Урок з астрономії "Будова сонячної атмосфери"11 клас

Будова сонячної атмосфери. Вплив сонячної активності на Землю. Виконаввчитель фізики та інформатики Філії Пирятинського ліцею. Вольвач Ярослав Сергійович

Мета уроку. Сформувати знання про будову сонячної атмосфери, уявлення про сонячну активність та її вплив на Землю; сформувати уявлення про Сонце, його структуру та умови існування найближчої зорі; виховувати вміння аналізувати, узагальнювати одержанні знання.

Очікувані результатиучні повинні знати з чого складається сонячна атмосфера, які температури кожної із складових атмосфери, основні властивості, розуміти, що таке сонячна активність, числа Вольфа і як впливає сонячна активність на Землю.

Організаційний етап1. Що таке сонячна стала? Як її визначили?2. Що розуміють під світністю Сонця? Чому вона дорівнює?3. Які хімічні елементи є переважними для Сонця?4. Опишіть внутрішню будову Сонця. На які зони умовно ділять надра Сонця? Які процеси відбуваються в кожній із цих зон?5. За рахунок яких джерел енергії випромінює Сонце? Які при цьому відбуваються зміни з його речовиною?6. Рівність яких сил підтримує рівновагу Сонця як розпеченої плазмової кулі?7. Якими способами здійснюється перенесення енергії з надр Сонця до поверхневих шарів?

Фотосфера Світло Сонця, яке ми бачимо, виникає в його тонкому зовнішньому шарі – нижчому шарі сонячної атмосфери - який називається фотосферою. Товщина цього шару 0,001 R = 700 км. Уся фотосфера Сонця складається зі світлих зерняток, бульбашок -гранул. Розміри гранул невеликі, 1000-2000 км, відстань між ними - 300-600 км. На Сонці спостерігається одночасно близько мільйона гранул. Кожна гранула існує декілька хвилин. У гранулах речовина піднімається, а навколо них - опускається. Грануляція - прояв конвекції в глибших шарах Сонця.

Фотосферні утворення Періодично у фотосфері то з'являються, то зникають сонячні плями. Розміри плям в середньому сягають 40 000 кілометрів (втроє більше Землі), проте деякі великі плями досягають 180 000 км. Зазвичай плями виникають групами. Кількість плям та їх груп періодично змінюється, тому для характеристики плямотворної діяльності Сонця введено число Вольфа: W = 10g + f де g – кількість груп плям, f – загальна кількість усіх плям на диску Сонця на цей момент. Супутниками плям є яскраві світлі утворення – факели.

За контрастом з навколишніми ділянками плями темніші, бо температура у них досягає лише 4500 К – порівняно з навколишньою температурою 6000 К. У великих плямах виділяють темніше ядро і світлішу півтінь. Час життя плям – від кількох годин до кількох місяців. Появу плям пов'язують зі зростанням у цьому місці магнітного поля , яке гальмує вихід гарячої сонячної речовини з надр Сонця – саме через це температура у плямах нижча.

Геліосейсмологія Поверхня сонця постійно пульсує. Через це у сонячній атмосфері поширюються акустичні хвилі з довжиною в декілька тисяч кілометрів, подібні до звукових хвиль в повітрі. Коливання мають резонансний характер і мають період близько 5 хвилин. У верхніх шарах сонячної атмосфери хвилі, що виникли в конвективній зоні і у фотосфері, передають сонячній речовині частину механічної енергії конвективних рухів і провокують нагрівання газів наступних шарів атмосфери - хромосфери і корони. В результаті верхні шари фотосфери з температурою близько 4500 K виявляються "найхолоднішими" на Сонці. Як углиб, так і вгору від них температура газів швидко росте.

Хромосфера Хромосфера Сонця – наступний шар сонячної атмосфери, розташований над фотосферою. Хромосферу видно тільки в моменти повних сонячних затемнень. Місяць повністю закриває фотосферу, і хромосфера спалахує, як невелике кільце яскраво-червоного кольору, оточене перлинно-білою короною. Хромосфера дістала свою назву саме із-за цього явища (в перекладі з грецької - "забарвлена сфера"). Розміри хромосфери 10-15 тисяч кілометрів, а щільність речовини в сотні тисяч разів менша, ніж у фотосфері.

Хромосфера Температура в хромосфері швидко росте – від 4500 К на межі з фотосферою до 100 000 К у верхніх її шарах. Зростання температури пояснюється дією магнітних полів і хвиль, проникаючих в хромосферу із зони конвективних рухів. Тут нагрів відбувається, як в мікрохвильовій печі, тільки гігантських розмірів. На краю хромосфери спостерігаються виступаючі язички полум'я - спікули - витягнуті стовпчики з ущільненого газу. Температура цих струменів у 2-3 рази вища, ніж температура фотосфери. Діаметр основи спікули – до 3000 км, час життя – до 5 хвилин.

Хромосферні спалахи Найграндіознішими активними утвореннями у хромосфері є хромосферні спалахи – раптові викиди величезної кількості енергії, накопиченої у магнітному полі активної зони. За час одного спалаху Сонце виділяє енергію, рівну кількості енергії, що її отримує Земля за цілий рік. Тривалість невеликих спалахів 5-10 хвилин, найпотужніших – до кількох годин. Під час таких спалахів у простір викидається величезна кількість частинок високих енергій (електронів, протонів, нейтронів, альфа-частинок) та потужна доза рентгенівського та гама-випромінювання.

Хромосферні спалахи

Сонячна корона Найрозрідженіша і найгарячіша частина сонячної атмосфери – корона – верхній шар сонячної атмосфери. Вона простежується від сонячного диску до відстаней в десятки сонячних радіусів, поступово переходячи у космічний простір. Корона не має чітких обрисів, її вигляд змінюється з часом. Спостерігати корону можна під час сонячних затемнень.

Сонячна корона Незважаючи на сильне гравітаційне поле Сонця, існування сонячної корони можливе завдяки величезним швидкостям руху її часток. Корона має температуру близько мільйона градусів і складається з високоіонізованого газу. Можливо, причиною такої високої температури є поверхневі викиди сонячної речовини у вигляді петель і арок. Мільйони колосальних фонтанів переносять в корону речовину, нагріту в глибинних шарах Сонця.

Протуберанцями називаються величезні утворення в короні Сонця – викиди газу, що рухаються у магнітному полі по дугоподібних траєкторіях. Протуберанці - холодні і щільні утворення з температурою близько 20 000 К. Деякі з них існують декілька місяців, інші з'являються поряд з плямами, рухаються з швидкостями близько 100 км/с і існують декілька тижнів. Окремі протуберанці рухаються з ще більшими швидкостями і несподівано вибухають; вони називаються еруптивними. Розміри протуберанців можуть бути різними. Типовий протуберанець має висоту близько 40 000 км і ширину близько 200 000 км. Дугоподібні протуберанці досягають розмірів 800 000 км. Зареєстровані і рекордсмени серед протуберанців, їх розміри перевищували 3 000 000 км. Протуберанці у короні

Сонячний вітер Сонце є джерелом постійного потоку часток. Нейтрино, електрони, протони, альфа-частки, а також важчі атомні ядра всі разом складають корпускулярне випромінювання Сонця. Поблизу Землі його швидкість складає зазвичай 400-500 км/с. Потік заряджених часток викидається з Сонця через корональні діри - області в атмосфері Сонця з відкритим в міжпланетний простір магнітним полем. Різкі зміни потоку сонячного вітру (спричинені спалахами на Сонці), викликають збурення геомагнітного поля Землі - магнітні бурі.

Запитання на закріплення вивченого. 1. Назвіть кілька активних утворень на поверхні Сонця.2. Яку кількість років триває найвідоміший цикл сонячної активності?3. Яке явище є найбільш вражаючим проявом сонячної активності?4. Проявом яких процесів на Сонці є полярні сяйва в атмосфері Землі?5. Чи впливає сонячна активність на погоду?6. Чи впливає сонячна активність на клімат Землі?7. Основні складові сонячної атмосфери

Задача № 1 Сонце обертається навколо своєї осі в тому самому напрямку, як і Земля, тобто із заходу на схід. Яким ми бачимо це обертання, спостерігаючи із Землі? ŽВідповідь: З погляду земних спостерігачів і земних орієнтирів Сонце обертається навколо своєї осі зі сходу на захід проти годинникової стрілки, як і Земля.

Задача № 2 Які явища характерні для Землі і Сонця в період високої сонячної активності?Відповідь: Д‘ля Сонця велика кількість сонячних плям (у фотосфері), спалахів (у хромосфері) і протуберанців (у короні). Пœосилений сонячний вітер. ‘Для Землі: підвищена кількість та інтенсивність полярних сяйв і збурень геомагнітного поля (магнітних бур).

Домашнє завданняопрацювати параграфи 20-21 задачі 4.4 – 4.6

Дякую за увагу!