Земля и Солнце основной фактор жизни на Земле

     Земная  поверхность и нижние слои воздуха — тропосфера, где образуются облака и возникают другие метеорологические явления, непосредственно получают энергию от Солнца. Солнечная энергия постепенно поглощается земной атмосферой по мере приближения её к поверхности Земли — далеко не все виды излучения, испущенного Солнцем, попадают на Землю. На Землю доходит только 40 % солнечного излучения, 60 % излучения же отражаются и уходят обратно в космос. Полное количество энергии, излучаемой Солнцем, составляет L = 3,86?1033 эрг/с = 3,86?1026 Вт. Это соответствует 6,5 кВт с каждого квадратного сантиметра его поверхности! Лишь одну двухмиллиардную часть этой энергии получает Земля.

     В настоящее время наблюдается  очень негативная тенденция к  увеличению поглощаемого Землёй количества солнечного тепла по причине увеличения количества в атмосфере Земли парниковых газов (Парниковый эффект). Под действием солнечного света на Земле происходят такие грандиозные природные явления, как дождь, снег, град, ураган. Происходит перемещение огромного количества воды на Земле, действуют такие океанические течения, как Гольфстрим, Течение западных ветров и т. д. Происходит интенсивное испарение влаги, которая затем охлаждается и выпадает в виде дождя. Не будь всего этого — на Земле не было бы жизни. Под действием солнечного тепла образуются облака, бушуют ураганы, дует ветер, существуют волны на море, а также происходят медленные, но неумолимые процессы выветривания, эрозии горных пород. Все эти явления и делают нашу планету настолько разнообразной, неповторимой и красивой. И хотя такие метеорологические явления, как грозы или ветра, есть на большинстве планет солнечной системы, где вообще присутствует атмосфера (Венера, Юпитер), они имеют однотипный характер, и вся погода на этих планетах в целом однообразна и не может меняться настолько же резко, как это происходит на Земле. Все эти процессы на Земле происходят за счёт воздействия на Землю не всех видов солнечного излучения, а только некоторыми его видами — это, в основном, видимое излучение и инфракрасное. Именно воздействие последнего вида излучения нагревает Землю и создаёт погоду на ней, определяет тепловой режим планеты.

     Помимо  этого в атмосферу земли проникает  поток ионизированных частиц (в основном гелиево-водородной плазмы), истекающий из солнечной короны со скоростью 300—1200 км/с в окружающее космическое  пространство (Солнечный ветер).

     Множество природных явлений связано с  солнечным ветром, в том числе  магнитные бури, полярные сияния и  различная форма кометных хвостов, всегда направленных от Солнца.

     Кроме того, инфракрасные лучи Солнца полезны  для здоровья человека — они проникают глубоко под слой кожи человека и вызывают заметное тепловое действие, очень полезное при лечении многих видов заболеваний. Поэтому не зря многие животные, когда болеют, «греются на солнышке».

     Ультрафиолетовое излучение Солнца разрушает молекулу кислорода, которая распадается на два составляющих её атома (атомарный кислород), и возникшие таким путём свободные атомы кислорода соединяются с другими молекулами кислорода, которые ещё не успели разрушиться солнечным ультрафиолетовым излучением, и в результате получается его аллотропная модификация, состоящая из трёх атомов кислорода — озон. Озон жизненно важен для существования жизни на Земле. Образуется он за счёт солнечного излучения, а также благодаря атмосферным электрическим разрядам — молниям. Благодаря озоновому слою до поверхности Земли доходит лишь малая часть жёсткого ультрафиолетового излучения. Ультрафиолетовые лучи опасны для человека и животных, и поэтому образование озоновых дыр представляет серьёзную угрозу для человечества.

     Озо́новая дыра́ — локальное падение концентрации озона в озоновом слое Земли. По общепринятой в научной среде теории, во второй половине XX века всё возрастающее воздействие антропогенного фактора в виде выделения хлор- и бромсодержащих фреонов привело к значительному утоньшению озонового слоя, см. например доклад Всемирной метеорологической организации:

     Согласно  другой гипотезе, процесс образования  «озоновых дыр» в значительной мере естественный и не связанный исключительно  с вредным воздействием человеческой цивилизации.

     Озоновая  дыра диаметром свыше 1000 км впервые  была обнаружена в 1985 в Южном полушарии над Антарктидой группой британских учёных. Каждый август она появлялась, к декабрю или январю прекращая своё существование. Над Северным полушарием в Арктике образовывалась другая дыра меньших размеров.

     Последствия Ослабление озонового слоя усиливает поток солнечной радиации на землю и вызывает у людей рост числа раковых образований кожи. Также от повышенного уровня излучения страдают растения и животные.

     Восстановление озонового слоя. Хотя человечеством были приняты меры по ограничению выбросов хлор- и бромсодержащих фреонов путём перехода на другие вещества, например фторсодержащие фреоны, процесс восстановления озонового слоя займёт несколько десятилетий. Прежде всего, это обусловлено огромным объёмом уже накопленных в атмосфере фреонов, которые имеют время жизни десятки и даже сотни лет. Поэтому затягивание озоновой дыры не стоит ожидать ранее 2048 года

     Однако  в небольшом количестве ультрафиолет необходим человеку. Все знают, что под действием ультрафиолета образуется жизненно необходимый витамин D. При его недостатке возникает серьёзное заболевание — рахит, которое может возникнуть по оплошности родителей, которые прячут своих детей вдали от солнечного света. Недостаток витамина D опасен и для взрослых, при недостатке данного витамина наблюдается размягчение костей не только у детей, но и у взрослых (остеомаляция). Из-за недостатка поступления ультрафиолетовых лучей может нарушиться нормальное поступление кальция, вследствие чего усиливается хрупкость мелких кровеносных сосудов, увеличивается проницаемость тканей. Недостаточность солнечного света проявляется также в бессоннице, быстрой утомляемости и др. Поэтому человеку периодически необходимо бывать на Солнце.

     Ультрафиолетовые  лучи также в небольшом количестве (в большом количестве они могут вызвать рак кожи) усиливают работу кровеносных органов: повышается количество белых и красных кровяных телец (эритроцитов и тромбоцитов), гемоглобина, увеличивается щелочной резерв организма и повышается свёртывание крови. При этом дыхание клеток и усиливается, процессы обмена веществ идут активнее. Ультрафиолетовые лучи позитивно воздействуют на организм и посредством других природных факторов — они способствуют ускорению самоочищения атмосферы от загрязнения, вызванного антропогенными факторами, способствуют устранению в атмосфере частичек пыли и дыма, устраняя смог.

     Образование Солнечной системы 

     Образовалась  Солнечная система около 4,6 млрд. лет назад из холодного газопылевого облака. В настоящее время с  помощью современных телескопов (в частности космического телескопа  им. Хаббла) астрономы обнаружили несколько звезд с подобными протопланетными туманностями, что подтверждает эту космогоническую гипотезу. Общая структура Солнечной системы была раскрыта в середине 16 в. Н. Коперником, который обосновал представление о движении планет вокруг Солнца. Такая модель Солнечной системы получила название гелиоцентрической. В 17 в. И. Кеплер открыл законы движения планет, а И. Ньютон сформулировал закон всемирного тяготения. Изучение физических характеристик космических тел, входящих в состав Солнечной системы, стало возможным только после изобретения Г. Галилеем в 1609 телескопа. Так, наблюдая солнечные пятна, Галилей впервые обнаружил вращение Солнца вокруг своей оси.

     Движение  тел Солнечной  системы. Земля как и все планеты Солнечной системы, помимо того, что они, подчиняясь притяжению Солнца, вращаются вокруг него, имеют и собственное вращение. Вращается вокруг своей оси и Солнце, хотя и не как единое жесткое целое. Как показывают основанные на эффекте Доплера измерения, скорости вращения различных участков солнечной поверхности несколько различаются. На широте 16° период полного обращения составляет 25,38 земных суток. Направление вращения Солнца совпадает с направлением вращения вокруг него планет и их спутников и с направлением собственного вращения планет вокруг своих осей (за исключением Венеры, Урана и ряда спутников). Масса Солнца в 330 000 раз превосходит массу Земли. 

      3. Солнечное излучение и методы и способы его изучения.

     Основа  астрономии - наблюдения. Наблюдения доставляют нам основные факты, которые позволяют объяснить то или иное астрономическое явление. Дело в том, что для объяснения многих астрономических явлений необходимы тщательные измерения и расчеты, которые помогают выяснению действительных, истинных обстоятельств, вызвавших эти явления. Так, например, нам кажется, что все небесные тела находятся от нас на одинаковом расстоянии, что Земля неподвижна и находится в центре Вселенной, что все светила вращаются вокруг Земли, что размеры Солнца и Луны одинаковы и т. д. Только тщательные измерения и их глубокий анализ помогают отрешиться от этих ложных представлений.

     Основным  источником сведений о небесных телах  являются электромагнитные волны, которые либо излучаются, либо отражаются этими телами. Определение направлений, по которым электромагнитные волны достигают Земли, позволяет изучать видимые положения и движение небесных тел. Спектральный анализ электромагнитного излучения дает возможность судить о физическом состоянии этих тел.

     Активные  образования на Солнце. Их влияние на биосферу Земли.

     Солнечное излучение поддерживает жизнь на Земле (фотоны необходимы для начальных стадий процесса фотосинтеза), влияет на климат.

     Как уже упоминалось, поверхность Солнца фотосфера, (ее температура около 5800 K). Солнечные пятна - это "холодные" области, температура которых около 3800 K (они выглядят темными только по сравнению с окружающими областями). Солнечные пятна могут быть очень большими, до 50,000 км в диаметре. Солнечные пятна вызываются сложным, и до конца не понятным взаимодействием плазмы с магнитным полем Солнца.

     Над фотосферой расположена небольшая  область, известная как хромосфера.

     Сильно  разреженная область над хромосферой  называется корона. Она простирается на миллионы километров в космическое пространство, но видна только во время затмения . Температура в короне более 1,000,000 K.

     У Солнца очень сильное магнитное  поле (по Земным стандартам) с очень  сложным строением. Его магнитосфера (она же гелиосфера) простирается за орбиту Плутона.

     Кроме тепла и света, Солнце также испускает  поток заряженных частиц (в основном электронов и протонов) низкой плотности, известный как солнечный ветер, который распространяется по Солнечной  Системе со скоростью около 450 км/сек. Солнечный ветер и другие высокоэнергетические частицы, выброшенные во время солнечных вспышек, являются причиной радиопомех и красивых Полярных сияний на Земле.

     Последние данные с космического аппарата Улисс (Ulysses) показывают, что Солнечный  ветер, истекающий из полярных областей, дует со скоростью примерно вдвое выше, 750 километров в секунду, чем на более низких широтах. Состав Солнечного ветра на разных широтах также различается. Однако во время максимума солнечной активности солнечный ветер движется с промежуточной скоростью.

     Дальнейшее  изучение Солнечного ветра будет  осуществляться при помощи космических  аппаратов Wind, ACE и SOHO недавно запушенных в динамически устойчивую точку (точка Лагранжа L1 системы Солнце-Земля) точно между Землей и Солнцем, на расстоянии около 1. 6 миллионов км от Земли.