Влияние солнечной активности на погоду и климат

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. Солнечная активность и ее причины

2. Параметры Солнечной активности и ее влияние на погоду и климат

3. Список используемой литературы

ВВЕДЕНИЕ

Проблема «Солнце - Земля» является на сегодняшний день актуальной по многим причинам. Во-первых, это проблема альтернативных источников энергии на Земле. Солнечная энергия - неисчерпаемый источник энергии, притом безопасный. Во-вторых, это влияние солнечной активности на земную атмосферу и магнитное поле Земли: магнитные бури, полярные сияния, влияния солнечной активности на качество радиосвязи, засухи, ледниковые периоды и др. Изменение уровня солнечной активности приводит к изменению величин основных метеорологических элементов: температуры, давления, числа гроз, осадков и связанных с ними гидрологических и дендрологических характеристик: уровня озер и рек, грунтовых вод, солености и оледенения океана, числа колец в деревьях, иловых отложений и т.п. Правда в отдельные периоды времени эти проявления происходят только частично или вовсе не наблюдаются. В-третьих, это проблема «Солнце - биосфера земли». С изменением солнечной активности учеными было замечено изменение численности насекомых и многих животных. В результате изучения свойств крови: числа лейкоцитов, скорости свертывания крови и др., были доказаны связи сердечно-сосудистых заболеваний человека с солнечной активностью.

В данной работе мы ограничимся рассмотрением влияния солнечной активности на геофизические параметры, особое внимание уделив воздействию активности на погоду и климат.

1. Солнечная активность и ее причины

У Солнца есть собственная «жизнь», называемая солнечной активностью: раскаленная масса Солнца находится в непрерывном движении, которое порождает пятна и факелы, меняет силу и направление солнечного ветра. На эту солнечную жизнь сразу реагирует магнитное поле Земли и ее атмосфера, порождая различные явления, воздействуя на животный и растительный мир, провоцируя вспышки рождаемости разных видов животных и насекомых, а также наши с вами заболевания.

Помимо обычного излучения, исходящего от Солнца, обнаружено и интенсивное радиоизлучение. Советская экспедиция в Бразилии, наблюдавшая затмение 20 мая 1947 года, обнаружила падение интенсивности радиоизлучения Солнца в 2 раза во время полной фазы солнечного затмения, в то время, как интенсивность общего излучения Солнца уменьшилась в миллион раз. Это говорит о том, что радиоизлучение Солнца происходит главным образом от его короны.

Причины циклической деятельности Солнца остаются пока неведомыми. Одни ученые склоняются к мнению, что ее основой являются внутренние механизмы, другие утверждают, что это гравитационные влияния обращающихся вокруг Солнца планет. Вторая точка зрения выглядит логичнее. Нужно учитывать и тот факт, что обращение планет происходит не столько вокруг Солнца, сколько вокруг общего центра тяжести всей Солнечной системы, по отношению к которому само Солнце описывает сложную кривую. Если учесть к тому же, что Солнце - не твердое тело, то такая динамика вращения непременно воздействует и на динамику движения всей солнечной плазмы, задавая ритмы солнечной активности.

2. Параметры Солнечной активности и ее влияние на погоду и климат

Наиболее близкий к нам источник частиц высоких энергий это, разумеется, наша звезда - Солнце. Поэтому для того, чтобы понять и оценить уровень энергии (или мощность) рассматриваемых воздействий, допустимо ограничиться анализом энергии поступающей от Солнца, а точнее анализом вариаций энергии поступающих от него потоков.

На Солнце происходит множество процессов, большая часть из которых остается неизученной. Тем не менее, составить достаточное представление о вариациях поступающей от него энергии можно, рассмотрев один из главных факторов - близкое к периодической изменение солнечной активности. 22-летний солнечный цикл определяется периодическим изменением полярности гигантского магнита, который представляет собой Солнце.

Поверхность Солнца очень неоднородна и находится в постоянном движении. Это подтверждают многочисленные снимки, которые в постоянном режиме делают станции наблюдения и обсерватории, в том числе международные, в различных диапазонах спектра. Приливы и отливы раскаленного и почти полностью ионизованного вещества, бушующие на Солнце, иногда приводят к эффекту, называемому корональным выбросом массы (впрочем, имеется, не существенный для понимания дальнейшего нюанс, связанный с различием между понятиями солнечной вспышки и коронального выброса массы). В этом случае от поверхности нашей звезды отрываются огромные потоки плазмы, которые уходят в межзвездное пространство и вполне могут достичь Земли.

Пятна на Солнце, которые в непрерывном режиме регистрируются уже более ста лет, как раз и являются основой для наиболее простого способа регистрации солнечной активности.

Впрочем, пятна на Солнце могут быть разного размера, причем появление группы пятен далеко не тождественно появлению одного пятна той же площади. Чтобы учесть это обстоятельство, в солнечно-земной физике давно используются так называемые числа Вольфа, которые позволяют довольно точно судить об активности светила по числу пятен, наблюдаемых с Земли. Число Вольфа или относительное цюрихское число солнечных пятен, определяется по формуле где f - общее число пятен на видимой полусфере Солнца, g - число групп пятен. Коэффициент k обеспечивает учет условий наблюдений (например, тип телескопа). С его помощью наблюдения в любой точке планеты пересчитываются к стандартным цюрихским числам.

Число параметров, с помощью которых можно охарактеризовать активность Солнца очень велико и такой показатель как числа Вольфа, далеко не является исчерпывающим. Наглядно показать это можно, отталкиваясь только от одного факта - Солнце, как и всякое сильно разогретое тело, излучает электромагнитные волны в очень широком спектральном диапазоне. Помимо видимого света, оно испускает и радиоволны, и жесткие рентгеновские лучи. Учитывая, что спектр разогретых тел является практически сплошным, а вариации интенсивности в его отдельных участках могут и не быть коррелированны друг с другом, легко представить себе трудности, с которыми сталкивается солнечно-земная физика при попытках отыскать некий интегральный (или универсальный) показатель.

. Все давно знают то, что ежели цикл, как многие выражаются, солнечной активности, наконец, длится 11 лет, то естественно представить, что и метеорологические элементы - давление, температура, влажность воздуха, осадки и остальные - тоже должны изменяться, как большинство из нас привыкло говорить, каждые 11 лет.

11-ЛЕТНИЙ ЦИКЛ - Солнечная активность развивается по так называемому 11-летнему циклу, график ее — синусоида от максимума до минимума с некоторой несимметричностью (длительность периода роста несколько меньше периода спада), — рассказывает Сергей Петрович Гайдаш. — То есть, для примера: минимальная солнечная активность предыдущего цикла — это 1996–1997 годы. Далее активность росла и достигла максимума в 2002–2003 годах. Затем опять пошла на спад и падала до минимума в 2008–2009 годах. Сейчас снова пошел рост, пик которого ученые ожидают приблизительно в 2013 году, то есть в ближайшие пару лет.

Чем определена эта цифра (11 лет) — никто из ученых не знает.  Она выявлена ТОЛЬКО по результатам наблюдений! Если кто-то скажет, что знает причину, можно сразу прекращать разговор с этим человеком — он шарлатан!

Предыдущий 11-летний цикл (23-й по счету, с начала наблюдений людей за солнечной активностью) был неожиданно длинным — он растянулся на 13 лет вместо 11. Это в принципе  неудивительно, ибо 11 лет — это не точная цифра, а средняя, длительность цикла порой гуляет от 8 до 13 лет. Сейчас мы наблюдаем всплеск солнечной активности, находимся на подъеме графика.

Было бы плохо, если бы мы не отметили то, что вправду, таковая периодичность как раз находится, но далековато не постоянно, не по всем климатическим элементам, не во всех географических районах, не для всех месяцев. Было бы плохо, если бы мы не отметили то, что может быть, проследить влияние солнечных циклов мешает сложность развития самих атмосферных действий, о чем мы уже, в конце концов, говорили. Вообразите себе один факт о том, что во всяком случае, только чрезвычайно изредка кривые долголетнего хода погодных частей, в конце концов, напоминают кривую хода солнечных пятен, но все-же, по-видимому, такое сходство не случайно.

К особенностям климата, зависящим от солнечной активности, относятся такие только принципиальные явления, как грозные зимы либо беспощадные засухи. Всем известно о том, что не считая 11-летних циклов, как мы привыкли говорить, солнечной активности и погодных частей обнаружены и остальные циклы. Было бы плохо, если бы мы не отметили то, что в особенности важны 22-летний и 80-90-летний. Конечно же, все мы очень хорошо знаем то, что это также подтверждает связь климата с действиями на Солнце.

Единого универсального показателя для активности Солнца не существует, но в солнечно-земной физике установлено, что можно указать величины, которые позволяют в какой-то степени приблизиться к решению этой задачи. Одной из этих величин является интенсивность радиоизлучения Солнца на волне 10,7 см, которая также обладает примерно той же периодичностью, что и числа Вольфа. Многочисленные исследования показали, что вариации и этого, и многих других показателей с приемлемой точностью кореллируют с числами Вольфа. Поэтому во многих исследованиях по солнечно-земным связям проводится сопоставление наблюдаемых в различных оболочках Земли явлений с поведением солнечной активности. Впрочем, для более точных количественных оценок используется и интенсивность радиоизлучения на волне 10,7 см.

Известны многочисленные работы, показывающие, что изменение солнечной активности в течение 11-летнего цикла, влияет на многие показатели, относящиеся как к верхней, так и к нижней атмосфере. Одним из ярких примеров является цикл работ, выполненный в Научно-исследовательском институте физики Санкт-Петербургского университета. В этих работах было изучено влияние солнечной активности на многолетний ход температуры вблизи земной поверхности, т.е. в тропосфере.

Работ аналогичного профиля существует очень много, например, предпринимались и определенные шаги по популяризации данных исследований, и тем более интересным является обзор, в котором рассматривались существенные трудности, которые возникают при попытках интерпретировать воздействие солнечной активности на события в тропосфере.

Первая трудность состоит в том, что поток энергии, поступающий от Солнца в околоземное космическое пространство с высокой точностью постоянен. По оценкам, подтверждаемых расчетами, проведенными на основании данных полученных со спутника "Нимбус-7", как это отмечалось в, в околоземное космическое пространство приходит энергия, характеризуемой величиной порядка 1012 МВт. При этом ее изменчивая часть составляет всего около 106 - 104 МВт, т.е. менее одной десятитысячной процента от фонового значения. Другими словами, вариативная часть энергии, поступающей на Землю от Солнца сопоставима с той, что вырабатывается человеком в одном, сравнительно небольшом, регионе.