Солнце – источник жизни на Земле
СОДЕРЖАНИЕ
лист
1. Общие сведения о Солнце . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ........... .. . 3
2. Характеристика Солнца . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . .......... . . 5
2.1. Солнечная атмосфера ....... . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . 5
2.2. Излучения Солнца . . . . ........ . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . 6
2.3. Солнечная активность . . . . . . . . . ........ . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . 7
2.4. Солнечная корона . . . . . . . . . . . . . ........ . . . . . . .. . . . . . . . . . . 8
2.5. Диаметр Солнца . . . . . . . . . . . . . . . . . . ........ . .. . . . . . . . . . . 9
3. Солнце и Земля .................................................................12
3.1. Ионосфера ................................................................12
3.2. Магнитосфера ...........................................................14
3.3. Атмосфера ..............................................................17
4. Наше солнце-наше будущее ................................................21
Список использованных источников ............... . . . . . . . . . . . ............... 31
ВВЕДЕНИЕ
Возникновение жизни на Земле началось с объединения отдельных атомов в молекулы, с перехода от маленьких молекул к большим, состоящим из многих десятков, сотен и тысяч атомов. Среди них - простейшие органические молекулы, содержащие атомы углерода и водорода.
Когда астрономы находят с помощью сложных спектральных приборов в атмосфере других планет хотя бы следы органических молекул, становится ясно: на этой планете идут процессы, очень похожие на те, которые происходили на Земле миллиарды лет назад.
Ученые тщательно исследовали строение и свойства молекул, из которых состоят растительные и живые организмы, и с удивлением обнаружили, что одним из самых "свирепых" врагов органических молекул является кислород. Тот самый кислород, окружающий все живое на земле, которому мы привыкли радоваться...
Любая органическая молекула при длительном воздействии кислорода разлагается на углекислый газ и воду, причем при этой реакции выделяется много энергии в виде тепла. Как же смогли выжить органические вещества в такой удушливой для них атмосфере? Ведь молекулы кислорода всегда готовы разъединиться на два очень активных кислородных атома, которые буквально бомбардируют органические молекулы, быстро вырывая из их рядов отдельные атомы - углерод, водород, азот, фосфор, железо, марганец, и вступают с ними в реакции с образованием простых неорганических соединений. Тепло этих реакций передается атмосфере, атмосфера излучает свое тепло в холодный открытый космос, окружающий Землю. Земля остывает, и жизнь на ней замирает...
Древние египтяне совершенно справедливо назвали Солнце "первопричиной жизни", хотя им были неведомы волнения ученых, исследующих химические реакции органических молекул.
Оказалось, что свет, спасительный солнечный свет, позволяет осуществить обратную химическую реакцию - соединить воду и углекислый газ, превратив их в молекулы органических соединений и кислорода. Без энергии солнечного света такая реакция не могла бы произойти.
Свет Солнца не только не дает остыть Земле, не только согревает ее. Солнечные лучи-стрелы оживили Землю. Находясь от Земли на огромном расстоянии. Солнце посылает на нашу планету достаточно много энергии, чтобы из неорганических атомов и молекул могли получиться органические молекулы, из простейших молекул образовались сложные молекулы живых организмов, и на Земле постепенно возник растительный и животный мир.
Разнообразные растения, удивительные виды животных обязаны своим появлением на Земле солнечным лучам. Благодаря Солнцу на Земле существуют прихотливые формы жизни. "Безумствует Солнце, всегда молодое",- справедливо писал Бальмонт. Два противоположных процесса - разложение и создание органических веществ - мирно и полезно для человечества уживаются в природе. С помощью кислорода, поглощаемого при дыхании, органические молекулы, попадающие в организм человека с пищей, расщепляются на простые, хорошо усваиваемые вещества. Одновременно клетки снабжаются всей необходимой для жизни энергией. Точно такой же процесс происходит с органическими веществами и вне человеческого организма. Ученые подсчитали, что на Земле ежедневно около миллиарда тонн различных органических веществ разлагаются, превращаясь на воздухе в углекислый газ и воду. Если бы Солнце не установило на Земле равновесие жизненно важных химических реакции, то через двадцать лет все органические вещества исчезли бы с лица Земли. С помощью растений и водорослей Солнце снова превращает углекислый газ и воду в органические вещества и кислород.
Огромны по своим масштабам процессы, происходящие на нашей планете под влиянием солнечного света. От энергии солнечных лучей, попадающих на верхнюю границу атмосферы Земли, остается только 40% после того, как они преодолеют толщу атмосферы. Но и эта энергия не менее чем в десять раз превышает ту, которая содержится во всех разведанных запасах минерального подземного топлива. Под действием солнечного света, "застрявшего" в атмосфере, происходят те грандиозные природные явления, которые мы наблюдаем на Земле: движение огромных воздушных масс, нагрев и охлаждение гигантских количеств воды в атмосфере.
Падающая на поверхность суши и океанов солнечная энергия вызывает интенсивное испарение влаги, служит причиной образования облаков, периодического изменения погоды и смены времен года. Под влиянием тепла солнечных лучей возникают смерчи и ураганы, льют дожди и происходят медленные, но неумолимые процессы выветривания и разрушения горных пород. Как несоизмеримы эти процессы и невероятно большая энергия, необходимая для их осуществления, с энергией каждого из обитателей нашей планеты!
1. Общие сведения о солнце
Солнце - центральное тело Солнечной системы - представляет собой раскалённый плазменный шар. Солнце - ближайшая к Земле звезда. Свет от него до нас доходит за 8, 3 мин. Солнце решающим образом повлияло на образование всех тел Солнечной системы и создало те условия, которые привели к возникновению и развитию жизни на Земле. Его масса в 333 000 раз больше массы Земли и в 750 раз больше массы всех других планет, вместе взятых. За 5 миллиардов лет существования Солнца уже около половины водорода в его центральной части превратилось в гелий. В результате этого процесса выделяется то количество энергии, которое Солнце излучает в мировое пространство. Мощность излучения Солнца очень велика: около 3,81020 МВт. На Землю попадает ничтожная часть Солнечной энергии, составляющая около половины миллиардной доли. Она поддерживает в газообразном состоянии земную атмосферу, постоянно нагревает сушу и водоёмы, даёт 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 незначительно меняется из-за эллиптичности орбиты и составляет, в среднем, 1 392 000 км. (что в 109 раз превышает диаметр Земли). Расстояние до Солнца в 107 раз превышает его диаметр. Солнце представляет собой сферически симметричное тело, находящиеся 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 слоёв. Следовательно, температура также растёт по мере приближения к центру. В зависимости от изменения физических условий Солнце можно разделить на несколько концентрических слоёв, постепенно переходящих друг в друга.
В центре Солнца температура составляет 15 миллионов градусов, а давление превышает сотни миллиардов атмосфер. Газ сжат сдесь до плотности около 150 000 кг/м3. Почти вся энергия Солнца генерируется в центральной области с радиусом примерно 1/3 солнечного. Через слои, окружающие центральную часть, эта энергия передаётся наружу. На протяжении последней трети радиуса находится конвективная зона. Причина возникновения перемешивания (конвекции) в наружних 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. Ядро и конвективная зона фактически не наблюдаемы. Об их существовании известно либо из теоретических расчётов, либо на основании косвенных данных. Над конвективной зоной располагаются непосредственно наблюдаемые слои Солнца, называемые его Атмосферой. Они лучше изучены, т. к. об их свойствах можно судить из наблюдений.
История телескопических наблюдений Солнца начинается с наблюдений, выполненных Г. Галлилеем в 1611 году; были открыты солнечные пятна, определён период вращения Солнца вокруг своей оси. В 1843 году немецкий астроном Г. Швабе обнаружил цикличность солнечной активности. Развитие методов спектрального анализа позволило изучить физические условия на Солнце. В 1814 году Й. Фраунгофер обнаружил тёмные линии поглащения в спектре Солнца - это положило начало изучению химического состава Солнца. С 1836 года регулярно ведутся наблюдения затмений Солнца, что привело к обнаружению короны и хромосферы Солнца, а также солнечный протуберанцев. В 1913 году американский астроном Дж. Хейл наблюдал зеемановское расщепление фраунгоферовых линий спектра солнечных пятен и этим доказал существование на Солнце магнитных полей. К 1942 году шведский астроном Б. Эдлен и другие отождествили несколько линий спектра солнечной короны с линиями высокоионизированных элементов, доказав этим высокую температуру в солнечной короне. В 1931 году Б. Лио изобрёл солнечный коронограф, позволивший наблюдать корону и хромосферу вне затмений. В начале 40-х годов XX века было открыто радиоизлучение Солнца. Существенным толчком для развития физики Солнца во второй половине XX века послужило развитие магнитной гидродинамики и физики плазмы. После начала космической эры изучение ультрафиалетового и рентгеновского излучения Солнца ведётся методами внеатмосферной астрономии с помощью ракет, автоматических орбитальных обсерваторий на спутниках Земли, космических лабораторий с людьми на борту.