Солнце - главный источник энергии на Земле. Без него невозможным было бы существование жизни. И хотя все буквально вертится вокруг Солнца, мы очень редко задумываемся над тем, как работает наша звезда.
Структура Солнца
Чтобы понять, как работает Солнце, сначала нужно разобраться в его структуре.
- Ядро.
- Зона лучистого переноса.
- Конвективная зона.
- Атмосфера: фотосфера, хромосфера, корона, солнечный ветер.
Диаметр солнечного ядра составляет 150-175 000 км, около 20-25% солнечного радиуса. Температура ядра достигает 14 млн градусов по Кельвину. Внутри постоянно происходят термоядерные реакции с образованием гелия. Именно в ядре в результате данной реакции выделяется энергия, а так же тепло. Остальная часть Солнца нагрета этой энергией, она проходит сквозь все слои до фотосферы.
Зона лучистого переноса находится над ядром. Энергия переносится с помощью излучения фотонов и их поглощения.
Над зоной лучистого переноса находится конвективная зона. Здесь перенос энергии осуществляется не переизлучением, а переносом вещества. С высокой скоростью более холодное вещество фотосферы проникает в конвективную зону, а излучение из зоны лучистого переноса поднимается на поверхность - это и есть конвекция.
Фотосфера - это видимая поверхность Солнца. Из этого слоя исходит большая часть видимого излучения. В фотосферу уже не проникает излучение более глубоких слоев. Средняя температура слоя достигает 5778 К.
Хромосфера окружает фотосферу, она имеет красноватый оттенок. Из поверхности хромосферы постоянно происходят выбросы - спикулы.
Последняя внешняя оболочка нашей звезды - корона, состоящая из энергетических извержений и протуберанцев, образующих солнечный ветер, распространяющийся к самым дальним уголкам солнечной системы. Средняя температура короны - 1-2 млн К, но есть участки с 20 млн К.
Солнечный ветер - это поток ионизированных частиц, распространяющийся до границ гелиосферы со скоростью около 400 км/с. Многие явления на Земле связаны с солнечным ветром, например, полярное сияние и магнитные бури.
Солнечное излучение
Плазма Солнца обладает высокой электропроводностью, что способствует появлению электрических токов и магнитных полей.
Солнце - самый сильный излучатель электромагнитных волн в мире, который дает нам:
- ультрафиолетовые лучи;
- видимый свет - 44% солнечной энергии (преимущественно желто-зеленый спектр);
- инфракрасные лучи - 48%;
- рентгеновское излучение;
- радиационное излучение.
Лишь 8% энергии отводится на ультрафиолетовое, рентгеновское и радиационное излучение. Видимый свет расположен между лучами инфракрасного и ультрафиолетового спектра.
Также Солнце является мощным источником радиоволн нетепловой природы. Помимо всевозможных электромагнитных лучей излучается постоянный поток частиц: электронов, протонов, нейтрино и так далее.
Все виды излучения оказывают свое влияние Землю. Именно это влияние мы ощущаем.
Воздействие УФ лучей
Ультрафиолетовые лучи воздействуют на Землю и все живые существа. Благодаря им существует озоновый слой, так как УФ-лучи разрушают кислород, который модифицируется в озон. Магнитное поле Земли в свою очередь формирует озоновый слой, который, как ни парадоксально, ослабляет силу воздействия УФ.
На живые организмы и окружающую среду ультрафиолет влияет многогранно:
- способствует выработке витамина D;
- обладает антисептическими свойствами;
- вызывает появление загара;
- усиливает работу кроветворных органов;
- повышает свертываемость крови;
- увеличивается щелочной резерв;
- дезинфицирует поверхности предметов и жидкости;
- стимулирует обменные процессы.
Именно ультрафиолетовое излучение способствует самоочищению атмосферы, устраняет смог, частицы дыма и пыли.
В зависимости от широты сила воздействия УФ излучения сильно изменяется.
Воздействие ИК лучей: почему и как Солнце греет
Все тепло на Земле - это инфракрасные лучи, которые появляются благодаря термоядерному синтезу водорода с образованием гелия. Эта реакция сопровождается огромным выбросом лучистой энергии. До земли доходит порядка 1000 Ватт на квадратный метр. Именно за это ИК излучение очень часто называют тепловым.
Удивительно, но Земля выступает в роли инфракрасного излучателя. Планета, а также облака поглощают ИК лучи, а затем переизлучают эту энергию обратно в атмосферу. Такие вещества как водяной пар, капли воды, метан, диоксид углерода, азот, некоторые соединения фтора и серы излучают ИК лучи во всех направлениях. Именно благодаря этому имеет место парниковый эффект, который поддерживает поверхность Земли в постоянно подогретом состоянии.
Инфракрасные лучи не только нагревают поверхности предметов и живых существ, но и оказывают другое влияние:
- обеззараживают;
- улучшают метаболизм;
- стимулируют кровообращение;
- снимают болевые ощущения;
- нормализуют водно-солевой баланс;
- укрепляют иммунитет.
Почему зимой Солнце греет слабо
Так как Земля вращается вокруг Солнца с некоторым наклоном оси, в разное время года происходит отклонение полюсов. В первой половине года Северный полюс повернут к Солнцу, в во второй - Южный. Соответственно, меняется угол воздействия солнечной энергии, а также мощность.
Солнечной теплоты и света хватает всем живым существам на Земле, несмотря на то, что Солнце от нас на расстоянии почти 150 000 000 км, и если бы вдруг наше Солнце погасло, перестало светить и греть, то стало бы так холодно, что замерзла бы вся вода на Земле, замерз бы даже воздух. Погибли бы люди, животные, растения. Наша планета стала бы холодной и мертвой.
Температура на поверхности Солнца около 6 ООСПС. При такой высокой температуре железо и другие металлы не просто плавятся, а превращаются в раскаленные газы.
Поэтому на Солнце нет ни твердых, ни жидких веществ: там только раскаленный газ. Солнце - это огромный раскаленный газовый шар. Внутри Солнца температура еще выше, чем на его поверхности. Вблизи центра шара она достигает 15 миллионов градусов. Такая высокая температура внутри Солнца существует уже несколько миллиардов лет и будет существовать еще примерно столько же.
Что же происходит внутри Солнца? Почему не гаснет этот гигантский костер? Астрономы, физики долго размышляли над вопросом: каким же образом миллиарды лет поддерживается очень высокая температура внутри Солнца?
Большинство ученых считает, что внутри Солнца химический элемент водород превращается в другой химический элемент гелий. Частички водорода объединяются в более тяжелые частички, при этом объединении выделяется энергия в виде света и теплоты, которая рассеивается Солнцем в космическом пространстве и приходит на Землю, чтобы дать жизнь всему живому.
Вопросы для проверки:
1. Сильный ветер со снегом - ….
2.Повышение температуры зимой до 0 градусов или чуть выше на некоторое время - …
3.Появившаяся во время оттепели вода и подтаявший снег замерзают и на дорогах образуется -…
4.Пушистая снежная бахрома, красившая всё вокруг -…
Проверь себя:
1. Сколько зимних месяцев. Перечисли их.
2.Как изменяется зимой высота солнца в небе и продолжительность дня?
3.Назови зимние явления в неживой природе.
31.01.2014 17:57:48,
Солнце – главный источник жизни на планете Земля. Оно является ближайшей к нам звездой. Другие расположены так далеко, что свет их доходит до нас только через миллионы световых лет. И если Солнце перестанет излучать свою энергию, все живое на Планете однозначно погибнет.
Наверняка каждый из нас хотя бы один раз задавался вопросом: «А почему, собственно, летом от солнечного света мы загораем, а зимой тот же свет не способен даже немного растопить лед?» Итак, давайте разбираться.
Как работает Солнце
Изучение Солнца – очень непростое дело. Невозможно послать к нему летательные аппараты, так как они попросту сгорят. Но у современной науки есть множество иных способов изучить объект, находящийся далеко, но излучающий при этом колоссальную энергию. Расстояние до Солнца от Земли составляет 150 млн км. Именно такое расстояние позволяет жизни на нашей Планете существовать комфортно.
В диаметре ядро Солнца достигает 175 тысяч километров. Температура внутри звезды – 14 млн градусов по Кельвину, и причинами ее являются термоядерные реакции. Можно сказать, что это своеобразная ядерная топка. В ядре звезды зарождается все тепло, которое потом проходит через несколько оболочек:
- фотосферу – это первый слой над ядром, но энергия более глубоких слоев сюда не доходит;
- спикулы – это регулярные выбросы из следующего слоя Солнца;
- корону – самая внешняя оболочка звезды.
Видимый свет и солнечная энергия – это инфракрасные лучи и ультрафиолет, а также электромагнитные волны, радиация и рентгеновские лучи.
Важно! Все эти волны достигают Земли и других планет Солнечной системы и определенным образом влияют на них, а особенно на те из них, где есть атмосфера.
Влияние лучей
Все живое ощущает на себе влияние в первую очередь УФ-лучей. Именно от их интенсивности озоновый слой защищает нашу Планету. Влияние ультрафиолетовых лучей на живые организмы проявляется в следующем:
- они способствует тому, чтобы совершались обменные процессы в организме человека;
- благодаря этому излучению вырабатывается витамин D в организме, а без него нормальная жизнь человека невозможна;
- усиливается кровоток;
- появляется загар.
УФ-лучи также положительно влияют на атмосферу. Они очищают ее и делают более благоприятной для жизни. Тепловое воздействие оказывают еще и инфракрасные лучи. Благодаря им на поверхности Земли тепло. Но хотя эти лучи и воздействуют на атмосферу, бывают моменты, когда влияние их становится минимальным.
Зимой Солнце греет меньше
Зимой Солнце греет не так интенсионо, но это явление можно объяснить с научной точки зрения. Происходит снижение поступления солнечного тепла на Землю по следующим причинам:
- над горизонтом Солнце расположено очень низко, поэтому лучи через атмосферу проходят больший путь;
- утром и вечером по этой же причине не так жарко, а вот вечером наступает холод;
- холодный ветер сокращает период тепла, который может дать нам Солнце;
- зимой дни короче, а ночи длиннее – значит, период, когда инфракрасные лучи могут воздействовать на атмосферу, сильно уменьшается.
Как мы видим, зимой Солнце хотя и светит, но ждать от него появления загара не приходится.
Земля нагревается от солнца. Но почему зимою у нас бывает холодно даже в солнечные дни? Всякий скажет, отчего у нас летом теплее, чем зимою. Во-первых, летом солнце греет жарче, чем зимою.Во-вторых, летом солнце каждый день греет нас дольше, чем зимою, так как летние дни у нас гораздо длиннее зимних. А ведь солнце светит и греет целый день; хотя в пасмурные дни мы не видим солнца на небе и не чувствуем его жарких лучей, но и тогда солнце есть на небе, оно светит и греет; только само оно скрыто за облаками и туманом.
Не совсем понятно, однако, отчего же летом солнце греет жарче, чем зимою. Чтобы обьяснить себе это, надо припомнить, как греет солнце в разное время дня.
Солнце греет всего жарче среди дня, когда оно стоит высоко на небе.Наоборот, солнце очень слабо греет ранним утром, когда оно только что взошло и стоит ещё невысоко над землёй; мало греет солнце и вечером, когда оно готово закатиться.
Стало быть, дело тут в высоте солнца: чем выше стоит солнце, тем сильнее оно греет. В самом деле, когда солнце стоит высоко над нами и светит сверху, как в полдень, тогда его жаркие лучи ударяют прямо в землю; они обливают нас, словно дождь. А когда солнце стоит на небе низко, вровень с землёю, как при восходе или при закате, тогда лучи от солнца идут полого, не ударяют в землю, а пролетают поверх земли, так что сколько солнце не даёт тепла, почти всё это тепло идёт мимо нас.
Посмотрим теперь, что бывает у нас зимою и летом. Зимою, в декабре месяце, солнце у нас восходит поздно, а закатывается рано. А летом, в июне, солнце у нас восходит очень рано, а закатывается поздно вечером: оно светит и греет летом почти втрое дольше, чем зимой.
По одной этой причине земля у нас в летний день должна получать от солнца больше тепла, чем в зимний день.
Но мало этого. Летом солнце поднимается над землёй гораздо выше, чем зимой. Поэтому и жарких лучей от него на землю падает больше.
Но откуда зимою берётся такой страшный холод, что руки замерзают, а вместо дождя идёт снег? Для этого вспомним, что бывает в летние ночи? Лишь только зайдёт солнце, земля холодеет, на траву садится свежая роса, а утром, перед самым восходом солнца, чувствуется уже заметный холодок. В августе месяце, когда ночи становятся подольше, к утру бывают даже морозцы, так что земля и трава покрываются мёрзлым инеем.
Значит, земля сильно остывает по ночам, и чем дольше ночь, тем сильнее земля остывает к утру.
Зимою ночи гораздо длиннее, чем летом. Ещё осенью, в сентябре месяце, ночь сравнивается с днём. С сентября по декабрь ночи становятся всё длиннее, а дни короче. В начале декабря ночи самые длинные. Они в два раза длиннее дня. В долгие зимние ночи земля стынет всё больше и больше, холод всё усиливается; и вот в январе у нас наступают самые жестокие, крещенские морозы.
Солнце излучает энергию во все стороны. Количество этой энергии очень большое. Часть ее доходит до Земли.
На пути солнечной энергии к поверхности Земли находится атмосфера. Она поглощает часть энергии, часть пропускает к земной поверхности, а часть отражает обратно в космос. Атмосфера поглощает около 17% энергии, отражает - около 31%, а пропускает к поверхности Земли оставшиеся 52%.
Следует понимать, что когда говориться «поглощается и отражается» атмосферой, имеется в виду не только то, что это делает воздух, но и облака, частицы пыли и другое.
Та солнечная энергия, что прошла сквозь атмосферу Земли и достигла ее поверхности, преимущественно поглощается этой самой поверхностью. Если всю энергию, что доходит от Солнца до Земли принять за 100%, то поглощается поверхностью 48%. Оставшиеся 4% (52% что проходят сквозь атмосферу минус 48%) отражаются от поверхности Земли.
Когда атмосфера пропускает солнечные лучи, то почти не нагревается. А вот поверхность Земли, которую они достигают, нагревается. В результате уже поверхность становится источником тепла для атмосферы, и поэтому у нижних слоев тропосферы более высокая температура, чем у выше лежащих. Это можно наблюдать в горах, когда с высотой температура воздуха понижается, и на вершинах гор могут лежать снег и лед, хотя у подножья может быть летняя температура.
