Rambler's Top100Astronet    
  po tekstam   po klyuchevym slovam   v glossarii   po saitam   perevod   po katalogu
 
Na saite
Astrometriya
Astronomicheskie instrumenty
Astronomicheskoe obrazovanie
Astrofizika
Istoriya astronomii
Kosmonavtika, issledovanie kosmosa
Lyubitel'skaya astronomiya
Planety i Solnechnaya sistema
Solnce

Solnechno-zemnye svyazi

- sistema pryamyh ili oposredovannyh fiz. svyazei mezhdu gelio- i geofizicheskimi processami. Zemlya poluchaet ot Solnca ne tol'ko svet i teplo, obespechivayushie neobhodimyiuroven' osveshennosti i sr. temp-ru ee poverhnosti, no i podvergaetsya kombinirovannomu vozdeistviyu UF- i rentgenovskogo izlucheniya, solnechnogo vetra, solnechnyh kosmicheskih luchei (ris. 1). Variacii moshnosti etih faktorov pri izmenenii urovnya solnechnoi aktivnosti vyzyvayut cepochku vzaimosvyazannyh yavlenii v mezhplanetnom prostranstve, v magnitosfere, ionosfere, neitral'noi atmosfere, biosfere, gidrosfere i, vozmozhno, litosfere Zemli. Izuchenie etih yavlenii i sostavlyaet sut' problemy S.-z.s. Strogo govorya, Zemlya okazyvaet nekotoroe obratnoe (po krainei mere, gravitacionnoe) vozdeistvie na Solnce, odnako ono nichtozhno malo, tak chto obychno rassmatrivayut tol'ko vozdeistvie solnechnoi aktivnosti na Zemlyu. Eto vozdeistvie svoditsya libo k perenosu ot Solnca k Zemle energii, vydelyayusheisya v nestacionarnyh processah na Solnce (energetich. aspekt S.-z.s.), libo k pereraspredeleniyu uzhe nakoplennoi energii v magnitosfere, ionosfere i neitral'noi atmosfere Zemli (informac. aspekt). Pereraspredelenie energii mozhet proishodit' libo plavno (ritmich. kolebaniya geofizich. parametrov), libo skachkoobrazno (triggernyi mehanizm).

Ris. 1. Kartina korpuskulyarnogo izlucheniya v okrestnosti
Zemli (integral'nyi energeticheskii spektr protonov):
1 - spokoinyi solnechnyi veter; 2 - vozmushennyi
solnechnyi veter; 3 i 4 - chasticy polyarnyh siyanii;
5-7 - solnechnye kosmicheskie luchi; 8 - galakticheskie
kosmicheskie luchi; 9 - geomagnitnaya shirota, na
kotoruyu mogut pronikat' izvne protony s energiei
vyshe zadannoi; 10 - shkala vysot, na kotorye mogut
pronikat' sverhu protony s energiei vyshe zadannoi;
11 - uslovnaya granica mezhdu plazmoi i protonami,
dvizhushimisya v geomagnitnom pole po shtermerovskim
orbitam. Levaya shkala - potok protonov I [sm-1s-1];
nizhnyaya shkala - kineticheskaya energiya protonov v eV.
Predstavleniya o S.-z.s. skladyvalis' postepenno, na osnove otdel'nyh dogadok i otkrytii. Tak, v konce 19 v. V.O. Birkelan (Birkeland; Norvegiya) vperye vyskazal predpolozhenie, chto Solnce krome volnovogo izlucheniya ispuskaet takzhe i chasticy. V 1915 g. A.L. Chizhevskii obratil vnimanie na ciklich. svyaz' mezhdu razvitiem nek-ryh epidemii i pyatnoobrazovatel'noi deyatel'nost'yu Solnca. Sinhronnost' mnogih gelio- i geofizich. yavlenii (a takzhe forma kometnyh hvostov) navodila na mysl', chto v mezhplanetnom prostranstve imeetsya agent, peredayushii solnechnye vozmusheniya Zemle. Etim agentom okazalsya solnechnyi veter, sushestvovanie k-rogo eksperimental'no bylo dokazano v nachale 1960-h gg. putem pryamyh izmerenii s pomosh'yu AMS. Otkrytie solnechnogo vetra vmeste s nakoplennymi o dr. proyavleniyah solnechnoi aktivnosti posluzhilo osnovoi dlya issledovaniya fiziki S.-z.s.

Posledovatel'nost' sobytii v sisteme Solnce-Zemlya mozhno prosledit', nablyudaya cepochku yavlenii, soprovozhdayushih moshnuyu vspyshku na Solnce - vysshee proyavlenie solnechnoi aktivnosti. Posledstviya vspyshki (ris. 2) nachinayut skazyvat'sya v okolozemnom prostranstve pochti odnovremenno s sobytiyami na Solnce (vremya rasprostraneniya el.-magn. voln ot Solnca do Zemli chut' bol'she 8 min). V chastnosti, UF- i rentg. izluchenie vyzyvayut dopolnitel'nuyu ionizaciyu verhnei atmosfery, chto privodit k uhudsheniyu (ili dazhe polnomu prekrasheniyu) radiosvyazi (effekt Dellindzhera) na osveshennoi storone Zemli.

Ris. 2. Shematicheskoe izobrazhenie effektov,
nablyudaemyh na Zemle posle moshnoi vspyshki:
1 - vidimoe izluchenie vspyshki; 2 -
radioizluchenie vysokoi chastoty; 3 -
radioizluchenie nizkoi chastoty; 4 -
solnechnye kosmicheskie luchi; 5 - variacii
galakticheskih kosmicheskih luchei (effekt
Forbusha); 6 - pogloshenie kosmicheskih
radioshumov v polyarnyh oblastyah Zemli;
7 - variacii geomegnitnogo polya (magnitnaya
burya). Po vertikal'noi osi otlozhena
uslovnaya amplituda effektov, po
gorizontal'noi - vremya v chasah posle
nachala solnechnoi vspyshki.
Obychno moshnaya vspyshka soprovozhdaetsya ispuskaniem bol'shogo kolichestva uskorennyh chastic - solnechnyh kosmicheskih luchei (SKL). Samye energichnye iz nih (s energiei EK > 108-109 eV) nachinayut prihodit' k Zemle spustya > 10 min posle maksimuma vspyshki v linii $H_\alpha$. Povyshennyi potok SKL s EK < 108 eV u Zemli mozhet nablyudat'sya nesk. desyatkov chasov. Vtorzhenie SKL v ionosferu polyarnyh shirot vyzyvayut dopolnit. ionizaciyu i sootvetstvenno uhudshenie radiosvyazi na korotkih volnah. Imeyutsya dannye o tom, chto SKL v znachit. mere sposobstvuyut opustosheniyu ozonovogo sloya Zemli (ozonosfery). Usilennye potoki SKL predstavlyayut soboi takzhe odin iz glavnyh istochnikov radiac. opasnosti dlya ekipazhei i oborudovaniya kosmich. korablei.

Vspyshka generiruet moshnuyu udarnuyu volnu i vybrasyvaet v mezhplanetnoe prostranstvo oblako plazmy. Dvigayas' so skorost'yu svyshe 100 km/s, udarnaya volna i oblako plazmy za 1,5-2 sut dostigayut Zemli i vyzyvayut magn. buryu, ponizhenie intensivnosti galaktich. kosmich. luchei (sm. Variacii kosmicheskih luchei), usilenie polyarnyh siyanii, vozmusheniya ionosfery i t.d. (sm. Verhnyaya atmosfera, Magnitosfery planet). Imeyutsya statistich. dannye o tom, chto cherez 2-4 sut posle magn. buri proishodit zametnaya perestroika barich. polya troposfery. Eto privodit k uvelicheniyu nestabil'nosti atmosfery, narusheniyu haraktera cirkulyacii vozduha (razvitiyu ciklonov i dr. meteoyavlenii). Mirovye magn. buri predstavlyayut soboi krainyuyu stepen' vozmushennosti magnitosfery v celom. Bolee slabye (no bolee chastye) vozmusheniya, nazyvaemye subburyami, razvivayutsya v magnitosfere polyarnyh oblastei. Eshe bolee slabye vozmusheniya voznikayut vblizi granicy magnitosfery s solnechnym vetrom. Prichinoi vozmushenii poslednih dvuh tipov yavl. flukluacii moshnosti solnechnogo vetra. Pri etom v magnitosfere generiruetsya shirokii spektr el.-magn. voln s chastotami 0,001-10,0 Gc, k-rye svobodno dohodyat do aoverhnosti Zemli. Vo vremya magn. bur' intensivnost' etogo nizkochastotnogo izlucheniya vozrastaet v 10-100 raz. Bol'shuyu rol' v geomagnitnyh vozmusheniyah igraet mezhplanetnoe magn. pole (MMP), osobenno ego yuzhnyi komponent, perpendikulyarnyi ploskosti ekliptiki. So smenoi znaka radial'nogo komponenta MMP svyazany asimmetrii potokov SKL, vtorgayushihsya v polyarnye oblasti, izmeneniya napravleniya konvekcii magnitosfernoi plazmy i ryad dr. yavlenii.

Statisticheski ustanovlena svyaz' mezhdu urovnem solnechnoi i geomagnitnoi vozmushennosti i hodom ryada processov v biosfere Zemli (dinamikoi populyacii zhivotnyh, epidemii, epizootii, kolichestvom serdechno-sosudistyh krizov i dr.). Naibolee veroyatnoi prichinoi takoi svyazi yavlyayutsya nizkochastotnye kolebaniya el.-magn. polya Zemli. Eto podtverzhdaetsya laboratornymi eksperimentami po izucheniyu deistviya el.-magn. polei estestvenoi napryazhennosti i chastoty na mlekopitayushih.

Ris. 3. Shema solnechno-zemnyh svyazei.
Hotya ne vse zven'ya cepochki S.-z.s. (ris. 3) odinakovo izucheny, v obshih chertah kartina S.-z.s. predstavlyaetsya kachestvenno yasnoi. Kolichestv. issledovanie etoi slozhnoi problemy s ploho izvestnymi (ili voobshe neizvestnymi) nachal'nymi i granichnymi usloviyami zatrudneno iz-za neznaniya konkretnyh fiz. mehanizmov, obespechivayushih peredachu energii mezhdu otdel'nymi zven'yami.

Naryadu s poiskami fiz. mehanizmov vedutsya issledovaniya informac. aspekta S.-z.s. Svyazi proyavlyayutsya dvoyako, v zavisimosti ot togo, plavno ili skachkoobrazno proishodit pereraspredelenie energii solnechnyh vozmushenii vnutri magnitosfery. V pervom sluchae S.-z.s. proyavlyayutsya v forme ritmich. kolebanii geofizich. parametrov (11-letnih, 27-dnevnyh i dr.). Skachkoobraznye izmeneniya svyazyvayut s t.n. triggernym mehanizmom, k-ryiprimenim k processam ili sistemam, nahodyashimsya v neustoichivom sostoyanii, blizkom k kriticheskomu. V etom sluchae nebol'shoe izmenenie kritich. parametra (davleniya, sily toka, koncentracii chastic i t.p.) privodit k kachestvennomu izmeneniyu hoda dannogo yavleniya ili vyzyvaet novoe yavlenie. Dlya primera mozhno ukazat' na yavlenie obrazovaniya vnetropicheskih ciklonov pri geomagnitnyh vozmusheniyah. Energiya geomegnitnogo vozmusheniya preobrazuetsya v energiyu IK-izlucheniya. Poslednee sozdaet nebol'shoi dopolnitel'nyi razogrev troposfery, v rezul'tate kotorogo i razvivaetsya ee vertikal'naya neustoichivost'. Pri etom energiya razvitoi neustoichivosti mozhet ne dva poryadka prevyshat' energiyu pervonachal'nogo vozmusheniya.

Novym metodom issledovaniya S.-z.s. yavl. aktivnye eksperimenty v magnitosfere i ionosfere po modelirovaniyu effektov, vyzyvaemyh solnechnoi aktivnost'yu. Dlya liagnostiki sostoyaniya magnitosfery i ionosfery ispol'zuyutsya puchki elektronov, oblaka natriya ili bariya (vypuskaemye s borta rakety). Dlya neposredstv. vozdeistviya na ionosferu ispol'zuyutsya radiovolny korotkovolnovogo diapazona. Glavnoe preimushestvo aktivnyh eksperimentov - vozmozhnost' kontrolirovat' nek-rye nachal'nye usloviya (parametry puchka elektronov, moshnost' i chastotu radiovoln i t.p.). Eto pozvolyaet bolee uverenno sudit' o fiz. processah na zadannoi vysote, a vmeste s nablyudeniyami na drugih vysotah - o mehanizme magnitosferno-ionosfernogo vzaimodeistviya, ob usloviyah generacii nizkochastotnyh izluchenii, o mehanizme S.-z.s. v celom. Aktivnye eksperimenty imeyut takzhe i prikladnoe znachenie. Dokazana vozmozhnost' iskusstvennyi radiac. poyas Zemli i vyzvat' polyarnye siyaniya, izmenyat' sv-va ionosfery i generirovat' nizkochastotnye izlucheniya nad zadannym raionom.

Izuchenie S-z.s. yavl. ne tol'ko fundamental'noi nauchnoi problemoi, no i imeet bol'shoe prognosticheskoe znachenie. Prognozy sostoyaniya magnitosfery i drugih obolochek Zemli kraine neobhodimy dlya resheniya prakticheskih zadach v oblasti kosmonavtiki, radiosvyazi, transporta, meteorologii i klimatologii, sel'skogo hozyaistva, biologii i mediciny.

Lit.:
Chizhevskii A.L., Zemnoe eho solnechnyh bur', 2 izd., M., 1976; Vitinskii Yu.I., Ol' A.I., Sazonov B.I., Solnce i atmosfera Zemli, L., 1976; Gordiec B.F., Markov M.N., Shelepin L.A., Solnechnaya aktivnost' i Zemlya, M., 1980; Miroshnichenko L.I., Solnechnaya aktivnost' i Zemlya, M., 1981; Vladimirskii B.M., Kislovodskii L.D., Solnechnaya aktivnost' i biosfera, M., 1982; Vitinskii Yu.I., Solnechnaya aktivnost', 2 izd., M., 1983.

(L.I. Miroshnichenko)


Glossarii Astronet.ru


A | B | V | G | D | Z | I | K | L | M | N | O | P | R | S | T | U | F | H | C | Ch | Sh | E | Ya 

Ocenka: 2.9 [golosov: 109]
 
O reitinge
Versiya dlya pechati Raspechatat'

Astronet | Nauchnaya set' | GAISh MGU | Poisk po MGU | O proekte | Avtoram

Kommentarii, voprosy? Pishite: info@astronet.ru ili syuda

Rambler's Top100 Yandeks citirovaniya