Страница 7 из 10
Всегда ли видны солнечные пятна?
Количество пятен на Солнце увеличивается приблизительно через каждые одиннадцать лет. Периоды, когда на Солнце больше всего пятен, называют максимумом солнечной активности. В период минимума (наименьшей) активности солнечные пятна почти не появляются.
Между двумя последовательными максимумами проходит от 7 до 17 лет. Но в среднем принято считать, что периоды наибольшей активности Солнца повторяются через 11 лет. Иногда во время максимума возникает очень много солнечных пятен, а порой их количество невелико. В течение периода активности пятна образуются на разных солнечных широтах. Первые пятна одиннадцатилетнего цикла возникают на юге и на севере примерно на широте 400. В максимуме пятна группируются у 15-го градуса северной и южной широты, а в конце цикла - еще ближе к экватору.
В 1957 году наблюдался самый мощный период активности Солнца, когда порою более 300 пятен «обезображивали» его поверхность. Во время наибольшей активности само Солнце очень неспокойно и производит мощные вспышки излучения. Если вы спросите: почему в эти годы учащаются полярные сияния? почему увеличиваются помехи в радиосвязи? ответ один: сильное солнечное излучение достигло Земли.
Как возникают солнечные пятна?
Обычно солнечные пятна встречаются парами. Оба члена такой пары являются как бы полюсами подковообразного магнита, конечными точками магнитных силовых линий. Из одного пятна линии выходят к поверхности, а в другом входят внутрь Солнца. Магнитное поле появляется задолго до возникновения пятен. Но заявляет о своем существовании лишь тогда, когда начинает препятствовать поступлению тепла из внутренних слоев поверхности Солнца. Области выхода и входа силовых линий при этом охлаждаются. Их мы и различаем на поверхности как темные пятна.
1. Первые пятна очередного цикла возникают у сороковых градусов южной и северной широты.
2. В максимуме пятна расположены уже у 15-го градуса к северу и к югу от экватора.
3. Последние пятна заканчивающегося цикла находятся уже всего на 7 градусов к югу или к северу экватора. А в это же время у 40-го градуса появляются пятна следующего цикла.
1. Между северным и южным полюсами подковообразного магнита существует магнитное поле, которое способно выстраивать цепочки из железных опилок вдоль магнитных силовых линий.
2. На Солнце происходит то же самое явление. На поверхности возникают области с сильным магнитным полем.
3. В местах выхода и входа магнитного поля возникают северный и южный полюса, которые препятствуют выходу потока тепла изнутри. Это приводит к появлению темных пятен.
Что такое солнечные факелы?
Рядом с солнечными пятнами на фотосфере наблюдаются особенно яркие области. Именно поэтому им дали название факелы.
Они примерно на 2000° горячее, чем районы, их окружающие, и часто встречаются по соседству с пятнами. Особенно хорошо видны факелы на краю Солнца.
Над фотосферными факелами расположены хромосферные факелы, особенно горячие и активные области хромосферы. Это красочное явление заслуживает того, чтобы быть изображенным каким-либо художником.
Факелы живут дольше, чем солнечные пятна, и принадлежат к долгоживущим образованиям на поверхности Солнца.
Если бы пять солнечных пятен решили посоревноваться и обежать вокруг Солнца наперегонки, как бегуны на дистанцию 400 м, то через месяц среднее пятно, близкое к экватору, было бы западнее всех. Пятна, расположенные севернее и южнее его, «отстают» из-за более медленного вращения Солнца на высоких широтах.
Если пятно, на которое мы смотрим, расположено примерно в середине солнечного диска, то оно совершит полный оборот вокруг Солнца за 25 дней. Но только через 28 дней мы увидим его опять в середине диска, так как Земля за это время переместится по своей орбите.
Вращается ли Солнце вокруг своей оси?
Земля совершает один оборот вокруг своей оси за неполных 24 часа. За время одного оборота проходят день и ночь. А как бы мог установить длительность одного оборота нашей планеты вокруг своей оси наблюдатель на Луне? Он посчитал бы, например, сколько раз за неделю мимо его взора пройдет Америка. Мы можем поступить точно так же, если хотим определить время вращения Солнца вокруг своей оси. Для этого мы должны определить время обращения большого долгоживущего солнечного пятна. Если каждый день наблюдать группу пятен, то можно заметить, что она движется с востока на запад. Значит, Солнце вращается в эту сторону вокруг своей оси. Кроме того, во вращении Солнца есть одна особенность. На экваторе оборот Солнца завершается быстрее, чем на высоких широтах. Это происходит потому, что Солнце - газовый шар. Земля, например, не может так вращаться: ее твердое тело на всех широтах вращается с одинаковой угловой скоростью.
На экваторе Солнце совершает один оборот за 25 земных суток, на 30-м градусе северной или южной широты - уже за 26,5 суток, на широте 40 градусов - более чем за 27 суток, а в полярных областях один оборот Солнца вокруг своей оси продолжается 30 суток. Если бы Земля вращалась, как Солнце, то в Индонезии сутки длились бы 22 часа, в Берлине - 23, а в Гренландии - 24 часа.
Солнце поворачивается вокруг своей оси за время, примерно равное месяцу. Скорости его оборота на разных широтах отличаются. Такое явление называют дифференциальным движением. С Земли движение Солнца кажется немного замедленным, так как за месяц наша планета проходит часть пути по своей орбите и Солнце должно еще немного повернуться, чтобы «догнать» ее.
ВНЕШНИЕ СЛОИ СОЛНЦА
Что видит человек при полном солнечном затмении?
Над фотосферой - поверхностью Солнца, видимой невооруженным глазом, - расположены другие газовые слои: хромосфера и корона. Они очень горячие, но настолько разреженные, что на фоне плотной и яркой фотосферы мы их обычно не видим. В момент полного солнечного затмения Луна закрывает фотосферу. И тогда несколько минут на фоне темного звездного неба мы наблюдаем удивительную картину: светящийся венец вокруг «черного Солнца». Это внешние слои нашей центральной звезды. Особенно хорошо видны при полном солнечном затмении хромосфера, корона и протуберанцы.
Земля - планета, совершающая повороты вокруг Солнечного светила. Также она совершает движение вокруг собственной оси. Эти повороты сложные, до конца не исследованные. Несмотря на сложности определения вращений, ученым удалось установить, почему ночью бывает темно.
С Земли кажется, что миры вращаются вокруг нас. Если ежедневно в одно и то же время вставать в одном и том же месте, то можно увидеть, как движутся звезды по небу, как проходит Солнце по нему. В такие моменты кажется, что наша планета - центр мироздания.
Вокруг Солнца
Как уже было сказано, всегда происходит вращение Земли вокруг самой яркой звезды нашей солнечной системы, и одновременно совершаются обороты вокруг собственной оси.
Оборот вокруг светила планета совершает за триста шестьдесят пять дней и шесть часов. Чтобы было удобнее считать даты, был введен календарный год, равный 365 дням. И раз в четыре года, когда из шести часов накопится двадцать четыре, добавляется еще один день. Этот год получил название «високосный», а новый день прибавляется к февралю.
При вращении Земли вокруг светила сменяются времена года. Из-за того что планета имеет определенный угол наклона - шестьдесят шесть с половиной градусов, она перемещается в космическом пространстве. Из-за наклонного положения солнечный свет освещает то одну, то другую сторону планеты. Когда в западном полушарии день, в восточном ночь.
Когда лучи Солнца падают под прямым углом на планету, наблюдаются дни равноденствия - день и ночь имеют одинаковую длину. Такое событие бывает дважды в год: в дни весеннего (в марте) и осеннего (в сентябре) равноденствия. Началом лета и зимы считают даты, когда Солнце светит на планету с наибольшей высоты (в июне и декабре).
Обращение земной оси к Солнцу
Во время зимнего солнцестояния земная ось обращается к светилу южным концом. И, соответственно, солнечные лучи падают на южные широты. С этого дня на параллелях южнее экватора дни становятся длинными, а ночи короткими. На южном полярном круге начинает править полярный день.
На всех частях севернее линии экватора дни короче ночи, а на северном полярном круге глубокая ночь.
Полярные круги - это границы полярного дня и ночи, которые продолжаются от одних до 178 суток. На все время полярной ночи Солнце заходит за горизонт. Во время полярного дня Солнце светит и не прячется за горизонтом.
Вращение вокруг себя
Земля вращается вокруг себя, совершая полный оборот за сутки. Планета вращается с востока на запад, поэтому Солнце восходит на востоке и садится на западе.
Повороты планеты вокруг себя позволяют понять, почему ночью бывает темно и светило прячется за горизонтом. Именно появление Солнца и его опускание является причиной смены дня и ночи.
Так почему ночью бывает темно, и где в это время свет? Одна часть планеты постоянно обращена к Солнцу. И на той ее части, куда попадают солнечные лучи, наблюдается день. На противоположной (темной стороне), до которой свет не достает, наблюдается ночь. Во время вращения солнечный свет постепенно проникает на те участки, которые до этого момента были темными, а с тех, где было светло, Солнце уходит. С Земли это явление наблюдается в виде заката и рассвета.
Вращение планеты вокруг себя, во время которого она подставляет поочередно разные участки под солнечные лучи, отсчитывает земные сутки и меняет день на ночь. В то время, когда Солнце не светит на западную часть планеты, оно освещает восточную. Исходя из этого, в первой части будет ночь, а в другой - день. Вот почему ночью бывает темно.
Вращение вокруг галактики
Земля располагается в Солнечной системе, которая находится в галактике Млечный Путь. Свое название она получила за особый внешний вид: на ночном небе она выглядит как разлитое молоко. На самом деле, белая полоса - это скопление миллионов звезд.
Галактика имеет спиралевидную форму. По современным подсчетам, наша Солнечная система находится ближе к краю галактики, в одном из ее рукавов. Она совершает движение по спирали вокруг центра галактики. По подсчетам, полный поворот вокруг центра спираль Млечного Пути совершает примерно за 225 млн лет.
Ученые о галактическом вращении
Ученые считают, что это вращение вокруг центра галактики должно каким-то образом сказываться на нашем существовании и на всех планетах Солнечной системы. Однако данных о том, какие именно события влекут за собой полные обороты, пока нет. Это связано с малым возрастом человечества, исчисляется он всего десятками тысяч лет, а серьезные наблюдения за космосом и происходящими в нем явлениями ученые совершают только несколько столетий.
Вывод
Земля движется вместе с нашей Солнечной системой вокруг центра нашей галактики. Один полный поворот совершается примерно за 225 миллионов лет. Одновременно Земля всегда вращается вокруг нашего светила. Причем, во время вращения планета то удаляется, то приближается к нему. Из-за этого явления люди наблюдают смену времен года. Во время вращения вокруг звезды Земля одновременно совершает повороты относительно своей оси с запада на восток: из-за этого явления день сменяет ночь.
Пятну на экваторе Солнца требуется 24.47 дня для того, чтобы завершить оборот вокруг оси Солнца и возвратиться в то же самое положение. Астрономы называют это сидерическим периодом обращения, что отличается от синодического периода обращения - количества времени, которое требуется для того, чтобы пятно на Солнце повернулось обратно к . Но скорость вращения Солнца вокруг своей оси уменьшается, когда вы приближаетесь к полюсам, поэтому ему на самом деле требуется 38 дней для того, чтобы регионы вокруг полюсов совершили один оборот вокруг оси Солнца.
Вращение Солнца вокруг своей оси видно при наблюдении . Все солнечные пятна движутся по поверхности Солнца. Это движение является частью повсеместного вращения Солнца вокруг своей оси. Наблюдения также указывают на то, что Солнце не вращается как твердое тело, но оно вращается дифференцировано. Что означает, что оно оборачивается вокруг своей оси быстрее на экваторе и медленнее на полюсах. Газовые гиганты и также имеют дифференцированное вращение.
И поэтому астрономы решили измерить скорость вращения Солнца вокруг оси с произвольной позиции 26° от экватора; приблизительно в точке, где мы видим большинство солнечных пятен. В этой точке ему требуется 25.38 дня, чтобы выполнить оборот вокруг оси и вернуться в то же самое место в пространстве.
Астрономы также знали, что вращалась отлично от поверхности. Внутренние регионы, ядро и "лучистая" зона, вращались вокруг оси вместе, как твердое тело. А затем внешние слои, конвективная зона и фотосфера, вращались вокруг оси с другой скоростью.
Движется по орбите вокруг центра . Средняя скорость Солнечной Системы 828,000 км/ч. На такой скорости ему потребуется около 230 миллионов лет, чтобы завершить один полный оборот вокруг галактики. Млечный Путь - это спиральная галактика. Полагают, что он состоит из центрального балджа (галактического центра), 4 основных рукава и несколько более коротких сегмента рукавов. Солнце и остальная часть нашей Солнечной Системы расположена около рукава Ориона, между двумя основными рукавами, Персей (Perseus) и Стрелец (Sagittarius). Диаметр Млечного Пути около 100,000 световых лет, и Солнце расположено в 28,000 световых лет от Галактического Центра. Сравнительно недавно предположили, что Млечный Путь на самом деле спиральная галактика с перемычкой. Что означает, что вместо балджа (пузыря, выпуклости) из газа и звезд в центре, вероятно, есть перемычка из звезд, пересекающая центральный балдж.
Поэтому, когда кто-то спрашивает вас, каков оборот Солнца вокруг своей оси, спросите их, какой части Солнца.
Наша планета находится в постоянном движении. Вместе с Солнцем она перемещается в космосе вокруг центра Галактики. А та, в свою очередь, движется во Вселенной. Но наибольшее значение для всего живого играет вращение Земли вокруг Солнца и собственной оси. Без этого движения условия на планете были бы непригодными для поддержания жизни.
Солнечная система
Земля как планета Солнечной системы по расчетам ученых сформировалась более 4,5 млрд лет назад. За это время расстояние от светила практически не изменялось. Скорость движения планеты и сила притяжения Солнца уравновесили ее орбиту. Она не идеально круглая, но стабильная. Если бы сила притяжения светила была сильнее или скорость Земли заметно уменьшилась, то она бы упала на Солнце. В противном случае она рано или поздно улетела бы в космос, перестав быть частью системы.
Расстояние от Солнца до Земли делает возможным поддержание оптимальной температуры на ее поверхности. В этом немаловажную роль играет и атмосфера. Во время вращения Земли вокруг Солнца меняются времена года. Природа приспособилась к таким циклам. Но если бы наша планета была отдалена на большее расстояние, то температура на ней стала бы отрицательной. Очутись она ближе - вся вода бы испарилась, так как столбик термометра превысил бы точку кипения.
Путь планеты вокруг светила называется орбитой. Траектория этого полета не идеально круглая. Она имеет эллипсность. Максимальная разница составляет 5 млн км. Самая близкая точка орбиты к Солнцу находится на расстоянии 147 км. Она называется перигелием. Земля ее проходит в январе. В июле планета находится от светила на максимальном отдалении. Наибольшее расстояние - 152 млн км. Эта точка называется афелием.
Вращение Земли вокруг своей оси и Солнца обеспечивает соответственно смену суточных режимов и годовых периодов.
Для человека движение планеты вокруг центра системы незаметно. Это из-за того, что масса Земли огромна. Тем не менее каждую секунду мы пролетаем в пространстве около 30 км. Это кажется нереальным, но таковы расчеты. В среднем считается, что Земля находится от Солнца на расстоянии около 150 млн км. Один полный оборот вокруг светила она делает за 365 дней. Пройденное расстояние за год составляет почти миллиард километров.
Точное расстояние, которое наша планета проходит за год, двигаясь вокруг светила, составляет 942 млн км. Мы вместе с ней движемся в пространстве по эллиптической орбите со скоростью 107 000 км/час. Направление вращения - с запада на восток, то есть против условной часовой стрелки.
Полный оборот планета завершает не ровно за 365 дней, как принято считать. При этом проходит еще около шести часов. Но для удобства летоисчисления это время учитывают суммарно за 4 года. В итоге «набегает» один дополнительный день, его добавляют в феврале. Такой год считается високосным.
Скорость вращения Земли вокруг Солнца непостоянна. Она имеет отклонения от среднего значения. Это связано с эллиптической орбитой. Разница между значениями наиболее проявляется в точках перигелия и афелия и составляет 1 км/сек. Эти изменения незаметны, так как мы и все окружающие нас предметы двигаются в системе координат одинаково.
Смена сезонов
Вращение Земли вокруг Солнца и наклон оси планеты делает возможным смену времен года. Это меньше заметно на экваторе. Но ближе к полюсам годовая цикличность проявляется больше. Северное и Южное полушария планеты обогреваются энергией Солнца неравномерно.
Двигаясь вокруг светила, они проходят четыре условные точки орбиты. При этом поочередно два раза в течение полугодичного цикла они оказываются к нему дальше или ближе (в декабре и июне - дни солнцестояний). Соответственно в месте, где поверхность планеты прогревается лучше, там температура окружающей среды выше. Период на такой территории принято называть летом. В другом полушарии в это время заметно холоднее - там зима.
Спустя три месяца такого движения с периодичностью в полгода планетарная ось располагается таким образом, что оба полушария находятся в одинаковых условиях для обогрева. В это время (в марте и сентябре - дни равноденствия) температурные режимы приблизительно равны. Тогда, в зависимости от полушария, наступают осень и весна.
Земная ось
Наша планета - это вращающийся шар. Движение ее осуществляется вокруг условной оси и происходит по принципу волчка. Опираясь основанием в плоскость в раскрученном состоянии, он будет удерживать равновесие. Когда скорость вращения ослабевает, волчок падает.
Земля упора не имеет. На планету действуют силы притяжения Солнца, Луны и других объектов системы и Вселенной. Тем не менее она выдерживает постоянное положение в пространстве. Скорость ее вращения, полученная еще при формировании ядра, достаточна для поддержания относительного равновесия.
Земная ось проходит через шар планеты не перпендикулярно. Она наклонена под углом 66°33´. Вращение Земли вокруг своей оси и Солнца делает возможным смену сезонов года. Планета «кувыркалась» бы в пространстве, если бы у нее не было строгой ориентации. Ни о каком постоянстве условий среды и жизненных процессов на ее поверхности не было бы речи.
Осевое вращение Земли
Вращение Земли вокруг Солнца (один оборот) происходит в течение года. За день на ней сменяются день и ночь. Если посмотреть на Северный полюс Земли с космоса, то можно увидеть, как она вращается против часовой стрелки. Полный оборот она совершает приблизительно за 24 часа. Этот период называют сутками.
Скорость вращения определяет быстроту смены дня и ночи. За один час планета оборачивается приблизительно на 15 градусов. Скорость вращения в разных точках ее поверхности различна. Это происходит из-за того, что она имеет шарообразную форму. На экваторе линейная скорость составляет 1669 км/час, или 464 м/сек. Ближе к полюсам этот показатель уменьшается. На тридцатой широте линейная скорость уже будет составлять 1445 км/час (400 м/сек).
Из-за осевого вращения планета имеет несколько сжатую с полюсов форму. Также это движение «заставляет» отклоняться перемещающиеся предметы (в том числе воздушные и водные потоки) от первоначального направления (сила Кориолиса). Еще одним важным следствием такого вращения являются приливы и отливы.
Смена дня и ночи
Шарообразный объект единственным источником света в определенный момент освещается только наполовину. Применительно к нашей планете в одной ее части в этот момент будет день. Неосвещенная часть будет скрыта от Солнца - там ночь. Осевое вращение дает возможность сменяться этим периодам.
Кроме светового режима изменяются условия обогрева поверхности планеты энергией светила. Такая цикличность имеет важное значение. Скорость смены световых и тепловых режимов осуществляется сравнительно быстро. За 24 часа поверхность не успевает ни чрезмерно нагреться, ни остыть ниже оптимального показателя.
Вращение Земли вокруг Солнца и своей оси с относительно постоянной скоростью имеет определяющее для животного мира значение. Без постоянства орбиты планета не удержалась бы в зоне оптимального обогрева. Без осевого вращения день и ночь длились бы по полгода. Ни то ни другое не способствовало бы зарождению и сохранению жизни.
Неравномерность вращения
Человечество за свою историю привыкло к тому, что смена дня и ночи происходит постоянно. Это служило неким эталоном времени и символом равномерности жизненных процессов. На период вращения Земли вокруг Солнца до определенной степени оказывает влияние эллипсность орбиты и другие планеты системы.
Другая особенность - изменение продолжительности суток. Осевое вращение Земли происходит неравномерно. Выделяют несколько основных причин. Значение имеют сезонные колебания, связанные с динамикой атмосферы и распределением осадков. Кроме того, приливная волна, направленная против хода движения планеты, постоянно его тормозит. Этот показатель ничтожен (за 40 тыс. лет на 1 секунду). Но за 1 млрд лет под действием этого продолжительность суток увеличилась на 7 часов (с 17 до 24).
Следствия вращения Земли вокруг Солнца и своей оси изучаются. Данные исследования имеют большое практическое и научное значение. Их используют не только для точности определения звездных координат, но и для выявления закономерностей, которые могут влиять на процессы жизнедеятельности человека и природные явления в гидрометеорологии и других областях.