Лекция 2.Космические и планетарные факторы, влияющие на географическую оболочку.

Содержание лекции.

1.Строение Солнца и солнечное излучение

2. Солнечная активность.

3. Влияние солнечной активности на Землю

4. Электромагнитное излучение Солнца.

1. Строение Солнца и солнечное излучение

Излучение Солнца является источником энергии для всех процессов, протекающих в географической оболочке.

70% массы Солнца составляет водород. 29%– гелий, 1% приходится на другие элементы. Средняя плотность вещества Солнца составляет 1.41 г/см³, внутри же эта величина достигает 100 г/см³. (Для Земли эти величины составляют соответственно 5.52 г/см³ и 13 г/см³.) Диаметр Солнца составляет 1.39 млн. км (диаметр Земли— 12756 км).

В Солнце выделяют несколько областей, в пределах которых вещество отличается по своим свойствам и механизмам распространения энергии

Ядро Солнца является источником энергии. В нем при температурах, составляющих 15 млн. ⁰К, идет термоядерная реакция перехода водорода в гелий (4Н - Не).

Зона лучистой передачи энергии, в которой энергия от ядра распространяется путем поглощения и излучения веществом порций света - квантов.

Зона конвективного переноса энергии - конвективная зона. В этой зоне потоки горячего газа поднимаются к поверхности, а охлажденный солнечный газ опускается вниз. Скорость подъема горячих масс вверх и опускания холодных вниз составляет 1‑2 км/сек.

Солнечная атмосфера состоит из трех последовательных слоев.

Фотосфера - самый нижний (толщиной 100‑300 км) слой, он определяет видимый диск Солнца. Фотосфера состоит из светлых зернышек (гранул) и темных промежутков между ними. Размеры гранул невелики -1000-2000 км в поперечнике. Межгранульные пространства более узкие - 300-600 км. Картина грануляции непостоянная, каждая гранула живет не более 10 мин. Разность температур между ними в наружных слоях фотосферы сравнительно невелика 200-300⁰К, Грануляция создает общий фон, на котором наблюдаются более контрастные и крупные объекты - пятна и факелы. Пятна возникают в результате нарушения конвективных потоков на участках концентрации магнитного поля. Пятна могут быть окружены более яркими участками - факелами. Фотосфера состоит из сильно ионизированного газа с концентрацией частиц порядка 10¹⁶‑10¹⁷ в 1 см³, (плотность газов в фотосфере такая же, как у стратосферы Земли) и находящегося под давлением 100 мб.

Температура колеблется от 8000⁰К на глубине до 4000⁰К у поверхности. Температура же того среднего слоя, излучение которого мы воспринимаем составляет 6000⁰К. При таких условиях все молекулы газов распадаются на атомы, лишь в самых верхних частях фотосферы сохраняется относительно немного простейших молекул и радикалов типа Н₂, ОН, СН.

Хромосфера (сфера цвета) простирается до высот 10000‑15000 км слой. Температура в хромосфере растет. Давление и плотность вещества в хромосфере продолжают падать. Плотность у верхней границы хромосферы составляет 10^-15 г/см³. В хромосфере наблюдаются сильные вспышки, которые являются источником интенсивного ультрафиолетового и рентгеновского излучения, радиоволн и корпускулярных потоков. В верхней части хромосферы образуются протуберанцы.

Солнечная корона - самая внешняя оболочка Солнца, простирается до высот, составляющих несколько радиусов Солнца. Общий вид солнечной короны меняется с 11 летним циклом солнечной активности. При этом изменяются яркость и форма короны. Вещество солнечной короны представляет собой почти полностью ионизированный газ — плазму, состоящую из положительно заряженных ионов и свободных электронов (в 1 см³ у основания короны заключено 3*10⁷ частиц). С высотой в короне продолжается рост температуры до тех пор, пока энергия теплового движения частиц не превысит потенциальную энергию, удерживающего их гравитационного поля Солнца, после чего начинается истечение солнечной плазмы в окружающее межзвездное пространство.

От Солнца в разные стороны двигаются непрерывно потоки заряженных частиц со сверхзвуковыми скоростями. По предложению эти потоки получили название солнечного ветра (теория Ю. Паркера). При спокойном ветре у орбиты Земли в 1 см³ имеется всего 1‑2 частицы, перемещающиеся со скоростью 300‑400 км/сек в направлении точно от Солнца. Порывы этого ветра, когда скорость возрастала до 800 км/сек, а концентрация— до 100 частиц на см³.

Состав солнечной плазмы - протоны составляют 91.3%, однократно ионизированные атомы гелия— 0.1%, ‑частицы (дважды ионизированные атомы гелия)— 8.6%, возможно тяжелые ионы (кислород в высоких стадиях ионизации). Плазма состоит как из положительно, так и отрицательно заряженных частиц è в целом она нейтральна. Поток энергии, который приносит солнечный ветер к Земле, составляет 0.64 эрг/сек*см³, а во время порывов— максимум 100 эрг/cм³*сек.

Солнечный ветер простирается до орбит Юпитера и Сатурна, образуя гелиосферу.

Основные понятия: ядро Солнца, зона лучистой передачи энергии, зона конвективного переноса энергии - конвективная зона, солнечная атмосфера, фотосфера, хромосфера (сфера цвета), солнечная корона, солнечный ветер, гелиосфера