Солнечно-земные связи 1 СЛОВО О СОЛНЦЕ ты

Солнечно-земные связи 1

СЛОВО О СОЛНЦЕ, ты – живот и красота природы, Источник вечности и образ божества! Тобой жива земля, жив воздух, живы воды, Душа времен и вещества! Александр Сумароков, 1760 г. 2

Каждый успех наших знаний ставит больше проблем, чем решает. Луи де Бройль То, что мы знаем – ограничено, а то, чего мы не знаем – бесконечно. Пьер Симон Лаплас 3

Солнечно-земные связи Солнечная гелиосфера и земная магнитосфера Магнитные бури Свечение ночного неба и полярные сияния Солнце, погода и климат Биологические проявления СА 4

Cолнечно-земные связи Во время солнечных вспышек в околосолнечное пространство внезапно поступает огромная дополнительная энергия, равносильная взрывам миллионов атомных бомб. Примерно половина этой энергии – кинетическая энергия ионизированного газа, другая половина – жесткое ионизующее электромагнитное и проникающее корпускулярное излучение. 5

Cолнечно-земные связи 6

Cолнечно-земные связи Выброшенные Солнцем частицы и ионизированный газ при столкновении с магнитным полем Земли формируют ударную волну и искажают магнитное поле. 7

Радиационные пояса Земли внешний радиационный пояс Земли (высота до 40 000 км) внутренний радиационный пояс (высота до 15 000 км) 8

Частицы в магнитной ловушке Траектория заряженной частицы в магнитной ловушке магнитосферы Земли замкнута между двумя «магнитными зеркалами» . 9

Проявление солнечной активности в геофизических явлениях 10

Проявление солнечной активности в геофизических явлениях Выяснение природы солнечно-земных связей имеет особую практическую значимость при обеспечении безопасности космических полетов, защиты космонавтов и надежности работы аппаратуры как на Земле, так и в космосе. Для биосферы, защищенной от космических излучений атмосферой и магнитным полем, существенно влияние солнечной активности на погодные и климатические явления. 11

Проявление солнечной активности в геофизических явлениях 12

Длительность послевспышечных явлений 1 -видимое излучение вспышки; 3 - радиоизлучение; 4 -солнечные космические лучи; 5 -галактические космические лучи; 6 -космическое радиоизлучение в полярных областях Земли; 7 - магнитная буря (быстрые изменения магнитного поля). 13

Магнитное поле Земли 14

Магнитное возмущение – солнечный корпускулярный эффект Связь между средней годовой магнитной активностью, основанной на ежедневных измерениях магнитного поля, и числом солнечных пятен за период 1835 – 1930 гг. Возмущения магнитного поля наблюдаются как на дневном, так и на ночном полушарии Земли. Что свидетельствует о том, что возмущения земного 15 магнетизма вызваны потоком заряженных частиц от Солнца.

Полярные сияния Картина полярного сияния, наблюдавшегося 24 октября 1870 г. в Париже. Из 16 книги К. Фламмариона «Атмосфера» . Россия, СПб. , 1900 г.

Полярные сияния 17

18

Полярные сияния Распределение яркости полярных сияний в северной (слева) и южной (справа) полярных зонах в эпоху максимума цикла СА 9 июня 2000 г. Центры овалов совпадают с геомагнитными полюсами. Географические полюса отмечены черной точкой. 19

Полярные сияния Распространение полярных сияний в Северном полушарии. 20

Полярные сияния Частота появления полярных сияний коррелирует с 11 -летним солнечным циклом, 27 дневным циклом, временами года и магнитной активностью. 21

Солнечные пятна и полярные сияния Связь между видимостью полярных сияний (пунктирная линия) и числом солнечных пятен (сплошная линия) по данным за сто лет. Наблюдения проводили в Скандинавии. Полярные сияния особенно часто наблюдаются через сутки после прохождения больших солнечных пятен через центральный меридиан Солнца. Развитие отдельных полярных сияний и магнитных бурь 22 удивительно совпадают.

Активные эксперименты в ионосфере и магнитосфере Схема ракетного эксперимента (26. 01. 1969 г. ) по генерации искусственного полярного сияния. Использовали мощные электронные и ионные пучки, существенно меняющие состояние среды (плазмы) и искусственно генерирующие ударные волны. Эксперимент показал, что ускорения частиц, обусловливающие авроральные явления (явления, 23 связанные с полярными сияниями) развиваются на расстояниях от Земли более 150 км.

Солнце, погода и климат 24

«ПОГОДУ можно сравнить с непрерывно идущим спектаклем, на котором мы присутствуем в качестве зрителей поневоле. Сценой служат НИЖНИЕ СЛОИ АТМОСФЕРЫ, основными исполнителями – ВОЗДУХ и ВОДА, а костюмами – ОБЛАКА; действие же развертывается на просторах всего земного шара. Рукопись написана СОЛНЦЕМ, постановка управляется ВРАЩЕНИЕМ ЗЕМЛИ, и ни одна сцена не повторяется в точности, каждое явление бывает сыграно погодой со своими индивидуальными особенностями» . Клайд Орр. «Между Землей и Космосом» . 1964 г. 25

Идеальная Земля Климат на Земле определяется в основном притоком солнечной энергии, которая определенным образом распределяется по всему земному шару в результате суточного и годичного движений Земли, с учетом наклона ее оси вращения и образования тепловых поясов (холодный, умеренный и жаркий). Вообразим, что на Земле нет ни выдающихся гор, ни глубоких морей и синоптически в любом месте все условия совершенно одинаковы. Тогда единственным фактором изменения было бы только изменение инсоляции (освещенность солнечными лучами). Климат на каждой широте был бы одинаков, а погода в каждой точке менялась бы плавно и регулярно. 26

Устойчивость солнечного воздействия Общий поток основных видов излучения изменяется незначительно в пределах 3% из-за малого эксцентриситета земной орбиты, что в итоге обеспечивает стабильность теплового баланса планеты. Это подтверждается графиком выше, где показано, что глобальное изменение температуры в настоящее время на Земле не превышает ± 0. 4° за столетие. 27

Роль местных условий Климатические особенности, а следовательно, и погодные аномалии, зависят от местных условий (рельеф, почва, наличие вод, ветровых систем и т. д. ). Они играют важную роль, поглощая, запасая и перераспределяя солнечную энергию. 28

Основная проблема поиска механизма воздействия солнечной активности на метеопроцессы – несоизмеримость потока энергии, приходящего к Земле (1024 – 1025 Вт), с энергетикой тропосферных процессов, мощность которых 1026 – 1027 Вт. Несмотря на это, особенно при учете сезонных изменений, имеет место значимая корреляция между индексами солнечной активности и параметрами тропосферы (температура, давление, 29 активность циклонов и морских течений и т. п. явлений).

Механизм воздействия солнечной активности на метеопроцессы Возможный механизм воздействия - солнечный ветер не является энергетическим источником атмосферных возмущений, но каким -то образом модулирует (регулирует) поступление энергии от какого-либо иного, более мощного источника, а именно – самого Солнца. 30

Воздействие Солнца на тропосферные процессы Тропосфера и гидросфера оказываются важнейшими конечными звеньями процессов переноса энергии в единой системе Солнце-Земля. Для тропосферы вариации энергии солнечных факторов, обусловленные уровнем солнечной активности, незначительны по сравнению с энергетикой собственных тропосферных процессов (различие на 3 – 4 порядка!). 31

Энергетика тропосферы Энергия, запасаемая вблизи поверхности Земли, складывается из тепловой энергии суши, вод, воздуха, кинетической энергии воздушных масс и множества других факторов. В обычных условиях имеет место энергетический и тепловой балансы Земли, который, благодаря парниковому эффекту, создает устойчивые локальные (местные) и климатические аномалии (особенно выделяющиеся в береговых зонах внутренних морей). 32

Биологические проявления СА 33

А. Л. Чижевский (1897 – 1967 гг. ) Александр Леонидович Чижевский – российский биолог, один из основоположников гелиобиологии. Установил зависимость между цикличностью солнечной активности и многими явлениями в биосфере. Тщательно изучая солнечное влияние и действие космических лучей на организм людей, он создал целое научное направление – космическая биология и показал возможность прогнозирования поведения людей и земных событий в зависимости от ритмов внешней среды. . 34

Солнечная активность и биологические ритмы Воздействие ионизующей и проникающей радиации на организм хорошо известно и в определенных дозах даже применяется в медицине для лечения и профилактики заболеваний. Внешние ритмические вариации факторов среды обитания могут вызывать синхронизацию биоритмов организма. Если организм не успевает компенсировать внешние воздействия, то наступает десинхронизация, которая может привести к «поломке» организма. Связь изменений статических электрических потенциалов кожи человека (штриховая линия) с числами Вольфа (сплошная линия). 35

СА и нервная система Со времен А. Л. Чижевского полагают, что нервная система – соматическая и вегетативная – из всех систем организма наиболее чувствительна к гелиогеофизическим воздействиям. Удобный и легко доступный тест состояния центральной нервной системы – время и адекватность реакции на резкое изменение ситуации. На рисунке изображены: а – числа Вольфа (СА), б–число дорожно-транспортных происшествий (нормированное на 100 автомобилей) по всей Японии в – то же для Токио. 36

Солнечная активность и улов рыбы Слева – сопоставление годовых уловов сельди в Норвежском море с индексом геомагнитной активности. Справа – улов краба на западном побережье США и числа Вольфа. По оси абсцисс – годы. 37

А. Э. Дуглас (1867 – 1962 гг. ) Андрю Эллиот Дуглас (A. E. Douglass) американский астроном, основатель науки дендрохронология. Им разработан метод датировки по кольцам деревьев. В 1894 г. Дуглас опубликовал труд о связи климата с кольцами на спилах деревьев: широкое кольцо соответствует влажному климата, узкое кольцо соответствует сухому климату. 38

Кольца деревьев и СА А. Э. Дуглас исследовал годичные кольца на пнях Sequoia gigantea. Поскольку один экземпляр из этих тысячелетних гигантов обладал возрастом около 3200 лет, то оказалось возможным проследить величину прироста годичных колец на огромном промежутке времени. Из этих данных Дуглас сделал вывод о существовании колебания климата, периоды которых являются числами, кратными 11 -летнему циклу СА. Им был также выделен период в 101 г. , возможно, соответствующий вековому циклу СА. 39

Схема воздействия гелиогеофизических факторов на прирост древесины Гигантская секвойя растет в Национальном парке Секвойя в Центральной Калифорнии (США). 40

Рост деревьев и число солнечных пятен Рост деревьев (верхняя кривая) и число солнечных пятен (нижняя), по исследованиям живых деревьев Англии, Норвегии, Швеции, Германии и Австрии. Кривая роста деревьев имеет большие максимумы вблизи максимумов солнечных пятен, а также более слабые вторичные максимумы, приблизительно посредине между ними. Оба максимума в пределах одного 11 -летнего цикла соответствуют ходу кривых общего выпадения осадков, отличающихся той же 41 периодичностью.

L. A. Pustylnik, G. Yom Din. Space climate manifestation in Earth prices - from medieval England up to modern USA astro-ph/0411165 Статистический анализ рыночных цен на расходные материалы и сырьё, а также на пшеницу, в Англии почти за 700 лет, 12641954 гг. , выявил совпадение параметров статистических распределений интервалов между вспышками цен и интервалов между минимумами солнечной активности. Вероятность того, что такое совпадение не случайно, т. е. причинно связано, не менее 99%. 42

43

Аналогичный анализ цен на пшеницу на рынке США с 1902 по 1992 гг. также показал значимые корреляции между ценами и солнечной активностью. Максимальные цены соответствуют максимумам количества пятен на Солнце. ► В 20 -м веке эта корреляция оказалась менее значимой, чем в средневековой Англии. Возможно, это связано с глобализацией экономики, что смягчает негативной влияние погоды и колебаний урожая на рыночные цены. ► 44

Засухи и войны Еще в 1912 г. М. А. Боголепов писал в своей книге «Колебания климата и историческая жизнь (голод и война)» : «электромагнитное состояние Земли имеет прямое действие на растительную и живую жизнь организмов» . Проанализировав русские летописи, в которых нашли отражения наиболее видные события, М. А. Боголепов пришел к выводу, что внезапные изменения климата являются выражением периодических возмущений всей жизни земного шара со всем его физическим и органическим миром; что все это передается в том или ином виде жизни человека и выражается в ней экономическими и политическими бедствиями. В наше время нет той безумной формы голода, какая описывается в летописях далекого прошлого, нет набегов азиатских кочевников, но зато появились торговые крахи, кризисы в производствах, экономические катастрофы, которые в свою очередь также сильно влияют на политическую жизнь народов всей Земли. Безрезультатно искать периодичность в каком-нибудь одном явлении жизни. Только совокупность всех признаков возмущения земного 45 шара может обнаружить закономерность явлений: эпоха наибольших возмущений повторяется трижды в столетие,

Важнейшие техногенные влияния СА Вызывают ионосферные возмущения. 2. Нарушают радиосвязь. 3. Являются источником радиационной опасности для космонавтов и оборудования космических кораблей. 4. Магнитосферные и ионосферные вариации усиливают электромагнитное излучение на частотах 0. 001 – 10 Гц и влияют на навигацию (компасы и радио), кабельную связь (телекс, телефон), работу линий электропередач, нефтепроводов и газопроводов. 1. 46

Жизнь прекрасна! 47