Київський університет культури
Чернігівський факультет менеджменту і бізнесу
Космічна погода
Реферат
З ОБЖД
Студентки 1 курсу
Групи Т – 39
Жарскої Світлани
Олександрівни
Чернігів – 2009
План
Вступ
1. Космічна погода
2. Сонце
3. Радіація
4. Космос та людина
Висновки
Список використаних джерел
Вступ
У XX столітті земна цивілізація непомітно переступила в своєму розвитку дуже важливий рубіж. Техносфера — область людської активності — розширилася далеко за межі меж природного місця існування — біосфери. Ця експансія носить як просторовий — за рахунок освоєння космічного простору, так і якісний характер — за рахунок активного використання нового вигляду енергії і електромагнітних хвиль. Але все одно для інопланетян, що дивляться на нас з далекої зірки, Земля залишається всього лише піщинкою в океані плазми, що заповнює Сонячну систему і весь Всесвіт, і нашу стадію розвитку можна порівняти скоріше з першими кроками дитини, чим з досягненням зрілості. Новий світ, що відкрився людству, не менш складний і, як, втім, і на Землі, далеко не завжди дружній. При його освоєнні не обійшлося без втрат і помилок, але ми поступово вчимося розпізнавати нові небезпеки і долати їх.
1. Космічна погода
"Космічною погодою" або "погодою в космосі" називають сукупність явищ, що відбуваються у верхніх шарах земної атмосфери. у іоносфері і навколоземному космічному просторі.
Вперше поняття "Погода в космосі" ввів чудовий радянський учений, учасник знаменитої Папанінськой епопеї, Герою Радянського Союзу, академік Євгеній Костянтинович Федоров (1910–1981).
Чому саме "погода"? Одна з причин має чисто зовнішній характер. У навколоземному просторі є і свої бурі, і шторми (магнітні і іоносферні), є свої хмари (сріблясті, або мезосферниє), є свій вітер — сонячний — і навіть свій дощ (так називають одне з явищ в полярній іоносфері). Всі атрибути погоди в наявності.
Разом з цими чисто зовнішніми паралелями, є глибші причини говорити про погоду в космосі. Річ у тому, що сильна мінливість обстановки в навколоземному космосі схожа на погодні "капризи".
Для погоди в космосі, як і для погоди в звичайному розумінні цього слова, характерне чергування спокійних періодів (наприклад, мінімум циклу сонячної активності), які можна порівняти із стійкою погодою в хороше літо, і періодів різкої зміни обстановки (наприклад, під час високої сонячної активності), які навівають аналогію з нестійкою осінньою погодою.
Сама непостійність погодних явищ в навколоземному просторі схожа на земний: тут не буває двох однакових днів. І як похмурий дощовий листопадовий день відрізняється від сонячного дня в травні, так можуть бути несхожі і два дні з погляду космічної погоди. Скажімо, сьогодні в космосі все спокійно. Немає спалахів на Сонце, "нормальний" сонячний вітер, магнітосфера нічим не обурена, енергійні заряджені частинки "замкнуті" в своїх радіаційних поясах. Тихо і в приземному магнітному полі, і в іоносфері. Але на Сонці відбувся спалах. Вже через 8 хвилин вона торкнеться земної іоносфери. У самій нижній її частині (на висотах 50–90 км.) відразу різко зростає іонізація — що прийшло першим рентгенівське випромінювання спалаху "розбиває" нейтральні частинки на іони і електрони. Зростання концентрації останніх може бути таким сильним, що припиниться радіозв'язок в діапазоні коротких хвиль (КВ) на всій освітленій півкулі Землі. А через декілька годинників в її околиці прибудуть жорсткі протони. Магнітне поле загородить ним шлях в среднеширотную атмосферу і скине протони, немов у воронку, в приполярну зону. Посилиться сонячний вітер, чинячи тиск на магнітосферу. З денного боку вона почне стискатися, стануть зближуватися і згинатися магнітні силові лінії. Застрибають в скаженому танці стрілки наземних вимірників магнітного поля — магнітометрів, з радіаційних поясів поллються у верхню атмосферу полярних широт потоки енергійних електронів. Запалають в небі сполохи полярного сяйва, зменшиться кількість заряджених частинок в основній частині іоносфери на висотах 200–400 км., а значить, погіршають характеристики іоносферного "дзеркала". І почнуться труднощі з радіозв'язком. Зробить свій вплив і посилення ультрафіолетового випромінювання Сонця: підвищиться температура і щільність атмосфери якраз на тих висотах (більше 150–200 км.), де літають більшість штучних супутників. Ну, а це позначиться на характері зміни їх орбіт. Космічна негода може бути небезпечною для екіпажів космічних кораблів і в деяких випадках для технологічних систем на поверхні Землі. Під час магнітних бурь, викликаних могутніми сонячними спалахами в серпні 1982 року і в березні 1989 року, спостерігалися пошкодження трубопроводів (із-за напруги, що виникає там, при різких змінах магнітного поля), виходи з ладу електричних енергосистем, а також вибухи трансформаторів на телефонних підстанціях.
2.
Сонце
Сонце справді є центром нашого світу. Мільярди років воно утримує планети біля себе і обігріває їх. Земля гостро відчуває зміни сонячної активності, що виявляються в даний час головним чином у вигляді 11-річних циклів. Під час сплесків активності, що частішають в максимумах циклу, в короні Сонця народжуються інтенсивні потоки рентгенівського випромінювання і енергійних заряджених частинок — сонячних космічних променів, а також відбуваються викиди величезних мас плазми і магнітного поля.
Рентгенівські знімки сонячної корони, постійно спостережуваної супутником SOHO, після сонячного спалаху покриваються численними білими крапками. Їх поява викликана тим, що протони високої енергії сонячних космічних променів проникають в радіоелектронні системи космічних апаратів, у тому числі і в осередки ПЗС-МАТРІЦ, що формують зображення, викликаючи численні збої. Хоча магнітосфера і атмосфера Землі досить надійно захищають все живе від прямої дії сонячних частинок і випромінювань, багато створень рук людських, наприклад радіоелектроніка, авіаційна і космічна техніка, лінії зв'язку і електропередач, трубопроводи, виявляються дуже чутливі до електромагнітної і корпускулярної дії, що приходить з навколоземного космічного простору. Ми вже розповідали про те, яка влаштована магнітосфера Землі і як навколоземний простір реагує на сонячну активність (див. „Наука і життя“ № 7, 2001 р.). Познайомимося тепер з найпрактичніше важливими проявами сонячної і геомагнітної активності, часто званими „космическая погода“.
3. Радіація
Мабуть, одним з найбільш яскравих проявів ворожості космічного простору до людини і його творінь, окрім, звичайно, майже повного за земними мірками вакууму, є радіація — електрони, протони і важчі ядра, розігнані до величезних швидкостей і здатні руйнувати органічні і неорганічні молекули. Про шкоду, яку радіація наносить живим істотам, добре відомо, але чимала доза опромінювання (тобто кількість енергії, поглиненої речовиною і що пішла на його фізичне і хімічне руйнування) може виводити з ладу і радіоелектронні системи. Електроніка страждає також і від „единичных збоїв“, коли частинки особливо високої енергії, проникаючи глибоко всередину електронної мікросхеми, змінюють електричний стан її елементів, збиваючи елементи пам'яті і викликаючи фальшиві спрацьовування. Чим складніше і современнєє мікросхема, тим менше розміри кожного елементу і тим більше вірогідність збоїв, які можуть привести до її неправильної роботи і навіть до зупинки процесора. Ця ситуація по своїх наслідках схожа з раптовим зависанням комп'ютера в розпал набору тексту, з тією лише різницею, що апаратура супутників, взагалі кажучи, призначена для автоматичної роботи. Для виправлення помилки доводиться чекати наступного сеансу зв'язку із Землею за умови, що супутник буде здатний вийти на зв'язок. Найглибше в магнітосферу енергійні частинки проникають в приполярних районах, оскільки частинки тут можуть велику частину шляху вільно рухатися уздовж силових ліній, майже перпендикулярних до поверхні Землі. Пріекваторіальниє райони захищеніші: там геомагнітне поле, майже паралельне земній поверхні, змінює траєкторію руху частинок на спіральну і відводить їх убік. Тому траси польотів, що проходять у високих широтах, значно небезпечніші з погляду радіаційного ураження, чим нізкоширотниє. Ця загроза відноситься не тільки до космічних апаратів, але і до авіації. На висотах 9–11 кілометрів, де проходять більшість авіаційних маршрутів, загальний фон космічної радіації вже настільки великий, що річна доза, що отримується екіпажами, устаткуванням і пасажирами, що часто літають, повинна контролюватися за правилами, встановленими для радіаційно небезпечних видів діяльності. Надзвукові пасажирські літаки „Конкорд“, що піднімаються на ще більші висоти, мають на борту лічильники радіації і зобов'язані летіти, відхиляючись на південь від найкоротшої північної траси перельоту між Європою і Америкою, якщо поточний рівень радіації перевищує безпечну величину. Проте після найбільш могутніх сонячних спалахів доза, отримана навіть протягом одного польоту на звичайному літаку може бути більше, ніж доза ста флюорографічеськіх обстежень, що примушує серйозно розглядати питання про повне припинення польотів в такий час. На щастя, сплески сонячної активності подібного рівня реєструються рідше, ніж один раз за сонячний цикл — 11 років.
4.
Космос та людина
В цілому ж вплив космічної погоди на наше життя можна, ймовірно, визнати істотним, але не катастрофічним. Магнітосфера і іоносфера Землі непогано захищають нас від космічних погроз. У цьому сенсі цікаво було б проаналізувати історію сонячної активності, намагаючись з'ясувати, що може чекати нас в майбутньому. По-перше, в даний час наголошується тенденція до збільшення впливу сонячної активності, пов'язана з ослабленням нашого щита — магнітного поля Землі — більш ніж на 10 відсотків за останні півстоліття і одночасним подвоєнням магнітного потоку Сонця, службовця основним посередником при передачі сонячній активності. По-друге, аналіз сонячної активності за весь час спостережень сонячних плям (з початку XVII століття) показує, що сонячний цикл, в середньому рівний 11 рокам, існував не завжди. У другій половині XVII століття, під час так званого мінімуму Маундера, сонячних плям практично не спостерігалося протягом декількох десятиліть, що побічно свідчить і про мінімум геомагнітної активності. Проте ідеальним для життя цей період назвати важко: він співпав з так званим малим льодовиковим періодом — роками аномально холодної погоди в Європі. Випадково це збіг чи ні, сучасній науці напевно невідомо. У ранішій історії наголошувалися і періоди аномально високій сонячній активності. Так, в деякі роки першого тисячоліття нашої ери полярні сяйва постійно спостерігалися в Південній Європі, свідчивши про часті магнітні бурі, а Сонце виглядало помутнілим, можливо, із-за наявності на його поверхні величезної сонячної плями або корональної дірки — ще одного об'єкту, що викликає підвищену геомагнітну активність. Почнися такий період безперервної сонячної активності сьогодні, зв'язок і транспорт, а з ними вся світова економіка опинилися б у важкому положенні.
Висновки
Космічна погода поступово займає належне нею місце в нашій свідомості. Як і у випадку із звичайною погодою, ми хочемо знати, що нас чекає і у далекому майбутньому, і в найближчий день. Для досліджень Сонця, магнітосфери і іоносфери Землі розгорнена мережа сонячних обсерваторій і геофізичних станцій, а в навколоземному космосі парить ціла флотилія науково-дослідних супутників. Ґрунтуючись на спостереженнях, що приводяться ними, учені попереджають нас про сонячні спалахи і магнітні бурі.
Список використаних джерел
1. "Рассказ о космической погоде" С. И. Авдюшин, А. Д. Данилов, Санкт-Петербург, Гидрометеоиздат, 1993 г.
2. Космическая погода и наша жизнь. Б.М. Владимирский, Н.А. ТемурьВ. В.Шаронов. 2004г.
3. В.В. Шаронов. "Солнце и его наблюдение", Гостехиздат, Москва, 1998г.
4. Бон Засов А.В., Постнов К.А. «Общая астрофизика», 2006г.
5. С.Б. Даренко «Космология и культура».2008г
|
