Metodika prepodavaniya astronomii

---

<< Predydushaya

Soderzhanie

Sleduyushaya >>

Metodika provedeniya 3 uroka
"Solnechnaya aktivnost'"

Cel': formirovanie ponyatii o Solnce, kosmicheskom yavlenii solnechnoi aktivnosti i solnechno-zemnyh svyazyah.

Zadachi obucheniya:

Obsheobrazovatel'nye - formirovanie ponyatii:

1) o kosmicheskom yavlenii solnechnoi aktivnosti:

- o razlichnyh formah proyavlenii solnechnoi aktivnosti: koronarnyh dyrah i koronarnyh kondensaciyah, solnechnyh pyatnah, fakel'nyh polyah, flokkulah, protuberancah, hromosfernyh vspyshkah, blinkerah, solnechnom vetre i t.d.;
- o fizicheskih processah vzaimodeistviya solnechnoi plazmy i magnitnyh polei, obuslovlivayushih vozniknovenie vysheperechislennyh proyavlenii solnechnoi aktivnosti;
- o ciklichnosti solnechnoi aktivnosti.

2) o solnechno-zemnyh svyazyah:

- o roli solnechnogo izlucheniya v sushestvovanii i razvitii zhizni na Zemle;
- o vzaimodeistvii solnechnogo vetra s magnitnym polem Zemli, vozniknovenii magnitnyh bur' i polyarnyh siyanii;
-o rezul'tatah vozdeistviya proyavlenii solnechnoi aktivnosti na atmosfernye, klimaticheskie, biosfernye processy;
- o rezul'tatah vozdeistviya proyavlenii solnechnoi aktivnosti na obshee sostoyanie i zdorov'e lyudei, social'nye yavleniya i tehnicheskie ob'ekty;
- o merah zashity i profilaktiki vrednogo vozdeistviya solnechnoi aktivnosti na zdorov'e lyudei i tehnosferu.

Vospitatel'nye:

1) Formirovanie nauchnogo mirovozzreniya uchashihsya:

- pri soobshenii materiala o razlichnyh proyavleniyah solnechnoi aktivnosti i mehanizmah ih vozniknoveniya;
- v hode znakomstva s opredelennym tipom kosmichesko-zemnyh svyazei – solnechno-zemnymi svyazyami i ih vozdeistviem na atmosferu, klimat i biosferu Zemli, obshee sostoyanie i zdorov'e lyudei, social'nye yavleniya i tehnicheskie ob'ekty;
- ob'yasneniya yavlenii "magnitnye buri" i "polyarnye siyaniya";

2) Bor'ba s predrassudkami, svyazannymi s nevernym ponimaniem fiziki solnechnoi aktivnosti, ee periodichnosti i vozdeistviya na geosfernye processy i cheloveka, v tom chisle svyazi magnitnyh bur' i zdorov'ya lyudei.

3) Patrioticheskoe vospitanie pri znakomstve uchenikov s vydayusheisya rol'yu rossiiskih uchenyh (A.L. Chizhevskogo, V.I. Vernadskogo i dr.) v issledovanii solnechno-zemnyh svyazei.

4) Politehnicheskoe i ekologicheskoe obrazovanie pri izlozhenii materiala o promyshlennom ispol'zovanii solnechnoi energii.

Razvivayushie - formirovanie umenii:

- analizirovat' informaciyu, ob'yasnyat' prichiny vozniknoveniya proyavlenii solnechnoi aktivnosti na osnove vazhneishih fizicheskih teorii;
- reshat' zadachi na raschet osnovnyh parametrov Solnca i proyavlenii solnechnoi aktivnosti s ispol'zovaniem zakonov mehaniki, molekulyarnoi fiziki, termodinamiki, elektrodinamiki.

Ucheniki dolzhny znat':

- o strukture i osnovnyh fizicheskih harakteristikah atmosfery (fotosfere, hromosfere, korone) Solnca (priblizhennye znacheniya sootvetstvuyushih chislovyh velichin);
- ob osnovnyh formah proyavlenii solnechnoi aktivnosti: koronarnyh dyrah solnechnyh pyatnah, fakel'nyh polyah, protuberancah, hromosfernyh vspyshkah, solnechnom vetre;
- o prichinah vozniknovenie vysheperechislennyh proyavlenii solnechnoi aktivnosti v rezul'tate vzaimodeistviya solnechnoi plazmy i magnitnyh polei;
- ob osnovnyh ciklah solnechnoi aktivnosti;
- o solnechno-zemnyh svyazyah: roli solnechnogo izlucheniya v sushestvovanii i razvitii zhizni na Zemle i o vzaimodeistvii solnechnogo vetra s magnitnym polem Zemli;
- o sushnosti yavlenii magnitnyh bur' i polyarnyh siyanii;
- o vozdeistvii proyavlenii solnechnoi aktivnosti na atmosfernye, klimaticheskie, biosfernye processy, obshee sostoyanie i zdorov'e lyudei i tehnicheskie sistemy;
- o merah zashity i profilaktiki vrednogo vozdeistviya solnechnoi aktivnosti na zdorov'e lyudei i tehnosferu;
- astronomicheskie formuly i velichiny: solnechnaya postoyannaya, temperatura fotosfery, temperatura i davlenie v centre Solnca, prodolzhitel'nost' osnovnogo (11-letnego) cikla solnechnoi aktivnosti, formulu dlya rascheta chisel Vol'fa.

Ucheniki dolzhny umet':

- analizirovat' uchebnyi material, ispol'zovat' obobshennyi plan dlya izucheniya kosmicheskih yavlenii, delat' vyvody;
- reshat' zadachi na raschet osnovnyh parametrov Solnca i proyavlenii solnechnoi aktivnosti s ispol'zovaniem zakonov mehaniki, molekulyarnoi fiziki i termodinamiki.

Naglyadnye posobiya i demonstracii:

- fotografii, shemy i risunki teleskopicheskogo vida Solnca, vnutrennego stroeniya ego atmosfery i proyavlenii solnechnoi aktivnosti;
- diapozitivy iz seriya slaid-fil'mov "Illyustrirovannaya astronomiya": "Solnce"; "Neobyknovennye nebesnye yavleniya".
- diafil'my (fragmenty diafil'mov): "Planeta Zemlya"; "Magnitnoe pole Zemli"; "Solnce i zhizn' na Zemle";
- kinofil'my (kinofragmenty): "Protuberancy"; "Solnce"; "Solnce – glavnyi istochnik energii na Zemle";
- tablicy: "Zemlya v kosmicheskom prostranstve"; "Solnce"; "Stroenie Solnca"; "Solnechnaya aktivnost' i ee zemnoe proyavlenie".

Zadanie na dom:

1) Izuchit' materiala uchebnikov:

- B.A. Voroncov-Vel'yaminova: § 22 (3, 4); upr. 19.
- E.P. Levitana: § 21; voprosy-zadaniya.
- A.V. Zasova, E.V. Kononovicha: § 26 (2-3); upr. 26.5 (4, 5).

2) Vypolnit' zadaniya iz sbornika zadach Voroncova-Vel'yaminova B.A. [28]: 325; 326; 335.

Plan uroka

Etapy uroka	Soderzhanie	Metody izlozheniya	Vremya, min
1	Povtorenie i aktualizaciya proidennogo materiala	Frontal'nyi opros, beseda	5-7
2	Izlozhenie novogo materiala: 1. Solnechnaya aktivnost' (osnovnye formy, mehanizm, periodichnost') 2. Solnechno-zemnye svyazi: rol' izlucheniya Solnca v sushestvovanii zhizni; vzaimodeistvie solnechnogo vetra s magnitnym polem Zemli; vozdeistviya proyavlenii solnechnoi aktivnosti na atmosferu, klimat, biosferu, cheloveka i tehniku	Lekciya, beseda, rasskaz uchitelya	22-25
3	Zakreplenie izuchennogo materiala. Reshenie zadach	Rabota u doski, samostoyatel'noe reshenie zadach v tetradi	10-12
4	Podvedenie itogov uroka. Domashnee zadanie		3

 Metodika provedeniya uroka:

V nachale uroka tradicionno provoditsya povtorenie i aktualizaciya uchebnogo materiala, izuchennogo na predydushem uroke. Uchenikam zadayut voprosy:

1. Chto takoe Solnce? Sformuliruite opredelenie Solnca.
2. Kakovo rasstoyanie ot Zemli do Solnca? Chem Solnce otlichaetsya ot Zemli i drugih planet Solnechnoi sistemy?
3. Kakovy osnovnye harakteristiki Solnca: massa, razmery (v sravnenii s zemnymi), vozrast, himicheskii sostav, sostoyanie veshestva, cvet, temperatura vidimoi poverhnosti, blesk i svetimost' Solnca?
4. Chto harakterizuet i chemu ravna "solnechnaya postoyannaya"? Pochemu ee tak nazyvayut?
5. Kakovo vnutrennee stroenie Solnca? Daite kratkuyu harakteristiku yadru, zone luchistogo perenosa, zone konvekcii i atmosfere (fotosfere, hromosfere i korone) Solnca. Kak rasschitat' parametry vnutrennego stroeniya Solnca?
6. Chto predstavlyayut soboi chernye i svetlye pyatna na Solnce? Pochemu oni voznikayut?
7. Pochemu svetit Solnce? Ob'yasnite prichiny vydeleniya energii v nedrah Solnca.
8. Pochemu Solnce "zhivet" bez sushestvennyh izmenenii milliardy let? Ob'yasnite prichiny etogo kosmicheskogo processa.
9. Kak Solnce vozdeistvuet na Zemlyu i zhizn' lyudei?

Dlya otvetov na otdel'nye voprosy ucheniki vyhodyat k doske i soprovozhdayut svoi rasskaz risunkami, shemami (ravnovesiya sil v nedrah Solnca i t.d.), ispol'zuyut demonstracionnye tablicy (vnutrennego stroenie Solnca i dr.) i drugie sredstva naglyadnosti. V "obyknovennyh" i "slabyh" klassah dostatochno dobit'sya ot uchenikov kachestvennogo ponimaniya materiala. V "sil'nyh" i fiziko-matematicheskih klassah otvety dolzhny byt' bolee podrobnymi i argumentirovannymi, ucheniki dolzhny pomnit' vazhneishie chislovye harakteristiki osnovnyh fizicheskih harakteristik Solnca; formuly, po kotorym mozhno rasschitat' parametry ego vnutrennego stroeniya; shemu protekaniya termoyadernyh reakcii proton-protonnogo cikla. Uchitel' popravlyaet, utochnyaet, obobshaet otvety uchashihsya.

Chast' uchenikov vypolnyaet v eto vremya sootvetstvuyushie programmiruemye zadaniya:

1. Sbornik zadach G.P. Subbotina [287], zadaniya NN 227; 230; 242.
2. Sbornik zadach E.P. Razbitnoi [244], zadaniya NN 22-3; 22-4.
3. Zadanie iz "Universal'noi astronomicheskoi ankety".

(vernye otvety: A1; B3; V 3; G4; D4)

A. Solnce - eto: 1) zvezda; 2) planeta; 3) kometa.

B. Massa Solnca: 1) ravna masse Luny; 2) ravna masse Zemli;
3) v 333000 raz bol'she massy Zemli; 4) v 3 milliarda raz bol'she massy Zemli

V. Solnce- eto: 1) krasnaya zvezda klassa M; 2) oranzhevaya zvezda klassa K;
3) zheltaya zvezda klassa G; 4) belaya zvezda klassa A.

G. 1) Solnce - samaya bol'shaya iz izvestnyh zvezd; 2) Solnce - samaya malen'kaya iz izvestnyh zvezd;
3) Solnce sovpadaet po razmeram s Zemlei; 4) Solnce bol'she Zemli po razmeram v 109 raz

D. Temperatura na poverhnosti Solnca: 1) 3 000œ S; 2) 4 500œ S; 3) 10 000œ S; 4) 6 000œ S.

V hode oprosa i besedy nuzhno ostorozhno zaostrit' vnimanie uchenikov na sleduyushih polozheniyah:

1. Solnce sostoit iz plazmy – ionizirovannogo atomarnogo gaza, haotichno dvizhushihsya zaryazhennyh chastic, vzaimodeistvuyushih mezhdu soboi i vneshnimi elektromagnitnymi polyami.
2. Solnce obladaet kak obshim sravnitel'no slabym magnitnym polem, tak i mestnymi (lokal'nymi) moshnymi polyami na otdel'nyh uchastkah atmosfery.
3. V rezul'tate vzaimodeistviya zaryazhennyh chastic i magnitnogo polya izmenyayutsya harakteristiki dvizheniya (skorost', napravlenie) i energiya chastic.
4. Zemlya nahoditsya vnutri vneshnih sloev solnechnoi atmosfery – korony.
5. Solnce okazyvaet vliyanie na processy v okolozemnom kosmicheskom prostranstve i na Zemle.
6. Ot Solnca zavisit sushestvovanie zhizni na nashei planete.

Dalee v forme lekcii, perehodyashei v besedu, izlagaetsya novyi material. Soobshaem uchenikam opredelenie kosmicheskogo yavleniya solnechnoi aktivnosti. Vzaimodeistvie plazmy s magnitnymi polyami opisyvaetsya s oporoi na prirodu izvestnogo uchashimsya yavleniya elektromagnitnoi indukcii. Nuzhno ob'yasnit' shkol'nikam, chto solnechnaya plazma kak smes' zaryazhennyh chastic (ionov, elektronov i protonov) obladaet ochen' nizkim elektricheskim soprotivleniem. Po pravilu Lenca, oslablenie (umen'shenie indukcii) magnitnogo polya porozhdaet podderzhivayushii ego elektricheskii tok (potok magnitnoi indukcii cherez ploshad', ogranichennuyu proizvol'nym konturom, so vremenem ne izmenyaetsya). Plazma mozhet besprepyatstvenno peremeshat'sya ("tech'") vdol' silovyh linii magnitnogo polya. Pri dvizhenii plazmy poperek polya v silu usloviya postoyanstva potoka magnitnoi indukcii plazma uvlekaet za soboi "vmorozhennye" v pole linii indukcii i zamedlyaet svoe dvizhenie s vydeleniem energii. Vse proyavleniya solnechnoi aktivnosti voznikayut v rezul'tate usileniya i (ili) vzaimodeistviya mestnyh (lokal'nyh) magnitnyh polei v verhnei chasti konvektivnoi zony i v atmosfere.

Sushestvennymi osobennostyami solnechnoi aktivnosti yavlyayutsya ee ciklichnost' i vliyanie na geosfernye obolochki i okolozemnoe kosmicheskoe prostranstvo.

Solnechnaya aktivnost'

Solnechnaya aktivnost' - kompleks yavlenii, ohvatyvayushih vsyu atmosfere Solnca v oblastyah razmerami 10-10⁵ km za vremya 1-10⁶ s.

Ris. 26. Stroenie konvektivnoi zony atmosfery Solnca

Aktivnye oblasti porozhdayutsya vsplyvaniem moshnoi trubki magnitnogo potoka iz magnitnogo sloya u osnovaniya konvektivnoi zony. Vmeste s plazmoi podnimayutsya "vmorozhennye" v nee magnitnye polya s indukciei 0,2 - 0,3 Tl, voznikayushie vsledstvie neodnorodnosti vrasheniya Solnca i obladayushie slozhnoi strukturoi, kotoraya v hode dvizheniya priobretaet petleobraznuyu formu. Gigantskie ustoichivye bipolyarnye magnitnye oblasti obladayut dvumya polyusami protivopolozhnoi polyarnosti, soedinyayushimisya sistemoi arok protyazhennost'yu do 30000 km i vysotoi do 5000 km. Vershiny arok medlenno podnimayutsya; u polyusov arok solnechnoe veshestvo medlenno stekaet vniz (ris. 26-28). V fotosfere aktivnye oblasti rassheplyayutsya na mnozhestvo tonkih trubok s napryazhennost'yu magnitnogo polya 1-2× 10³ E, obrazuyushih fakel'nye polya. Oblasti peresecheniya tonkih magnitnyh trubok s fotosferoi nablyudayutsya v forme grupp solnechnyh pyaten.

Ryad uchenyh somnevaetsya v sushestvovanii trubok magnitnogo potoka i schitaet, chto cirkuliruyushaya v supergranulyacionnyh yacheikah solnechnaya plazma sama mozhet usilivat' magnitnoe pole do znachitel'noi napryazhennosti i porozhdat' bipolyarnye magnitnye konfiguracii.

Ris. 27. Obrazovanie protuberancev

Obychno magnitnoe pole na uchastke solnechnoi poverhnosti obladaet indukciei 10^-4 Tl pri napryazhennosti 1 E. Ono ne mozhet upravlyat' dvizheniem plazmy, svobodno uchastvuyushei v konvekcii, poskol'ku plotnost' kineticheskoi energii uchastvuyushei v konvektivnom dvizhenii plazmy (W = 125 Dzh/m³) vyshe plotnosti energii magnitnogo polya (4× 10^-3 Dzh/m³). Magnitnoe pole bipolyarnoi magnitnoi oblasti podavlyaet konvekciyu, esli ego indukciya dostigaet 0,2 Tl: plotnost' energii magnitnogo polya bipolyarnyh oblastei (1,6× 10⁴ Dzh/m³) okazyvaetsya sushestvenno vyshe plotnosti kineticheskoi energii uchastvuyushei v konvektivnom dvizhenii plazmy, a magnitnoe pole ne mozhet dvigat'sya poperek linii indukcii. Pomimo bipolyarnyh vstrechayutsya mul'tipolyarnye i unipolyarnye aktivnye oblasti.

Ris. 28. Dvizhenie veshestva v solnechnoi  atmosfere. Arki bipolyarnyh magnitnyh oblastei

Po masshtabam i vremeni proyavleniya solnechnoi aktivnosti razdelyayutsya na medlennomenyayushiesya - koronarnye dyry, fakel'nye polya, pyatna, fotosfernye volokna, i bystromenyayushiesya - protuberancy, hromosfernye vspyshki i t.d. (ris. 22).

Koronarnye dyry – oblasti ponizhennoi yarkosti korony, v kotoryh silovye linii krupnomasshtabnogo magnitnogo polya, pronizyvaya vsyu koronu, uhodyat v mezhplanetnoe prostranstvo; nablyudayutsya v rentgenovskom diapazone dlin voln v vide chernyh provalov na fone yarkogo siyaniya korony. Yarkie oblasti nad centrami aktivnosti s povyshennoi plotnost'yu plazmy nazyvayutsya koronarnymi kondensaciyami.

Fakel'nye polya (flokkuly) (6) - oblasti oslableniya magnitnyh trubok (mestnyh magnitnyh polei) do napryazhennosti 5-300 E, gde na poverhnost' Solnca "proryvaetsya" bolee nagretoe (do 10000 K) solnechnoe veshestvo. Nablyudayutsya v vide svetlyh uchastkov fotosfery, chasto okruzhayushih solnechnye pyatna. Razmery fakel'nyh polei ot 5000 do 50000 km, srednee "vremya zhizni" – mesyacy (do goda). V gody maksimumov solnechnoi aktivnosti fakel'nye polya zanimayut do 10 % poverhnosti Solnca.

Solnechnye pyatna (7) - temnye promezhutki teni, okruzhennye bolee svetloi poluten'yu, - oblasti solnechnoi poverhnosti s temperaturoi okolo 4000 K i razmerami ot 1 do 35000 km (ploshad' solnechnogo pyatna v aprele 1947 g. sostavlyala 18130000000 km²), voznikayushie tam, gde mestnye magnitnye polya s indukciei 0,4 - 0,5 Tl i napryazhennost'yu ot 1000 do 4500 E, "vsplyvaya" na poverhnost' Solnca, podavlyayut konvekciyu. Lishennyi podogreva "snizu" uchastok solnechnoi poverhnosti ostyvaet i po kontrastu s okruzhayushei "goryachei" poverhnost'yu kazhetsya chernym pyatnom. Chislo, velichina i raspolozhenie pyaten i grupp pyaten postoyanno izmenyayutsya. Srednee "vremya zhizni" pyatna - ot neskol'kih sutok do neskol'kih nedel' (maksimum - do 200 sutok). Kak pravilo, pyatna obrazuyutsya gruppami, v kotoryh oni koncentriruyutsya preimushestvenno vokrug vedushego (zapadnogo) i vedomogo (vostochnogo), imeyushih razlichnuyu polyarnost', prichem silovye linii magnitnogo polya kak by vyhodyat iz odnogo pyatna i vhodyat v drugie.

Protuberancy (8) - sravnitel'no holodnye plotnye oblaka solnechnogo veshestva (T~ 10⁴ K), vybroshennye v hromosferu v rezul'tate uskoryayushego deistviya magnitnyh trubok mestnyh polei na dvizhenie solnechnogo veshestva na vysotu okolo 10⁴ km. Protuberancy imeyut raznoobraznuyu prichudlivuyu formu. Veshestvo spokoinyh protuberancev, plavayushih v hromosfere do 1 goda, lezhit v uglubleniyah "primyatyh" arok magnitnogo polya (ris. 217). V aktivnyh ili eruptivnyh, otlichayushihsya bystrym razvitiem protuberancah, sushestvuyushih v techenie nedel', rezhe – mesyacev, no dostigayushih v dlinu do 1/3 R¤ (150000-250000 km), plazma techet vdol' linii magnitnogo polya so skorost'yu do 700 km/s.

Hromosfernaya setka nablyudaetsya v ul'trafioletovoi chasti spektra v hromosfere v vide pokryvayushei solnechnyi disk sovokupnosti krupnyh yacheek razmerami 2-3× 10⁴ km, vnutri kotoryh gaz rastekaetsya ot centra so skorost'yu 0,3-0,4 km/s k granicam yacheiki, gde magnitnoe pole usilivaetsya do 10-15 E. Srednee "vremya zhizni" otdel'noi yacheiki- do neskol'kih sutok.

Solnechnye hromosfernye vspyshki (9) voznikayut v gruppah pyaten s protivopolozhnym napravleniem magnitnyh polei pri ih vzaimnom unichtozhenii (annigilyacii). Mehanizm ih vozniknoveniya takov: mezh pyatnami raznoi polyarnosti voznikaet neitral'nyi sloi, magnitnaya indukciya v kotorom ravna nulyu; pri opredelennyh usloviyah v nem mozhet vozniknut' obuslovlennyi dvizheniem elektronov i ionov plazmy elektricheskii tok, nagrevayushii plazmu za schet energii magnitnogo polya. Poskol'ku plazma imeet ochen' nebol'shoe soprotivlenie, v obychnyh usloviyah ee nagrev v neitral'nom sloe neznachitelen, no polya "vydavlivayut" plazmu v neitral'nyi sloi i szhimayut ego. Po mere szhatiya neitral'nogo sloya rastet skorost' chastic – nositelei toka; elektrony uskoryayutsya sil'nee massivnyh ionov. Plazma stanovitsya neodnorodnoi, v nei voznikayut turbulentnye dvizheniya, zavihreniya, vozrastayut elektricheskoe soprotivlenie i temperatura plazmy (do 10⁷ K). V oblasti razmerami do 1000 km vydelyaetsya do 10²²-10²⁵ Dzh/s energii (kak pri odnovremennom vzryve milliardov termoyadernyh bomb). Pri vspyshke obrazuetsya bol'shoe koronarnoe oblako s temperaturoi 2-3× 10⁷ K (do 10⁸ K). Vspyshki (do 10 v sutki) porozhdayut moshnoe ul'trafioletovoe, rentgenovskoe i radioizluchenie, vybros zaryazhennyh chastic so skorost'yu do 30000 km/s - solnechnye kosmicheskie luchi.

V vershinah granul ezheminutno nablyudayutsya tysyachi i desyatki tysyach kratkovremennyh vspyshek - blinkerov ("migalok") moshnost'yu do 10³ Mt i razmerami do 10⁴ km. Vozmozhno, imenno oni porozhdayut solnechnyi veter i peredayut chast' energii ot "holodnoi" fotosfery "goryachei" korone.

V glubine hromosfery, v1500-2500 km nad fotosferoi v osnovaniyah otdel'nyh koronarnyh petel', voznikayushih v aktivnyh oblastyah posle solnechnyh vspyshek, v techenie desyatkov chasov nablyudayutsya "gubchatye" obrazovaniya – "solnechnyi moh", gde raskalennaya do10⁷ K plazma sil'no i vneshne besporyadochno "peremeshana" s otnositel'no "holodnym" (do 6000 K) solnechnym veshestvom.

V raione solnechnyh polyusov nablyudayutsya moshnye vihri i smerchi - voshodyashie potoki solnechnogo veshestva so skorost'yu krugovyh dvizhenii do 500000 km/ch.

Kolichestvennaya harakteristika solnechnoi aktivnosti - chisla Vol'fa - opredelyaetsya po formule: W = 10 g +f, gde g - kolichestvo grupp pyaten, f - kolichestvo vseh nablyudaemyh pyaten. Drugimi, bolee tochnymi indikatorami solnechnoi aktivnosti yavlyayutsya summarnaya ploshad' pyaten i intensivnost' solnechnogo radioizlucheniya (l = 0,107 m).

Solnechnyi cikl – periodicheskii process poyavleniya i razvitiya na vsei poverhnosti Solnca aktivnyh oblastei, obuslovlennyh "vsplyvaniem" v atmosferu sil'nyh magnitnyh polei.

Srednii promezhutok mezhdu dvumya maksimumami solnechnoi aktivnosti raven 11,1 goda.

Ris. 29. 11-letnii cikl solnechnoi aktivnosti

Vo vremya minimuma solnechnoi aktivnosti dlya vneshnego nablyudatelya korona "szhimaetsya" u polyusov, nad kotorymi vidny lish' tonkie luchi – koronarnye shetochki. Inogda v techenie nedel' v minimume solnechnoi aktivnosti v fotosfere ne nablyudaetsya ni edinogo pyatna.

V nachale cikla na shirotah ± 30œ poyavlyayutsya otdel'nye melkie solnechnye pyatna. Period rosta aktivnosti zanimaet okolo 4,2 let. V eto vremya rastet chislo i razmery otdel'nyh pyaten i grupp pyaten, zona ih poyavleniya spuskaetsya k solnechnomu ekvatoru do ± 15œ v dannom maksimume aktivnosti. V solnechnoi korone nad centrami aktivnosti v srednih shirotah razvivayutsya moshnye dlinnye koronarnye luchi. V maksimume aktivnosti chislo Vol'fa prevyshaet 150-200 edinic. Solnechnaya korona priobretaet "rastrepannuyu" sfericheskuyu formu. Koncentraciya rentgenovskogo i korotkovolnovogo izlucheniya v 3-4 raza vyshe, chem v minimume.

Dalee proishodit 7-letnii spad aktivnosti, v kotorom zona poyavleniya solnechnyh pyaten spuskaetsya k ekvatoru Solnca do shirot ± 8œ ; zatem posle nedolgogo zatish'ya na shirotah ± 30œ obrazuyutsya pyatna novogo cikla.

Obychno kompleks yavlenii solnechnoi aktivnosti protekaet v sleduyushei posledovatel'nosti: s usileniem magnitnogo polya pri vsplyvanii trubki magnitnogo potoka v fotosfere poyavlyaetsya rasshiryayusheesya, uvelichivayushee svoyu yarkost' fakel'noe pole. Sutki spustya v nem voznikayut i razvivayutsya krohotnye pory, postepenno razrastayushiesya v chernye pyatna i gruppy pyaten: cherez 10 sutok ih razmery vozrastayut do 10000 km. V hromosfere i korone proishodyat burnye processy. Zatem aktivnost' oblasti postepenno umen'shaetsya: cherez 2-3 mesyaca ischezayut pyatna; no dolgo, mesyacami nad etim mestom svoeobraznym pamyatnikom budet viset' ogromnyi protuberanec, i lish' cherez god aktivnaya ischezaet polnost'yu.

V techenie dannogo cikla vse vedushie solnechnye pyatna v Severnom polusharii imeyut odnu i tu zhe polyarnost', a v Yuzhnom polusharii – protivopolozhnuyu. V posleduyushem cikle polyarnosti menyayut svoi znak. Polyarnye magnitnye polya imeyut naibol'shuyu napryazhennost' (do 1 E) v epohu minimuma aktivnosti i ischezayut, menyaya znak u polyusov, v epohi maksimumov. Vozvrat k prezhnei magnitnoi situacii proishodit cherez 22 goda, obuslavlivaya sushestvovanie 22-letnego cikla. Otstavanie po faze yavlenii v vysokih i nizkih shirotah vedet k otstavaniyu na 5 let yavlenii, svyazannyh s vysokoshirotnym magnitnym polem Solnca i ih vozdeistviem na magnitosferu Zemli.

Ris. 30. "Vekovoi" cikl solnechnoi aktivnosti

Sosednie cikly tesno svyazany mezhdu soboi. Otnositel'naya intensivnost' 11-letnih ciklov menyaetsya s 80-90-letnim ("vekovym") ciklom solnechnoi aktivnosti. Ustanovleno sushestvovanie 1800-letnego cikla; vozmozhno sushestvovanie bolee prodolzhitel'nyh ciklov.

Dalee uchenikov znakomyat s solnechno-zemnymi svyazyami. Material izlagaetsya s oporoi na svedeniya o verhnih sloyah atmosfery (ionosfere), magnitnom pole i radiacionnyh poyasah Zemli. Pri izlozhenii dannogo materiala naibolee sposobnye i interesuyushiesya etimi voprosami ucheniki mogut vystupit' s zaranee podgotovlennymi dokladami i soobsheniyami a) povtoritel'no-obobshayushego haraktera na temy "Magnitosfera Zemli" "Radiacionnye poyasa Zemli", "Polyarnye siyaniya"; b) soderzhashim ne izuchavshiesya svedeniya na temy o vozdeistvii solnechnoi aktivnosti osnovnye parametry i sostoyanie magnitosfery, gidrosfery, atmosfery i biosfery Zemli, vliyanii magnitnyh bur' na zhizn' i zdorov'e lyudei i tehnicheskie ustroistva, sposobov profilaktiki i zashity ot vrednyh posledstvii solnechno-zemnyh svyazei i t.d. Zhelatel'no pokazat' osnovnye napravleniya v ispol'zovanii solnechnoi energii chelovekom seichas i v blizhaishem budushem (nazemnye i kosmicheskie solnechnye elektrostancii i promyshlennye ustanovki i t.d.).

Solnechno-zemnye svyazi

Raboty uchenyh E. Briknera, A. Duglasa, Ch. Bruksa, o. Petersona, A. A. Chizhevskogo, V. I. Vernadskogo pozvolili dostoverno ustanovit', pomimo vyshenazvannyh, ryad drugih sravnitel'no kratkovremennyh ciklov prirodnyh yavlenii: "vekovyh", prodolzhitel'nost'yu 169, 222, 400 i bolee let, i "vnutrivekovyh", dlitel'nost'yu 1, 2, 3, 4, 6, 11, 23, 33, 80 let. Samye prodolzhitel'nye iz nih imeyut gravitacionnuyu prirodu i vozdeistvuyut na vse prirodnye obolochki Zemli. Cikly srednei prodolzhitel'nosti zavisyat ot kolebanii solnechnoi aktivnosti: kvazidvuhletnii, 11-letnii, 22-letnii, 100-letnii cikly obladayut naibol'shei fundamental'nost'yu naryadu s 27-sutochnym sinodicheskim periodom vrasheniya Solnca vokrug svoei osi, i vozdeistvuyut na magnitnoe pole, atmosferu i biosferu Zemli. Naibolee kratkovremennye cikly svyazany s neravnomernym oblucheniem Zemli kosmicheskimi chasticami, oblast' ih deistviya - atmosfera.

Sostoyanie okolozemnogo kosmicheskogo prostranstva, magnitosfery i verhnih sloev atmosfery Zemli opredelyaetsya kosmicheskoi pogodoi, osnovnymi parametrami kotoroi yavlyayutsya temperatura i koncentraciya komponent nizkoenergeticheskoi plazmy, magnitnye i elektricheskie polya i toki, spektral'nyi sostav elektromagnitnogo izlucheniya i potokov zaryazhennyh chastic.

Vidimoe izluchenie Solnca prakticheski ne izmenyaetsya so vremenem. Osnovnymi tipami izmenyayushihsya vo vremeni, aktivnyh solnechnyh izluchenii yavlyayutsya: 1) korotkovolnovoe (ul'trafioletovoe i rentgenovskoe), sposobnoe proizvodit' ionizaciyu i dissociaciyu molekul atmosfery; 2) solnechnyi veter i korpuskulyarnye potoki s ih magnitnymi polyami, vzaimodeistvuyushie s magnitosferoi (energiya otdel'nyh poryvov solnechnogo vetra ekvivalentna energii yadernogo vzryva moshnost'yu 1-10 Mt). Pri perehode ot minimuma k maksimumu 11-letnego solnechnogo cikla polnaya energiya potoka ioniziruyushego izlucheniya vozrastaet v 3 raza.

V maksimume solnechnogo cikla temperatura v tropikah na 0,5œ vyshe, chem v minimume; uvelichivaetsya chislo groz, vozrastaet amplituda kolebanii atmosfernogo davleniya; usilivaetsya obshaya cirkulyaciya atmosfernyh potokov. V srednih shirotah s uvelicheniem solnechnoi aktivnosti vozrastaet povtoryaemost' ciklonov, vedushaya k uvelicheniyu kolichestva osadkov. Ryad uchenyh ob'yasnyaet eto posledovatel'noi poetapnoi peredachei energii iz verhnih sloev atmosfery v troposferu; kolebaniya ul'trafioletovogo izlucheniya vozdeistvuyut na koncentraciyu ozona i izmenyayut temperaturu vozduha, porozhdayushuyu vertikal'nye vozdushnye potoki, otklonyaemye vrasheniem Zemli i porozhdayushih vostochnye i zapadnye vetry i struinye techeniya. Ot urovnya solnechnoi aktivnosti sil'nee zavisyat letnie temperatury stratosfery.

Predpolagaetsya, chto periodichnost' "malyh lednikovyh periodov" svyazana s shirokomasshtabnymi izmeneniyami urovnya solnechnoi aktivnosti (period okolo 2500 let).

Mnogochislennye effekty vozdeistviya solnechnoi aktivnosti na biosferu poluchili ser'eznoe morfologicheskoe i statisticheskoe obosnovanie, no mehanizm ih fizicheskogo vozdeistviya do sih por neyasen, t.k. polnyi potok i spektral'nye sostavlyayushie solnechnogo izlucheniya vblizi zemnoi poverhnosti izmenyayutsya lish' na doli procenta. Odnako vse zhivye organizmy chuvstvitel'ny k vneshnim elektromagnitnym polyam nizkih i sverhnizkih chastot (pri N ³ 0,1 V/m i 10^-6 Gs), okazyvayushih vliyanie na fiziko-himicheskie svoistva zhivyh kletok. Predpolagaetsya, chto organizmy ispol'zuyut kvaziperiodicheskie izmeneniya parametrov vneshnei sredy, v tom chisle elektromagnitnyh polei, dlya sinhronizacii bioritmov putem "nastroiki" na vneshnyuyu chastotu, dlya orientacii v prostranstve i t. d. Tak, v organizme cheloveka pri rezkom znachitel'nom izmenenii magnitnogo polya povyshaetsya krovyanoe davlenie s odnovremennym spazmom krovenosnyh sosudov, uhudshayutsya baktericidnye svoistva krovi.

Ris. 31. Izmenenie radial'nogo prirosta sosny (v mm) na protyazhenie 90-letnego cikla	Ris. 32. Kolichestvo zabolevanii holeroi v Rossii v 1823-1923 gg. (po A.L. Chizhevskomu)

Na poverhnosti Zemli registriruyutsya elektromagnitnye polya s chastotoi 10^-4-10⁵ Gc i naibol'shei intensivnost'yu v diapazone sverhnizkih chastot, chutko reagiruyushie na lyubye proyavleniya solnechnoi aktivnosti: tak, cherez 1,5-2 sutok posle vspyshki na Solnce napryazhennost' magnitnogo polya v ionosfere na chastote 8 Gc izmenyaetsya bolee, chem v 10 raz. V epohu maksimumov solnechnoi aktivnosti vozrastaet chislo infarktov i insul'tov, sluchaev proizvodstvennogo i dorozhnogo travmatizma, epidemicheskih zabolevanii, epizootii.

Zadachi zemnoi ekologii trebuyut astronomicheskih nablyudenii i nablyudenii iz kosmosa ne tol'ko za Zemlei, no i za Solncem i blizhnim kosmosom. Po mere svoego razvitiya sovremennaya tehnologicheskaya civilizaciya stanovitsya vse bolee uyazvimoi k deistviyu kosmicheskih faktorov.

Ris. 33. Magnitnye buri i serdechno- sosudistye zabolevaniya: 1, 2 – smertnost' ot infarkta miokarda i insul'ta (1960-1966 gg.)

Solnechnaya aktivnost' okazyvaet vozdeistvie ne tol'ko na magnitosferu, atmosferu i biosferu Zemli, no i na tehniku, sozdannuyu lyud'mi. V gody aktivnogo solnca:
- uhudshaetsya svyaz' v korotkovolnovom, vysokochastotnom i ul'travysokochastotnom diapazonah, telefonnaya i telegrafnaya svyaz', osobenno v osveshennom solncem polusharii i vo vremya ionosfernyh bur';
- iskazhayutsya dannye geomagnitnyh s'emok;
- proishodyat sboi i katastrofy v energeticheskih setyah;
- usilivaetsya korroziya magistral'nyh truboprovodov;
- umen'shaetsya srok ekspluatacii ISZ iz-za usileniya tormozheniya v verhnih sloyah razbuhayushei atmosfery (15.07.2000 g. vyshla iz stroya kosmicheskaya rentgenovskaya observatoriya ASCA (Yaponiya).

Slabo zashisheny ot moshnyh proyavlenii solnechnoi aktivnosti elektronnye i komp'yuternye sistemy i seti, sistemy navigacii, sistemy upravleniya i kontrolya atomnyh stancii i voennyh ob'ektov.

V 1999 godu byla razrabotana "shkala kosmicheskoi pogody" – pervaya popytka sistematicheskogo issledovaniya vsego kompleksa yavlenii solnechno-zemnyh svyazei, potencial'no opasnyh dlya zemnoi civilizacii. Vydelyayutsya 3 kategorii yavlenii: geomagnitnye buri, radiacionnye buri i narusheniya radiosvyazi. Kazhdaya kategoriya razdelyaetsya na 5 urovnei: neznachitel'nyi (1 ball); umerennyi (2 balla); sil'nyi (3 balla); ochen' sil'nyi (4 balla) i ekstremal'nyi (5 ballov). Naibolee opasny ekstremal'nye geomagnitnye buri, privodyashie k polnomu vyhodu iz stroya setei elektropitaniya, poyavleniyu sil'nyh tokov v truboprovodah i prakticheski polnomu prekrasheniyu radiosvyazi na vseh chastotah. Ekstremal'nye radiacionnye buri privodyat k opasnomu oblucheniyu kosmonavtov, ekipazhei i passazhirov vysotnyh samoletov.

...V nastoyashee vremya na Zemle 88% vsei energii chelovechestvo poluchaet za schet szhiganiya prirodnogo uglerodnogo topliva (ezhegodno szhigaetsya 4 mlrd. tonn uglya, 3,5 mlrd. tonn nefti, desyatki trillionov kubometrov gaza, drevesina, torf i t. d.), zagryaznyayushego okruzhayushuyu sredu na 60%. Ideya ispol'zovaniya "besplatnoi" solnechnoi energii legla v osnovu primeneniya kosmicheskih tehnologii dlya nuzhd zemnoi energetiki:

1. Orbital'nye otrazhateli-reflektory dlya osvesheniya otdel'nyh polyarnyh raionov (eksperimenty v Rossii vedutsya s 1993 goda).
2. Orbital'nye solnechnye elektrostancii: proekty razrabotany v Rossii, SShA, Zapadnoi Evrope i Yaponii. Proekt KSE 2000-go goda predusmatrivaet vyvod na ekvatorial'nuyu orbitu eksperimental'noi yaponskoi stancii moshnost'yu 10 MVt. V pervoi polovine XXI veka SShA planiruet sozdanie 60 KSE moshnost'yu 5 GVt kazhdaya s peredachei energii na Zemlyu v vide mikrovolnovogo lucha. Sushestvuyushie solnechnye batarei imeyut K.P.D. okolo 30%.

V zaklyuchenie uroka shkol'niki reshayut zadachi iz uprazhneniya 14, sbornikov zadach G.P. Subbotina [287], zadaniya NN 243-246, i sbornika olimpiadnyh zadach V.G. Surdina [289], zadaniya NN 11.6; 11.18; 11.21; 11.25; 11.29 i dr.

Zamechaniya, rekomendacii i dopolneniya k metodike provedeniya uroka:

 Vazhnost' izucheniya materiala o solnechnoi aktivnosti i solnechno-zemnyh svyazyah dlya formirovaniya nauchnogo mirovozzreniya uchashihsya i tesneishie mezhpredmetnye svyazi s kursom fiziki obuslovili interes k metodike formirovaniya dannyh ponyatii u mnogih uchitelei, astronomov i uchenyh-metodistov. Neodnokratno predlagalos' rassmatrivat' eti svedeniya v sootvetstvuyushih razdelah kursa fiziki IX – XI klassov.

Nizhe predlagayutsya razlichnye varianty propedevtiki materiala na urokah fiziki i metodicheskie rekomendacii po ego izucheniyu v kurse astronomii:

1. I.D. Novikov, E.V. Etkina [196] predlagali vklyuchit' v kurs fiziki IX klassa sleduyushii astronomicheskii material (tabl. 5):

Tabl. 5

Vopros kursa fiziki	Astrofizicheskii material
Kolichestvo veshestva, molyarnaya massa, postoyannaya Avogadro	Ob'emy molei veshestva Zemli, atmosfery Solnca, mezhzvezdnogo gaza, belyh karlikov, neitronnyh zvezd (raschet proizvoditsya s ispol'zovaniem plotnostei etih veshestv); molyarnaya massa solnechnogo veshestva (pri raschete polagaem, chto Solnce sostoit iz ionizirovannogo vodoroda)
Ideal'nyi gaz	Usloviya primenimosti modeli ideal'nogo gaza pri izuchenii astrofizicheskih ob'ektov; primenimost' modeli dlya raschetov harakteristik nedr Solnca; ponyatie vakuuma v astrofizike
Srednyaya kvadratichnaya skorost' dvizheniya molekul	Usloviya sushestvovaniya planetnyh atmosfer
Uravnenie Mendeleeva-Klapeirona	Temperatura v nedrah Solnca (raschet po izvestnoi plotnosti i davleniyu)
Agregatnye sostoyaniya veshestva	Veshestvo v plazmennom i vyrozhdennom sostoyaniyah v kosmicheskih ob'ektah; process obrazovaniya kometnyh hvostov
Paroobrazovanie	Parnikovyi effekt v atmosferah
Elektrostatika	Temperatura veshestva, pri kotoroi srednyaya energiya haoticheskogo dvizheniya chastic stanovitsya bol'she energii ih elektrostaticheskogo vzaimodeistviya, i chasticy veshestva mogut sblizit'sya na rasstoyanie, ravnoe radiusu deistviya yadernyh sil
Tok v gazah	Vysokotemperaturnaya i nizkotemperaturnaya plazma v kosmicheskih ob'ektah i ee svoistva
Magnitnoe pole	Vozmozhnye prichiny sushestvovaniya magnitnyh polei u kosmicheskih ob'ektov
Dvizhenie zaryazhennyh chastic v magnitnom pole	Radiusy krivizny traektorii chastic kosmicheskih luchei; izotropiya kosmicheskih luchei v Galaktike
Elektromagnitnaya indukciya	Toki v plazme; kriterii "vmorozhennosti" magnitnogo polya v plazmu i plazmy v magnitnoe pole; magnitnye polya solnechnyh pyaten i fakelov, ih vliyanie na harakter dvizheniya solnechnogo veshestva
Samoindukciya	Prichiny dlitel'nogo sushestvovaniya magnitnyh polei v mezhzvezdnoi srede

2. R. Ya. Erohina, E.K Straut "Ispol'zovanie astrofizicheskogo materiala dlya razvitiya ponyatiya o plazme" [58]:

"Osnovnuyu metodicheskuyu ideyu razvitiya predstavlenii o plazme v shkol'nom kurse elektrodinamiki my vidim v pokaze ee povedeniya v magnitnom pole, a sredstvo dlya voplosheniya idei – v analize interesnogo dlya uchashihsya astrofizicheskogo materiala.

Formirovanie ponyatiya "plazma" nachinaetsya na special'no otvodimom uroke" s rassmotreniya osnovnyh svoistv plazmy v sravnenii s neitral'nym gazom, obobshaemyh v tabl. 6:

"Rassmotrenie svoistv plazmy udobno na primere nestacionarnyh processov na Solnce (solnechnyh pyaten, hromosfernyh vspyshek i protuberancev)… Poetomu posle izucheniya temy "Elektromagnitnaya indukciya" celesoobrazno provesti otdel'nyi urok "Solnechnaya plazma i ee vzaimodeistvie s magnitnymi polyami".

1. Obrashaem vnimanie uchashihsya na intensivnuyu konvekciyu, proishodyashuyu v podfotosfernom sloe Solnca. Pokazyvaem fotografii solnechnoi granulyacii i ob'yasnyaem nalichie granul sledstviem peremeshivaniya gazov v konvektivnom sloe.

Pri nekotoryh konvektivnyh dvizheniyah bol'shogo masshtaba s glubiny svyshe 10⁴ km vmeste s plazmoi podnimayutsya "vmorozhennye" v nee magnitnye polya s indukciei 0,2-0,3 Tl, voznikayushie vsledstvie neodnorodnosti vrasheniya Solnca i obladayushie slozhnoi strukturoi (ris. 28). Tak v fotosfere obrazuyutsya otdel'nye oblasti s moshnymi magnitnymi polyami protivopolozhnoi napravlennosti – bipolyarnye magnitnye oblasti

2. Predlagaem reshit' zadachu: "Mozhet li magnitnoe pole Solnca s indukciei 10^-4 Tl pogasit' dvizhenie konvektivnyh elementov, imeyushih srednyuyu skorost' 500 m/s, esli plotnost' veshestva v konvektivnoi zone 10^-4 kg/m³? Mozhet li magnitnoe pole bipolyarnoi magnitnoi oblasti podavit' konvekciyu, esli ego indukciya 0,2 Tl?"

Reshenie: Poskol'ku plotnost' kineticheskoi energii uchastvuyushei v konvektivnom dvizhenii plazmy (W = 125 Dzh/m³) vyshe plotnosti energii magnitnogo polya (4× 10^-3 Dzh/m³), magnitnoe pole ne mozhet upravlyat' dvizheniem plazmy, svobodno uchastvuyushei v konvekcii. Odnako plotnost' energii magnitnogo polya bipolyarnyh oblastei (1,6× 10⁴ Dzh/m³) sushestvenno vyshe plotnosti kineticheskoi energii uchastvuyushei v konvektivnom dvizhenii plazmy i na etih uchastkah fotosfery konvekciya podavlyaetsya - magnitnoe pole ne mozhet dvigat'sya poperek linii indukcii.

3. Otsutstvie konvekcii privodit k ponizheniyu temperatury v etih oblastyah do 4000-4500 K. Oblasti ponizheniya temperatury po kontrastu s raskalennoi do 6000 K okruzhayushei poverhnost'yu vosprinimayutsya kak chernye solnechnye pyatna.

Rassmotrim samye moshnye processy v solnechnoi fotosfere – hromosfernye vspyshki s vydeleniem energii do10²⁵ Dzh. Posle opisaniya vspyshki, soprovozhdaemogo neobhodimymi illyustraciyami, ob'yasnyayutsya fizicheskie principy, lezhashie v osnove dannogo yavleniya:

1. V oblasti mezh pyatnami raznoi polyarnosti voznikaet neitral'nyi sloi, magnitnaya indukciya v kotorom ravna nulyu. Pri opredelennyh usloviyah v nem mozhet vozniknut' obuslovlennyi dvizheniem elektronov i ionov plazmy elektricheskii tok, nagrevayushii plazmu za schet energii magnitnogo polya.

2. Poskol'ku plazma imeet ochen' nebol'shoe soprotivlenie, v obychnyh usloviyah ee nagrev v neitral'nom sloe neznachitelen, no polya "vydavlivayut" plazmu v neitral'nyi sloi i szhimayut ego. Po mere szhatiya neitral'nogo sloya rastet skorost' chastic – nositelei toka; pri etom elektrony uskoryayutsya sil'nee massivnyh ionov. Plazma stanovitsya neodnorodnoi, v nei voznikayut turbulentnye dvizheniya, zavihreniya i kak sledstvie, vozrastayut elektricheskoe soprotivlenie i temperatura plazmy. Tak razvivaetsya hromosfernaya vspyshka, soprovozhdayushayasya vybrosom potoka zaryazhennyh chastic i usileniem ul'trafioletovogo i rentgenovskogo izlucheniya. [Dalee sleduet material o vozdeistvii solnechnyh vspyshek na magnitosferu, atmosferu, gidrosferu i biosferu Zemli].

Ob'yasnenie prirody naibolee grandioznyh po masshtabam proyavleniyam solnechnoi aktivnosti – protuberancev – nachinaetsya s demonstracii ih fotografii. Obrashaem vnimanie na razmery protuberancev (desyatki tysyach kilometrov). Chtoby ob'yasnit' ustoichivost' protuberancev, sostoyashih iz plazmy bolee plotnoi i holodnoi, chem plazma korony, polezno pokazat' uchenikam strukturu magnitnogo polya v raione protuberancev, imeyushee vid "primyatyh" arok, v uglubleniyah kotoryh lezhit veshestvo protuberanca (ris. 27.). V aktivnyh protuberancah, otlichayushihsya bystrym razvitiem, plazma techet vdol' linii magnitnogo polya".

Tabl. 6 

Plazma	Zadachi s astronomicheskim soderzhaniem, primechaniya	Neitral'nyi gaz
1.Chasticy vzaimodeistvuyut pri pomoshi kulonovskih sil na rasstoyaniyah mnogo bol'shih razmerov chastic; vse chasticy reagiruyut na lokal'nye izmeneniya fizicheskih uslovii i mogut uchastvovat' o kollektivnom dvizhenii		1.Energiya vzaimodeistviya chastic mnogo men'she ih kineticheskoi energii. Chasticy vzaimodeistvuyut na rasstoyaniyah, sravnimyh s razmerami chastic
2. Okazyvaet davlenie: p=2ne kT, stremitsya k rasshireniyu	1. Naiti davlenie plazmy kometnogo hvosta, esli koncentraciya elektronov v nem 10 sm-3, a temperatura okolo 5000 K. Svyazat' s materialom o prirode komet	2.Okazyvaet davlenie, stremitsya k rasshireniyu
3. Kvazineitral'na: koncentraciya polozhitel'nyh ionov i elektronov odinakova i postoyanna.		3. Elektricheski neitral'na
4. Imeet bol'shuyu provodimost' blagodarya nalichiyu svobodnyh zaryadov i sil'no vzaimodeistvuet s vneshnimi elektricheskimi i magnitnymi polyami		4. Ne provodit elektricheskogo toka
5. Plotnost' energii magnitnogo polya  opredelyaet povedenie plazmy: ono zavisit ot sootnosheniya mezhdu znacheniyami kineticheskoi energii plazmy i indukcii magnitnogo polya. Pri W > Ek plazma dvizhetsya tol'ko vdol' linii magnitnoi indukcii. Radius krivizny zaryazhennoi chasticy:  tem men'she, chem sil'nee magnitnoe pole i men'she kineticheskaya energiya (skorost') chasticy. Pri bol'shoi kineticheskoi energii chastic s slabom magnitnom pole povedenie plazmy shozhe s povedeniem gaza: dvizhenie chastic otnositel'no haotichno. Chasticy plazmy ne mogut dvigat'sya poperek magnitnogo polya. Pri  plazma dvizhetsya kak gaz, deformiruya pervonachal'noe pole	1. Ot Solnca postoyanno idet potok plazmy – solnechnyi veter. Naiti harakteristiki traektorii elektrona iz etogo potoka v magnitnom pole Zemli, esli skorost' elektrona 500 km/s i napravlena pod uglom 30œ k vektoru indukcii magnitnogo polya Zemli (odnorodnoe s indukciei 6× 10-5 Tl). 2. Kak budet deistvovat' na plazmu magnitnoe pole solenoida, chislo vitkov na koncah kotorogo bol'she, chem v seredine? Svyazat' s materialom o termoyadernyh ustanovkah Tokamak. 3. Kak budet deistvovat' magnitnoe pole Zemli na zaryazhennye chasticy plazmy solnechnogo vetra? Narisuite traektoriyu chastic. Svyazat' s materialom o geomagnitosfere i radiacionnyh poyasah Zemli (osnovnye harakteristiki, stroenie, svoistva). Svedeniya o solnechno-zemnyh svyazyah, ih haraktere i osnovnyh proyavleniyah v atmosfere i biosfere. Ob'yasnenie mehanizma polyarnyh siyanii	5. Magnitnoe pole ne vliyaet na ego dvizhenie
6. V neodnorodnom magnitnom pole vytalkivaetsya iz oblasti sil'nogo polya v oblast' bolee slabogo polya	1. Kak budet dvigat'sya chastica, priblizhayas' k oblasti bolee sil'nogo polya (mestu sgusheniya linii indukcii)?
7. Pri dvizhenii uvlekaet za soboi magnitnoe pole ("vmorozhennost'" linii indukcii v plazmu)	1. Oblako kosmicheskoi plazmy pokidaet magnitnoe pole, indukciya kotorogo V. Sohranitsya li magnitnyi potok cherez plazmu? Vyvod o prakticheskoi neizmennosti vo vremeni magnitnogo potoka cherez provodyashii kontur v kosmicheskih ob'ektah, sostoyashih iz plazmy. 2. Oblako kosmicheskoi plazmy, nahodivsheesya v odnorodnom magnitnom pole s indukciei V, szhimaetsya (rasshiryaetsya). K kakomu izmeneniyu magnitnogo polya eto privedet? Reshenie: Esli F1 - potok magnitnoi indukcii cherez proizvol'nyi kontur ploshad'yu S1, F2 - potok magnitnoi indukcii cherez szhavshiisya kontur, S2 < S1; potok magnitnoi indukcii ostaetsya neizmennym: F1 = F2,   gde B1n , B2n – moduli normal'nyh sostavlyayushih vektora magnitnoi indukcii v kazhdom sluchae. Pri szhatii oblaka plazmy indukciya magnitnogo polya vozrastaet, pri rasshirenii – umen'shaetsya. Vyvody iz zadachi sleduet svyazat' s materialom ob evolyucii zvezd (obrazovanie sverhmoshnyh magnitnyh polei neitronnyh zvezd), vozniknoveniem galaktik (rol' magnitnyh polei protogalakticheskih oblakov v obrazovanii galaktik dannogo tipa), zvezd i planetnyh sistem (rol' magnitnyh polei protozvezdnogo oblaka v razdelenii ego momenta impul'sa).
9. V zavisimosti ot sootnosheniya mezhdu srednei kineticheskoi energiei chastic i energiei ionizacii delitsya na nizkotemperaturnuyu:  i polnost'yu ionizirovannuyu vysokotemperaturnuyu: , soprotivlenie kotoroi umen'shaetsya s rostom temperatury	1. Na vysotah okolo 400 km atmosfera Zemli sostoit v osnovnom iz ionizirovannogo kisloroda. Dnem temperatura etih sloev mozhet dostigat' 1800 K. Kakoi budet v etih usloviyah plazma: vysoko- ili nizkotemperaturnoi? Energiya ionizacii atomov kisloroda 13,56 eV.

<< Predydushaya

Soderzhanie

Sleduyushaya >>

Publikacii s klyuchevymi slovami: metodika prepodavaniya - prepodavanie astronomii - nablyudeniya - laboratornye raboty - prakticheskie raboty - uchebnaya programma - uchebnye posobiya - lekcii - pedagogicheskii eksperiment - didaktika - kontrol'nye raboty - zadacha Publikacii so slovami: metodika prepodavaniya - prepodavanie astronomii - nablyudeniya - laboratornye raboty - prakticheskie raboty - uchebnaya programma - uchebnye posobiya - lekcii - pedagogicheskii eksperiment - didaktika - kontrol'nye raboty - zadacha

Sm. takzhe: Illyuziya odinakovyh cvetov Ochnye kursy dopolnitel'nogo obrazovaniya "Astronomiya v sovremennoi shkole" Zagadochnye zelenye pyatna v oblakah Asteroidno-kometnaya opasnost' – grozit li nam "Armageddon" ? Lektorii Planetariya otkryvaet dveri Syfy Poehali Party v Politehnicheskom muzee Issledovanie komety 2010 goda po nablyudeniyam s kosmicheskoi orbital'noi observatorii SOHO. Vse publikacii na tu zhe temu >>