Научно - практическая конференция школьников г.Элиста

«Первые шаги в науку»

Направление: География

Название работы: «Влияние космоса на климат Земли»

Автор работы: Бежанишвили Гванца Георгиевна

Место выполнения работы: г.Элиста, Муниципальное общеобразовательное учреждение «Этнокультурная гимназия №8 имени Номто Очирова»

Руководитель: Максаева Кеемя Басанговна,

учитель английского языка

2011г

Оглавление 1

1. Введение 2

2. Основная часть:

- Влияние космоса на климат Земли 3-8

3. Заключение 9

4. Литература 10

5. Приложения

1. Введение.

Перемены в окрестностях Солнца в результате движения Солнца по Галактике, солнечная эволюция галактическая звездная эволюция - влияют на земную окружающую среду и подвергают жизнь на Земле космическим опасностям. Эти опасности включают в себя столкновения с околоземными объектами (NEO), глобальные климатические изменения в результате изменений солнечной активности и подверженность Земли очень большим потокам радиации и космическим лучам от галактических сверхновых (SN) и гамма-всплесков (GRB). Эти космические опасности имеют малую вероятность, но их влияние на Землю и их катастрофические последствия, которые следует из геологических данных, оправдывают их тщательное изучение и развитие рациональных стратегии, которые могут уменьшить их угрозу жизни и выживанию человеческой расы на этой планете. В этой главе я сосредоточусь на угрозах для жизни, связанных с высокими уровнями радиации и потока солнечных лучей, солнечной активности.

I.Влияние космоса на климат Земли …

Главный источник энергии на Земле - солнечное излучение - представляется нам постоянным и неизменным. Действительно, даже с помощью наиболее совершенных современных инструментов не удалось обнаружить каких-либо значительных изменений солнечной постоянной. Так называется количество лучистой энергии Солнца, поступающее к верхней границе земной атмосферы. Выражается оно в калориях за минуту на площадь 1 см2 и равняется приближенно . Однако уже тысячи лет назад люди невооруженным глазом наблюдали изменения на Солнце - появление темных пятен. Об этом, например, свидетельствует русская летопись 1371 г., когда сквозь дым лесных пожаров были видны «на Солнце черные пятна». Еще во времена Галилея, в средние века, после первых наблюдений Солнца в телескоп, была высказана мысль о том, что солнечные пятна - это охладители и поэтому при увеличении количества пятен на Солнце температура на Земле должна падать. Однако тогда же было обнаружено, что если солнечные пятна и влияют на погоду и климат, то неодинаково на различных географических широтах. В одних районах при увеличении числа солнечных пятен становится теплее, в других - холоднее.

Количество атмосферных осадков изменяется также по-разному. Даже в одной и той же местности солнечная активность в разные годы оказывает различное влияние на климат. Эти расхождения и даже противоречия породили сомнения: влияют ли вообще на климат и погоду процессы, происходящие на Солнце?

Уже в наше время благодаря исследованиям физики Солнца, изучению межпланетной среды и высоких слоев земной атмосферы, а также многочисленным специальным исследованиям климата и погоды этот вопрос несколько прояснился. Наука, которая изучает влияние солнечной активности на атмосферу Земли, погоду и климат, называется гелиогеофизикой, а под солнечной активностью подразумеваются совокупность доступных нашим наблюдениям изменений на Солнце, не считая самых мелких, не отражающихся на обычном состоянии светила. Особое внимание ученые уделяют двум видам солнечной активности: волновому (электромагнитному) излучению Солнца и распространению в окружающем пространстве корпускул - частиц солнечного газа, находящегося в плазменном состоянии. Суммарная величина электромагнитного излучения характеризуется солнечной постоянной - одной из важнейших величин в метеорологии. Подсчитано, что изменение солнечной постоянной только на 1% повлекло бы за собой заметное изменение в распределении температуры и воздушных течений на земном шаре. Эти расчеты необходимо проверить наблюдениями вне атмосферы. Хорошим плацдармом для них могла бы служить Луна, лишенная атмосферы, но и там не исключены помехи: пыль, поднятая с поверхности нашего спутника, может затемнить Солнце, толчки от падения метеоритов могут вызвать отдельные скачки в показаниях приборов и т. д. Наиболее надежный путь - устройство обсерваторий на долговременных орбитальных станциях, важные шаги к созданию которых предприняты в нашей стране.

Помимо суммарной величины солнечного излучения изучаются качественные и количественные характеристики отдельных областей его спектра: рентгеновская, ультрафиолетовая, видимая, инфракрасная, радиоизлучение. Особенный интерес для гелиофизики представляет ультрафиолетовая область спектра. Ультрафиолетовые лучи поглощаются почти полностью в высоких слоях атмосферы. Одно из важнейших их свойств - фотохимический эффект. Он и вызывает образование озона на высотах 30-40 км. Ультрафиолетовые лучи - непостоянная часть солнечного излучения (что, однако, практически не сказывается на солнечной постоянной). Резко увеличивается ультрафиолетовое излучение при хромосферных вспышках на Солнце - одном из самых ярких проявлений солнечной активности. Усиленный приток ультрафиолетовых лучей вызывает и интенсивное образование озона. Озон, хорошо поглощающий солнечные лучи, нагревается. Это отражается и на воздушных течениях в более низких слоях атмосферы, следовательно, и на погоде. Очевидно, это одна из форм влияния изменений волнового излучения Солнца на атмосферу Земли.

Корпускулярная активность Солнца также неоднородна по составу частиц и их свойствам. Солнце - источник непрерывного истечения газовых частиц - корпускул, образующих так называемый солнечный ветер, потоки которого попадают и на нашу Землю. На фоне этого сравнительно однообразного потока частиц время от времени возникают мощные выбросы корпускул, которые при определенном взаимном расположении Солнца и Земли достигают нашей планеты. Время, за которое эти потоки корпускул пробегают расстояние до нашей планеты, измеряется от нескольких суток до нескольких часов и менее, в зависимости от энергии частиц.

Корпускулярные потоки различаются не только своей скоростью, но и плотностью, т. е. содержанием частиц в объеме пространства, частотой и регулярностью возникновения, а также по очагам на Солнце, откуда они выбрасываются, и по магнитным полям, которые они уносят с собой. Магнитные поля корпускулярных потоков взаимодействуют с магнитными полями космоса и Земли, что сильно отражается на движении этих потоков. Установлено, что часть корпускул движется по силовым линиям магнитного поля Земли в направлении к геомагнитным полюсам, вызывая полярные сияния, геомагнитные бури и нарушения радиосвязи. Эти геофизические явления, происходящие в высоких слоях атмосферы Земли, поддаются непосредственным измерениям приборами.

Труднее выяснить, как влияют потоки корпускул на нижние слои атмосферы, куда они непосредственно не проникают. Здесь к сложности явлений на Солнце, в межпланетной среде и околоземном пространстве присоединяется еще большая сложность явлений в самой атмосфере Земли, где возникают циклоны и антициклоны, борются теплые и холодные течения. Эти сами по себе сложные процессы переплетаются еще с влиянием географической, широты, распределением материков и океанов, а в разные сезоны закономерности атмосферных процессов меняются, порой перестраиваясь на противоположные. Тем не менее некоторые ученые делают выводы о влиянии потоков корпускул на нижние слои атмосферы.

Они считают, что в результате корпускулярных вторжений усиливаются воздушные течения меридионального направления: теплые течения с юга с еще большей энергией устремляются в высокие широты, а холодные течения, несущие арктический воздух, глубже проникают на юг, при этом атмосфера становится более неспокойной, или, как говорят специалисты, «возмущенной». Когда же нет корпускулярных вторжений, воздушные течения сравнительно спокойно движутся с запада на восток, т. е. в широтном направлении. Мы выяснили об отдельных проявлениях солнечной активности: о появлении солнечных пятен, о хромосферных вспышках и корпускулярных потоках.

Замечательна закономерность, с какой наступают эти явления. Давно уже была обнаружена 11-летняя периодичность появления солнечных пятен. Но периодичность эта не строгая, поскольку каждая «волна» не копия предыдущей; такие неточные периоды называются циклами. Тем не менее закономерность чередования большого и малого количества солнечных пятен несомненна. 11-летней цикличности подчинены и другие проявления солнечной активности. Очень ярко обнаруживается эта цикличность в частоте полярных сияний и геомагнитных возмущений. Высказывается предположение, что и сама солнечная постоянная меняется в рамках 11-летнего цикла. Появление солнечных пятен не считается самым точным показателем солнечной активности, и их отсутствие еще не означает, что Солнце спокойно. Очень важно, что солнечные пятна легко наблюдать, и сведения о них уже накоплены за длительное время. Это дает возможность проследить влияние солнечной активности не только на погоду, но и на климат в течение многих лет. Если цикл солнечной активности продолжается 11 лет, то естественно предположить, что и метеорологические элементы - давление, температура, влажность воздуха, атмосферные осадки и другие - тоже должны изменяться каждые 11 лет. Действительно, такая периодичность обнаруживается, но далеко не всегда, не по всем климатическим элементам, не во всех географических районах, не для всех месяцев. Возможно, проследить влияние солнечных циклов мешает сложность развития самих атмосферных процессов, о чем мы уже говорили. Во всяком случае, лишь очень редко кривые многолетнего хода климатических элементов напоминают кривую хода солнечных пятен, но все-таки, по-видимому, такое сходство не случайно. К особенностям климата, зависящим от солнечной активности, относятся такие исключительно важные явления, как суровые зимы или жестокие засухи. Кроме 11-летних циклов солнечной активности и климатических элементов обнаружены и другие циклы. Особенно важны 22-летний и 80-90-летний. Это также подтверждает связь климата с процессами на Солнце. Дальнейшее развитие исследований космоса и атмосферы Земли даст ответ на не решенный еще вопрос: как именно солнечная активность, ее отдельные вспышки и длительные изменения воздействуют на климат и погоду? Такой ответ необходим для обоснования прогноза многолетних изменений климата. Побеседовав с инженерами-синоптиками метеостанции г . Элисты агрометеорологом Недоснованной Ангелиной Гавриловной с 50 - ти летним стажем работы и с инженером-синоптиком Мучаевой Надеждой Андреевной , выяснила, что солнечная активность влияет на погоду в Калмыкии.

По данным метеостанции:

Январь

Февраль

Март

Апрель

Май

Июнь

2008г

-1.5

-2.9

6.7

11.9

15.7

20.9

2009г

-5

-0.8

3.3

8.1

15.5

24.1

2010г

-6.9

-5.2

1.3

9.8

17.9

24.9

Июль

Август

Сентябрь

Октябрь

Ноябрь

Декабрь

Годовая

25.2

26.2

16.7

11.3

5.1

-3.5

11.7

26.7

22

18.4

14.1

4.2

-2

10.7

28.1

28.1

19.5

8.3

8.1

3

11.4

Самые холодные года за 50 лет.

Самые теплые года за 50 лет.

1954 г. - 8 °С

1956 г. - 6.7 °С

2008 г. - 11.7°С

2009 г. - 10.7°С

Климат Республики Калмыкии резко континентальный - лето жаркое и очень сухое, зима малоснежная, иногда с большими холодами. Континентальность климата существенно усиливается с запада на восток. Как видно по таблице средние температуры января по всей республике отрицательные: от-7 ° C ….-9 ° C в южной и юго-западной её части до - 10° C …-12° C на севере, минимальная температура января:-35° C…-37 ° C. Самые низкие температуры иногда достигают-35 С и ниже в северных районах. Особенностью климат является значительная продолжительность солнечного сияния, которое составляет 2180-2250 часов (182-186 дней) в году. Продолжительность теплого периода составляет 240-275 дней. Средние температуры июля составляют +23.5° C…+25.5° C.

Абсолютный максимум температуры в жаркие года достигает+40° C…+44° C, а 12 июля 2010 года в поселке Утта воздух прогрелся до+45.4° C-это рекордная для России температура воздуха. В последние годы температура воздуха стала выше, чем в предыдущие годы. В этом году погибли зерновые культуры в нескольких районах (ущерб составил 185млн руб ), теплолюбивые (подсолнухи). Повышение температуры воздуха наблюдается с севера на юг и юго-восток территории республики.

В зимний период бывают оттепели, в отдельные дни-метели, а иногда образующийся гололед наносит ущерб сельскому хозяйству, вызывая обледенение травостоя пастбищ и озимых культур. Специфическое особенностью территории республики являются засухи и суховеи: летом бывают до 120 суховейных дней. Регион является самым засушливым на юге европейской части России. Годовое количество осадков составляет 210-340 мм. По условиям влагообеспеченности в республике выделяются четыре основных агроклиматических района: очень сухой, сухой, очень засушливый ,засушливый. Участились пожары в степи из-за солнца. В Калмыкии определяющими факторами изменения и ухудшения экологии являются процессы воздействия солнца и ветра, гидрометеорологические явления: действие солнца и ветра ведет к опустыниванию. Перевыпас скота лишь способствует ускорению опустынивания, а главной причиной является все-таки изменение химического состава почвогрунтов. Процессы опустынивания есть и в районах интенсивного земледелия - в Ергенях и на севере Ставропольской возвышенности. Сейчас нет точных данных по площадям опустынивания в Калмыкии, цифры колеблются от 300 до 700 тыс га; нет данных и о площадях солонцов и солончаков , соленых и пресных озер. К зоне экологического бедствия относятся в первую очередь восточные районы, входящие в состав региона Черных земель (Яшкульский, Черноземельский, Лаганский, Юстинский и частично Ики-Бурульский район). Деградация и опустынивание Черных земель, издавна служивших отгонными пастбищами для овцеводов Ставрополья, Калмыкии, Дагестана, Ростовской и Астраханской областей, сегодня достигли кризисного состояния. Более 1 млн га некогда высокопродуктивных пастбищ превратились в пространство открытых песков, с территории которых практически выведено почти все поголовье сельскохозяйственных животных , а регион Черных земель сегодня известен миру как единственная европейская пустыня. ЮНЕСКО приняла решение о включении региона Черных земель в мировую сеть биосферных заповедников.

Заключение

По мере глобального потепления Земли исследования и дискуссии о климате становятся все более горячими. Так, недавно было показано, что прямое влияние на него оказывает и циклическая активность Солнца. В ходе солнечных циклов, длящихся примерно 11 лет, энергия, испускаемая звездой , меняется в относительных величинах совсем незначительно - в пределах 0,1%. Однако, обобщив данные наблюдений за более чем 100 последних лет, группа ученых под руководством Джеральда Меля показала, что на климате нашей планеты это сказывается довольно радикальным образом. Ученые обнаружили ясную взаимосвязь между солнечными циклами, поведением нашей стратосферы и погодой в тропических широтах Тихого океана, которая, в свою очередь, во многом определяет погоду и в остальных частях Земли. В ходе своего исследования ученые рассматривали связь между, на первый взгляд, совершенно несвязанными вещами: солнечной активностью, химическим составом стратосферы и температурой поверхности воды в тропических широтах Тихого океана, Оказалось, что стратосфера и вода реагируют на рост активности Солнца таким образом, что его воздействие на климат Земли. Возникает вопрос: как столь незначительное отклонение способно вызывать на планете сильнейшие погодные вариации? Основываясь на более чем столетних наблюдениях за погодой и отталкиваясь от данных, полученных по результатам трех компьютерных моделирований, ученые полагают, что нашли ответ на этот вопрос. Разгадка состоит в том , что Солнце оказывает особым образом влияние на воды в тропической зоне Тихого океана и на воздушные потоки в стратосфере - на высоте от 10 до 50 км над поверхностью Земли. Оказалось, что химические элементы в стратосфере и температуры воды в Тихом океане во время периодов максимальной солнечной активности реагируют усилением влияния нашего светило на некоторые виды движения воздушных масс. В результате усиливаются ветры и интенсивность осадков, меняется температура поверхности моря и плотность облачного покрова над определенными тропическими и субтропическими района, что и видоизменяет, в конечном счете, глобальный климат.

Литература.

1.Чижевский А.Л. Земное эхо солнечных бурь-М, Мысль, 1973.-349с.

2.Крымский Г.Ф. Космические лучи и околоземное пространство// Солнечно-земная физика.- ИСЗФ СО РАН. - Иркутск,2002.- Вып.2(115).-С.42-45.

3.Ермаков В.И., Стожков Ю.И. Физика грозовых облаков/Препринт. ФИАН.- №2.-2004.-21с.

11