Природа звезд

Вспышка генерирует мощную ударную волну и выбрасывает  в межпланетное пространство облако плазмы. Ударная волна и облако плазмы за 1.5-2 суток достигают Земли и вызывают магнитную бурю, понижение интенсивности галактических космических лучей, усиление полярных сияний, возмущения ионосферы и так далее⁴.

Имеются статистические данные о том, что через 2-4 суток  после магнитной бури происходит заметная перестройка барического поля тропосферы. Это приводит к увеличению нестабильности атмосферы, нарушению характера циркуляции воздуха (развитию циклонов и др. метеоявлений). Мировые магнитные бури представляют собой крайнюю степень возмущённости магнитосферы в целом. Более слабые (но более частые) возмущения, называемые суббурями, развиваются в магнитосфере полярных областей. Ещё более слабые возмущения возникают вблизи границы магнитосферы с солнечным ветром. Причиной возмущений последних двух типов являются флуктуации мощности солнечного ветра. При этом в магнитосфере генерируется широкий спектр электромагнитных волн с частотами 0,001 – 10,0 Гц, которые свободно доходят до поверхности Земли.

Во время магнитных  бурь интенсивность этого низкочастотного излучения возрастает в 10-100 раз. Большую роль в геомагнитных возмущениях играет межпланетное магнитное поле, особенно его южный компонент, перпендикулярный плоскости эклиптики. Со сменой знака радиального компонента межпланетного магнитного поля связаны асимметрия потоков СКЛ, вторгающихся в полярные области, изменение направления конвекции магнитосферной плазмы и ряд других явлений.

Статистически установлена  связь между уровнями солнечной  и геомагнитной возмущённости и  ходом ряда процессов в биосфере Земли (динамикой популяции животных, эпидемий, эпизоотий, количеством сердечно-сосудистых кризов и др.). Наиболее вероятной причиной такой связи являются низкочастотные колебания электромагнитного поля Земли. Это подтверждается лабораторными экспериментами по изучению действия электромагнитных полей естественной напряжённости и частоты на млекопитающих⁵.

Рис.2 Схема  солнечно-земных связей

Хотя не все звенья цепочки Солнечно-Земных связей одинаково  изучены, в общих чертах картина  Солнечно-Земных связей представляется качественно ясной. Количественное исследование этой сложной проблемы с плохо известными (или вообще неизвестными) начальными и граничными условиями затруднено из-за незнания конкретных физических механизмов, обеспечивающих передачу энергии между отдельными звеньями.

Наряду с поисками физических механизмов ведутся исследования информационного аспекта Солнечно-Земных связей. Связи проявляются двояко, в зависимости от того, плавно или  скачкообразно происходит перераспределение  энергии солнечных возмущений внутри магнитосферы. В первом случае Солнечно-Земные связи проявляются в форме ритмических колебаний геофизических параметром (11-летних, 27-дневных и др.). Скачкообразные изменения связывают с так называемым триггерным механизмом, который применим к процессам или системам, находящимся в неустойчивом состоянии, близком к критическому. В этом случае небольшое изменение критического параметра (давления, силы тока, концентрации частиц и т.п.) приводит к качественному изменению хода данного явления или вызывает новое явление. Для примера можно указать на явление образования внетропических циклонов при геомагнитных возмущениях. Энергия геомагнитного возмущения преобразуется в энергию инфракрасного излучения. Последнее создаёт небольшой дополнительный разогрев тропосферы, в результате которого и развивается её вертикальная неустойчивость. При этом энергия развитой неустойчивости может на два порядка превышать энергию первоначального возмущения.

Новым методом исследования Солнечно-Земных связей являются активные эксперименты в магнитосфере и ионосфере по моделированию эффектов, вызываемых солнечной активностью. Для диагностики состояния магнитосферы и ионосферы используются пучки электронов, облака натрия или бария (выпускаемые с борта ракеты). Для непосредственного воздействия на ионосферу используются радиоволны коротковолнового диапазона.

Главное преимущество активных экспериментов – возможность  контролировать некоторые начальные  условия (параметры пучка электронов, мощность и частоту радиоволн и т.п.)⁶.

Это позволяет более  уверенно судить о физических процессах  на заданной высоте, а вместе с наблюдениями на других высотах – о механизме  магнитосферно-ионосферного взаимодействия, об условиях генерации низкочастотных излучений, о механизме Солнечно-Земных связей в целом. Активные эксперименты имеют также и прикладное значение. Доказана возможность создать искусственный радиационный пояс Земли и вызвать полярные сияния, изменять свойства ионосферы и генерировать низкочастотное излучение над заданным районом.

Заключение

Изучение Солнечно-Земных связей является не только фундаментальной  научной проблемой, но и имеет  большое прогностическое значение. Прогнозы состояния магнитосферы и  других оболочек Земли крайне необходимы для решения практических задач в области космонавтики, радиосвязи, транспорта, метеорологии и климатологии, сельского хозяйства, биологии и медицины.

Солнце освещает и  согревает нашу планету, без этого  была бы невозможна жизнь на ней  не только человека, но даже микроорганизмов. Солнце – главный (хотя и не единственный) двигатель происходящих на Земле процессов. Но не только тепло и свет получает Земля от Солнца. Различные виды солнечного излучения и потоки частиц оказывают постоянное влияние на её жизнь.

Солнце посылает на Землю  электромагнитные волны всех областей спектра – от многокилометровых радиоволн до гамма-лучей. Окрестностей Земли достигают также заряжённые частицы разных энергий – как высоких (солнечные космические лучи), так и низких и средних (потоки солнечного ветра, выбросы от вспышек). Наконец, Солнце испускает мощный поток элементарных частиц – нейтрино. Однако воздействие  последних на земные процессы пренебрежимо мало: для этих частиц земной шар прозрачен, и они свободно сквозь него пролетают.

Только очень малая часть заряженных частиц из межпланетного пространства попадает в атмосферу Земли (остальные отклоняет или задерживает геомагнитное поле). Но их энергии достаточно для того чтобы вызвать полярные сияния и возмущения магнитного поля нашей планеты, все это неизбежно влияет на все живое и возможно неживое на планете Земля.

Литература

1. Акимов О.Е. Естествознание. Издательство «ЮНИТИ», 2001, 639 с.
2. Воробьев А.Е., Пучков Л.А. Человек и биосфера: глобальное изменение климата.  Издательство «РУДН», 2006, 912 с.
3. Гухман Г.А. Естествознание. Книга для учителя. Издательство «Мирос», 1999,  80 с.
4. Игнатова В.А. Естествознание. Издательство «Академкнига», 2002, 253 с.
5. Рузавин Г.И. Концепции современного естествознания. Учебное пособие. Издательство «Гардарики», 2005, 304 с.
6. Торосян В.Г. Концепции современного естествознания. Издательство «Высшая  школа», 2003, 208 с.

¹ Рузавин Г.И. Концепции современного естествознания. Учебное пособие. Издательство «Гардарики», 2005, стр. 39

² Гухман Г.А. Естествознание. Книга для учителя. Издательство «Мирос», 1999,  стр. 43

³ Воробьев А.Е., Пучков Л.А. Человек и биосфера: глобальное изменение климата.  Издательство «РУДН», 2006, стр. 279

⁴ Игнатова В.А. Естествознание. Издательство «Академкнига», 2002, стр. 67

⁵ Акимов О.Е. Естествознание. Издательство «ЮНИТИ», 2001, стр. 422

⁶ Торосян В.Г. Концепции современного естествознания. Издательство «Высшая школа», 2003, стр. 90