхности Земли они всё же не могут. Ведь по мере перемещения вдоль линии поля и приближения к земной поверхности каждый электрон попадает в область всё более сильного поля, которое в итоге выталкивает электроны обратно.

Вспомним, что силовые линии поля расположены вокруг нашей планет неодинаково плотно. Поэтому, двигаясь вокруг-вдоль силовых линий, потоки электронов сгущаются там же, где и линии магнитного поля – в полярных областях. Но достигнуть поверхности Земли они всё же не могут. Ведь по мере перемещения вдоль линии поля и приближения к земной поверхности каждый электрон попадает в область всё более сильного поля, которое в итоге выталкивает электроны обратно.

Поэтому, приблизившись к земле приблизительно до 100 км, электроны «отражаются» назад вдоль тех же самых силовых линий. Следуя по спирали вокруг них, электроны вновь опускаются к земной поверхности, но теперь у противоположного полюса планеты. Благодаря таким потокам частиц, обрушивающимся на полярные области, осуществляется ионизация газов верхний слоёв атмосферы, поэтому возникает свечение. Желтый, зеленый и красный цвета возникают благодаря содержанию кислорода в воздухе, а за синие и фиолетовые оттенки отвечает азот.

Затмения

Затмение — астрономическая ситуация, при которой одно небесное тело заслоняет свет от другого небесного тела.

Лунное затмение — затмение, которое наступает, когда Луна входит в конус тени, отбрасываемой Землёй. Диаметр пятна тени Земли на расстоянии 363 000 км (минимальное расстояние Луны от Земли) составляет около 2,6 диаметра Луны, поэтому Луна может быть затенена целиком. В каждый момент затмения степень покрытия диска Луны земной тенью выражается фазой затмения. Величина фазы определяется расстоянием от центра Луны до центра тени. В астрономических календарях приводятся величины каждой фазы для разных моментов затмения.

Когда Луна во время затмения полностью входит в тень Земли, говорят о полном лунном затмении, когда частично — о частном затмении. Когда Луна входит только в полутень Земли, говорят о частном полутеневом затмении. Необходимыми условиями наступления лунного затмения являются полнолуние и близость Луны к узлу её орбиты (то есть к точке, где орбита Луны пересекает плоскость эклиптики); лунное затмение происходит, когда выполняются одновременно оба эти условия.

В связи с несовпадением плоскостей лунной и земной орбит, далеко не каждое полнолуние сопровождается лунным затмением, и далеко не каждое лунное затмение — полное. Максимальное количество лунных затмений за год — 4 (например, это произойдёт в 2020 и 2038 годах), минимальное количество лунных затмений — два в год. Затмения повторяются каждые 18 лет 11 дней и ~8 часов — период, называемый сарос; зная, где и когда наблюдалось полное лунное затмение, можно точно определить время последующих и предыдущих затмений, хорошо просматриваемых в этой местности. Эта цикличность часто помогает точно датировать события, описываемые в исторических летописях.

Последнее лунное затмение произошло 27 июля 2018 года было полное.

Солнечное затмение — астрономическое явление, которое заключается в том, что Луна закрывает (затмевает) полностью или частично Солнце от наблюдателя на Земле. Солнечное затмение возможно только в новолуние, когда сторона Луны, обращённая к Земле, не освещена, и сама Луна не видна. Затмения возможны, только если новолуние происходит вблизи одного из двух лунных узлов (точки пересечения видимых орбит Луны и Солнца), не дальше чем примерно в 12 градусах от одного из них.

Тень Луны на земной поверхности не превышает в диаметре 270 км, поэтому солнечное затмение наблюдается только в узкой полосе на пути тени. Поскольку Луна обращается по эллиптической орбите, расстояние между Землёй и Луной в момент затмения может быть различным, соответственно, диаметр пятна лунной тени на поверхности Земли может варьироваться в широких пределах от максимального до нуля (когда вершина конуса лунной тени не достигает поверхности Земли). Если наблюдатель находится в полосе тени, он видит полное солнечное затмение, при котором Луна полностью скрывает Солнце, небо темнеет, и на нём могут появиться планеты и яркие звёзды. Вокруг скрытого Луной солнечного диска можно наблюдать солнечную корону, которая при обычном ярком свете Солнца не видна. Поскольку температура короны гораздо выше чем у фотосферы, она имеет блёкло-голубоватый цвет, неожиданный для тех, кто видит ее первый раз, и сильно отличается от ожидаемого цвета Солнца. При наблюдении затмения неподвижным наземным наблюдателем полная фаза длится не более нескольких минут. Минимальная скорость движения лунной тени по земной поверхности составляет чуть более 1 км/с. Во время полного солнечного затмения космонавты, находящиеся на орбите, могут наблюдать на поверхности Земли бегущую тень от Луны.

При частном затмении Луна проходит по диску Солнца не точно по центру, скрывая только его часть. При этом небо темнеет гораздо слабее, чем при полном затмении, звёзды не появляются. Частное затмение может наблюдаться на расстоянии порядка двух тысяч километров от зоны полного затмения.

В год на Земле может происходить от 2 до 5 солнечных затмений, из которых не более двух — полные или кольцеобразные. В среднем за сто лет происходит 237 солнечных затмений, из которых 160 — частные, 63 — полные, 14 — кольцеобразные.

В определённой точке земной поверхности затмения в большой фазе происходят достаточно редко, ещё реже наблюдаются полные солнечные затмения.

Бури

Магнитосферная суббуря — комплекс возмущений в северной и южной полярных областях Земли, связанных с взаимодействием возмущенных потоков солнечного ветра с магнитосферой Земли. В глобальном смысле роль суббури заключается в процессе высвобождения магнитной энергии, накопленной в магнитосфере, путём замыкания хвостового тока вдоль магнитных линий через ионосферу в области ночной части полярного овала. Вновь образуемый ток называется «электроджет». Возмущения развиваются в магнитосфере, ионосфере и атмосфере Земли и проявляются в возмущениях токов и магнитного поля, ускорении энергичных частиц и полярном сиянии. Величину суббури обычно выражают по величине вариации в Н-составляющей магнитного поля. Характерное время суббури составляет около 1 часа.

Магнитосферная суббуря является одним из важнейших элементов солнечно-земной физики и её практической части, обычно называемой термином «Космическая погода». В отличие от магнитных бурь, которые связаны в основном с изменениями кольцевого тока вблизи геомагнитного экватора и приводят к почти глобальным (за исключением областей вблизи полярных областей) возмущениям, суббури носят локальный характер и охватывают в основном ночные части полярных областей.

Геомагнитная буря — возмущение геомагнитного поля длительностью от нескольких часов до нескольких суток.

Наряду с суббурями, геомагнитные бури являются одним из видов геомагнитной активности. Они вызываются поступлением в окрестности Земли возмущённых потоков солнечного ветра и их взаимодействием с магнитосферой Земли. Геомагнитные бури являются проявлением усиления кольцевого тока Земли, постоянно существующего в области радиационных поясов Земли.

Геомагнитные бури имеют несимметричный по времени характер развития: в среднем фаза нарастания возмущения (главная фаза бури) составляет около 7 часов, а фаза возвращения к исходному состоянию (фаза восстановления) — около 3 суток.

Отметим, что во время магнитной бури возмущения магнитного поля на поверхности Земли имеют величину менее или порядка 1 % от величины стационарного геомагнитного поля.

Частота появления умеренных и сильных бурь на Земле имеет чёткую корреляцию с 11-летним циклом солнечной активности: при средней частоте около 30 бурь в год их число может составлять 1-2 бури в год вблизи солнечного минимума и достигать 50 бурь в год вблизи солнечного максимума. Это означает, что в годы солнечного максимума человечество до 50 % времени года живёт в условиях умеренных и сильных бурь, а за свою 75-летнюю жизнь среднестатистический человек проживает в условиях умеренных и сильных бурь в общей сложности 2250 бурь или около 15 лет.

Мощнейшая за историю наблюдений геомагнитная буря. Комплекс событий, включающий в себя как геомагнитную бурю, так и вызвавшие её мощные активные явления на Солнце, иногда называют «Событием Кэррингтона» или, следуя англоязычной литературе, «Солнечным суперштормом».

Научный прогноз геомагнитной активности опирается на данные телескопов и спутников. В зависимости от времени упреждения, прогнозы принято делить на 27-45-суточный, 7-суточный, 2-суточный и 1-часовой прогнозы.

27-45-суточный прогноз опирается на текущие наблюдения Солнца и предсказывает возмущения геомагнитной активности, связанные с рекуррентными — то есть происходящими с периодичностью 27 суток, приблизительно равной периоду обращения Солнца вокруг своей оси — активными процессами на Солнце.

7-суточный прогноз опирается на текущие наблюдения активных областей вблизи восточного лимба Солнца и предсказывает возмущения геомагнитной активности, связанные с перемещением этих активных областей к линии Солнце — Земля (то есть к центральному меридиану) через время, примерно равное четверти периода обращения Солнца.

2-суточный прогноз опирается на текущие наблюдения активных процессов вблизи центрального меридиана Солнца и предсказывает связанные с этими процессами возмущения геомагнитной активности через время, близкое к характерным временам распространения возмущений от Солнца к Земле солнечного ветра (от 1,5 до 5 суток) и солнечных космических лучей (несколько часов).

1-часовой прогноз опирается на прямые измерения параметров плазмы солнечного ветра с помощью космических аппаратов, расположенных, как правило, в передней либрационной точке на расстоянии 1,5 млн км от Земли, вблизи линии Солнце — Земля.

Надежность 2-суточного и 1-часового прогноза составляют, соответственно, около 30-50 % и 95 %. Остальные прогнозы носят лишь общий информационный характер и имеют ограниченное практическое применение.

Геомагнитные бури являются одним из важнейших элементов космической погоды и влияют на многие области деятельности человека, из которых можно выделить нарушение связи, систем навигации космических кораблей, возникновения вихревых индукционных токов в трансформаторах и трубопроводах и даже разрушение энергетических систем. Раздел биофизики, изучающий влияние изменений активности Солнца и вызываемых ею в земной магнитосфере возмущений на земные организмы, называется гелиобиологией.

Согласно частично или полностью признанным публикациям, момент начала стрессовой реакции может сдвигаться относительно начала бури на разные сроки для разных бурь и для конкретного человека. Некоторые люди начинают реагировать на магнитные бури за 1-2 дня до них, то есть в момент вспышек на самом Солнце, фактически, реагируя на солнечные бури.

Дата добавления: 2019-03-09; просмотров: 202; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 234 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!