WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаАстрономія та Авіація → Сонце не тільки джерело світла і тепла, але і первинне джерело багатьох інших видів енергії - Курсова робота

Сонце не тільки джерело світла і тепла, але і первинне джерело багатьох інших видів енергії - Курсова робота

Дослідження фраунгоферових ліній дозволяє визначити хімічний склад атмосфери Сонця. На Сонці знайдено більше 70 хімічних елементів. Ніяких "неземних" елементів Сонце не містить. Найпоширеніші елементи на Сонці — водень (біля 70% всієї маси Сонця) і гелій (29%).

Під час найбільшого спокою земної атмосфери в телескоп можна спостерігати характерну зернисту структуру фотосфери. Чергування маленьких світлих плямочок — гранул — розміром близько 1000км, оточені темними проміжками, створює враження комірчастої структури — грануляція. Виникнення грануляції пов'язано з конвекцією, що відбувається під фотосферою. Окремі гранули на декілька сотень градусів гарячіше навколишнього їх газу, і протягом декількох хвилин їх розподіл по диску Сонця міняється. Спектральні зміни свідчать про рух газу в гранулах, схожих на конвективні: в гранулах газ підіймається, а між ними — опускається.

Ці рухи газів породжують в сонячній атмосфері акустичні хвилі, подібні звуковим хвилям в повітрі.

Розповсюджуючись у верхні шари сонячної атмосфери, хвилі, що виникли в конвективній зоні і у фотосфері, передають їм частину механічної енергії конвективних рухів і проводять нагрівання газів подальших шарів атмосфери Сонця — хромосфери і корони. В результаті верхні шари фотосфери з температурою близько 4500 До виявляються "найхолоднішими" на Сонці. Як углиб, так і вгору від них температура газів швидко росте.

Розташований над фотосферою шар, званий хромосферою, під час повних сонячних затьмарень в ті хвилини, коли Місяць повністю закриває фотосферу, видний як рожеве кільце, що оточує темний диск. На краю хромосфери спостерігаються виступаючі як би язички полум'я — хромосферні спікули, представляючі собою витягнуті стовпчики з ущільненого газу. Тоді ж можна спостерігати і спектр хромосфери, так званий спектр спалаху. Він складається з яскравих емісійних ліній водню, гелію, іонізованого кальцію і інших елементів, які раптово спалахують під час повної фази затьмарення. Виділяючи випромінювання Сонця в цих лініях, можна одержати в них його зображення. В додатку приведена фотографія ділянки Сонця, одержана в промінні водню (червона спектральна лінія з довжиною хвиль 656,3 нм). Для випромінювання в цій довжині хвилі хромосфери непрозора, а тому випромінювання глибше розташованої фотосфери на знімку відсутнє.

Хромосфера відрізняється від фотосфери значно більш неправильною неоднорідною структурою. Помітні два типи неоднорідностей — яскраві і темні. За своїми розмірами вони перевищують фотосферні гранули. В цілому розподіл неоднорідностей утворює так звану хромосферну сітку, особливо добре помітну в лінії ионизованного кальцію. Як і грануляція, вона є слідством рухів газів в підфотосферній конвективній зоні, що тільки відбуваються в більш крупних масштабах. Температура в хромосфері швидко росте, досягаючи у верхніх її шарах десятків тисяч градусів.

Сама зовнішня і дуже розріджена частина сонячної атмосфери — корона, що простежується від сонячного лімба до відстаней в десятки сонячних радіусів. Вона має температуру близько мільйона градусів. Корону можна бачити тільки під час повного сонячного затьмарення або за допомогою коронографа.

Вся сонячна атмосфера постійно коливається. В ній розповсюджуються як вертикальні, так і горизонтальні хвилі з довжинами в декілька тисяч кілометрів. Коливання носять резонансний характер і відбуваються з періодом близько 5 мін.

У виникненні явищ, що відбуваються на Сонці, велику роль грають магнітні поля. Речовина на Сонці усюди є намагніченою плазмою. Іноді в окремих областях напруженість магнітного поля швидко і сильно зростає. Цей процес супроводжується виникненням цілого комплексу явищ сонячної активності в різних шарах сонячної атмосфери. До них відносяться факели і плями у фотосфері, флоккули в хромосфері, протуберанці в короні. Найчудовішим явищем, що охоплює всі шари сонячної атмосфери і що зароджується в хромосфері, є сонячні спалахи.

В ході наглядів учені з'ясували, що Сонце — могутнє джерело радіовипромінювання. В міжпланетний простір проникають радіохвилі, які випромінює хромосфера (сантиметрові хвилі) і корона (дециметрові і метрові хвилі).

Радіовипромінювання Сонця має дві складові — постійну і змінну (сплески, "шумові бурі"). Під час сильних сонячних спалахів радіовипромінювання Сонця зростає в тисячі і навіть мільйони раз в порівнянні з радіовипромінюванням спокійного Сонця. Це радіовипромінювання має нетеплову природу.

Рентгенівське проміння виходить в основному від верхніх шарів хромосфери і корони. Особливе сильним випромінювання буває в роки максимуму сонячної активності.

Сонце випромінює не тільки світло, тепло і всі інші види електромагнітного випромінювання. Воно також є джерелом постійного потоку частинок — корпускул. Нейтрино, електрони, протони, альфа-частки, а також важчі атомні ядра всі разом складають корпускулярне випромінювання Сонця. Значна частина цього випромінювання є більш менш безперервним закінченням плазми — сонячний вітер, що є продовженням зовнішніх шарів сонячної атмосфери — сонячної корони. На фоні цього постійно дуючого плазмового вітру окремі області на Сонці є джерелами більш направлених, посилених, так званих корпускулярних потоків. Швидше за все вони пов'язані з особливими областями сонячної корони — коронарними дірами, а також, можливо, з довгоживучими активними областями на Сонці. Нарешті, з сонячними спалахами пов'язані наймогутніші короткочасні потоки частинок, головним чином електронів і протонів. В результаті наймогутніших спалахів частинки можуть придбавати швидкості, складові помітну частку швидкості світла. Частинки з такими великими енергіями називаються сонячним космічним промінням.

Сонячне корпускулярне випромінювання робить сильний вплив на Землю, і перш за все на верхні шари її атмосфери і магнітне поле, викликаючи безліч цікавих геофізичних явищ.

Прилади нагляду за Сонцем

Для наглядів Сонця використовуються спеціальні інструменти, звані сонячними телескопами. Потужність випромінювання, що приходить від Сонця, в сотні мільярдів раз більше, ніж від найяскравіших зірок, тому в сонячних телескопах використовують об'єктиви з діаметрами не більше метра, але і в цьому випадку велика кількість світла дозволяє використовувати сильне збільшення і працювати, таким чином, із зображеннями Сонця діаметром до 1м. Для цього телескоп повинен бути довгофокусним. У найбільших сонячних телескопів фокусна відстань об'єктивів досягає сотні метрів. Такі довгі інструменти неможливо вмонтовувати на параллактичних установках, і звичайно їх роблять нерухомими. Щоб направити проміння Сонця в нерухомо розташований сонячний телескоп, користуються системою двох дзеркал, одне з яких нерухоме, а друге, зване цілостатом, обертається так, щоб компенсувати видиме добове переміщення Сонця по небу. Сам телескоп розташовують або вертикально (баштовий сонячний телескоп), або горизонтально (горизонтальний сонячний телескоп). Зручність нерухомого розташовує телескопа полягає ще і в тому, що можна використовувати великі прилади для аналізу сонячного випромінювання (спектрографи, збільшувальні камери, різного типу світлофільтри).

Крім баштових і горизонтальних телескопів для наглядів Сонця можуть бути використані звичайні невеликі телескопи з діаметром об'єктиву не більше 20-40см. Вони повинні бути забезпечені спеціальними збільшувальними системами, світлофільтрами і камерами із затворами, що забезпечують короткі експозиції.

Для нагляду сонячної корони застосовують коронограф, що дозволяє виділяти слабке випромінювання корони на фоні яскравого навколосонячного ореолу, викликаного розсіянням фотосферного світла в земній атмосфері. За своєю суттю це звичайний рефрактор, в якому розсіяне світло сильно ослабляється завдяки ретельному підбору високоякісних сортів скла, високому класу їх обробки, спеціальній оптичній схемі, що знімає велику частину розсіяного світу, і вживанню вузькополосних світлофільтрів.

Для вивчення сонячного спектру крім звичайних спектрографів широко використовуються спеціальні прилади — спектрогеліографи і спектрогеліоскопи, що дозволяють одержати монохроматичне зображення Сонця в будь-якій довжині хвилі.

Сонячне випромінювання і вплив його на Землю

Із загальної кількості енергії, випромінюваної Сонцем в міжпланетний простір, меж земної атмосфери досягає лише 1/2000000000 частина. Зразково третина сонячного випромінювання, падаючого на Землю, відображається нею і розсівається в міжпланетному просторі. Багато сонячній енергії йде на нагрівання земної атмосфери, океанів і суші. Але і Частка, що залишається, забезпечує існування життя на Землі.

В майбутньому люди обов'язково навчаться безпосередньо перетворювати сонячну енергію на інші види енергії. Вже застосовуються в народному господарстві найпростіші геліотехнічні установки: різні типи сонячних теплиць, парників, опріснювачів, водонагрівачів, сушарок. Сонячне проміння, зібране у фокусі увігнутого дзеркала, плавить самі тугоплавкі метали. Ведуться роботи із створення сонячних електростанцій, по використовуванню сонячної енергії для опалювання будинків і опріснення морської води. Практичне вживання знаходять напівпровідникові сонячні батареї, безпосередньо перетворюючі енергію Сонця в електричну енергію. Разом з хімічними джерелами струму сонячні батареї використовуються, наприклад, на штучних супутниках Землі і космічних ракетах. Все це лише перші успіхи геліотехніки.

Ультрафіолетове і рентгенівське проміння виходить в основному від верхніх шарів хромосфери і корони. Це вдалося довести, запускаючи ракети з приладами під час сонячних затьмарень. Дуже гаряча сонячна атмосфера завжди є джерелом невидимого короткохвильового випромінювання, але особливе могутнім воно буває в роки максимуму сонячної активності. В цей час ультрафіолетове випромінювання зростає приблизно в два рази, а рентгенівське — в десятки і навіть сотні раз в порівнянні з випромінюванням в роки мінімуму. Інтенсивність короткохвильового випромінювання змінюється також від дня до дня, різко зростаючи, коли в хромосфері Сонця відбуваються спалахи.

Loading...

 
 

Цікаве