Как солнце стало греть

Почему Солнце светит и греет?

Солнце находится на расстоянии 150 миллионов километров от Земли. Несмотря на такую в буквальном смысле слова космическую дистанцию, все жизненно важные процессы на нашей планете зависят именно от Солнца.

Это небесное тело – источник света и тепла на Земле.

Что такое Солнце?

По своей структуре Солнце представляет собой огромный газовый шар, внутри и на поверхности которого уже на протяжении миллиардов лет сохраняется предельно высокая температура. На Солнце постоянно происходит процесс преобразования водорода в гелий.

Этот процесс ученые называют термоядерной реакцией. Водород составляет 74% от массы солнечного ядра, гелий – 25% от этой массы. При преобразовании одного химического элемента в другой частички водорода объединяются в более тяжелые частички, и одновременно высвобождается большое количество энергии в виде тепла и света.

Как происходит термоядерная реакция?

Из-за высокой температуры частицы газов на Солнце – ядра атомов и свободные электроны – движутся с сумасшедшей скоростью. В каждом ядре атома есть частицы, называемые протонами и нейтронами. Протоны имеют положительный электрический заряд, нейтроны же заряда не имеют.

Атомы различных элементов отличают друг от друга по количеству протонов и нейтронов, которые служат своеобразными «кирпичиками» для построения. В каждом ядре атома водорода содержится один протон, в атоме гелия – два протона и два нейтрона.

Когда четыре ядра водорода соединяются вместе, они образуют одно ядро гелия, фотоны и прочие мелкие частицы. Именно фотоны и представляют собой свет, разлетающийся во все стороны.

По подсчетам ученых, каждую секунду в солнечном ядре в лучистую энергию превращается около четырех миллионов тонн вещества. Эта энергия рассеивается в космосе и достигает Земли.

Стоит отметить, что вблизи солнечного ядра температура составляет около 14-ти миллионов градусов, а мощность излучения, доходящего до нашей планеты, составляет приблизительно 1000 ватт на квадратный метр поверхности.

Почему зимой Солнце не греет так, как летом?

Эффективность воздействия солнечного света на Землю зависит от того, как долго длится световой день, каково состояние атмосферы и под каким углом падают на Землю солнечные лучи. Имеет значение и теплоемкость земной поверхности.

Летом Солнце поднимается высоко, его лучи падают на Землю почти вертикально, и нагрев происходит быстрее. Зимой Солнце стоит низко над горизонтом, его лучи проходят по касательной, и тепло на Земле ощущается гораздо слабее.

Лучам Солнца зимой приходится проникать через более плотный слой атмосферы, и это значительно тормозит процесс нагрева земной поверхности.

Жаркий август и суровый февраль

С углом наклона лучей солнца и прогревом Земли связано и то, что август в средних широтах становится предельно жарким месяцем лета, а февраль – самым суровым месяцем зимы. Вода и земля не нагреваются мгновенно, а удерживают накопленное тепло. В июне и июле Солнце поднимается над Землей на предельную высоту, и тепло глубоко внедряется в поверхность.

Накопленное тепло июня и июля сохраняется, плюс к нему добавляется тепло августа. Аналогичным образом происходит и обратный процесс: остывшая за декабрь и январь земля в феврале имеет предельно низкую температуру.

Многие периодически задаются вопросом: что произойдет, когда потухнет Солнце? Ученые отвечают: в скором будущем такого поворота опасаться не стоит. Солнце может потухнуть только после того, как растратит весь имеющийся на нем водород, и процесс его трансформации в гелий прекратится.

Но за все время существования Солнечной системы в гелий превратилось меньше половины имеющегося на Солнце водорода. А значит, Солнце будет светить и греть еще очень долго.

Источник

Что творится с погодой

Говоря об изменении климата, следует различать два аспекта. Во-первых, есть изменения длиннопериодные. О них узнают и фиксируют, изучая керны антарктического льда и другие «послания» из самого дальнего прошлого. Циклические процес­сы и долговременные изменения — естественны, это происходило, происходит и будет происходить всегда.

Ничто не вечно на Земле, да и во всей Вселенной тоже. Застывшего состояния нет ни у кого и ни у чего. Меняется человек, народы и цивилизации растут, развиваются, зреют, стареют и. — начинается новый путь у новых. Такую же эволюцию проходят все планеты и звёзды, да что там — и галактики не вечны.

Но есть и сравнительно быс­трые процессы, ко­торые происходят в течение жизни нескольких поколений. Не последнюю роль при этом имеет воздейс­твие человека на окружающую среду. Трудно сказать, насколько сильно усиление парникового эффекта в результате промышленной деятельности, но то что это влияние есть, сомнению не подлежит.

Солнце стало греть Землю сильнее

Установлено строго научными методами, что Сол­нце стало сильнее греть Землю сильнее, чем раньше. Если полу­чаемую теперь нашей планетой солнечную энергию подсчитать в ваттах, то получится примерно на 1 процент. Виновато в этом не светило. Просто Зем­ля стала отражать меньше тепла в космос.

Кон­центрация углекислого газа в атмосфере, по подсчётам, выросла до 380 частей на миллион. Такого высокого уровня по углекислоте не было на земном шаре минимум 650 ты­сяч лет. Также увеличились показатели водяных паров и метана, которые тоже удерживают тепло.

Учёные спорят, после какого повышения среднегодо­вой температуры на­чнутся необратимые изменения на всей планете. Но речь идёт о малых величинах — 2 или 3 градуса. А мы уже прошли + 0,7 градуса с 1980 года. Лет за десять прибавим ещё це­лый градус.

Видимо, хорошо (хотя тоже есть разные мнения), что процесс потепления проходит не­равномерно по всей планете. В Якутии средняя годовая температура по­высилась больше чем на 3 градуса. А в Арктике местами зафиксировано потепление даже больше чем на 5 градусов.

Поэтому к концу этого века, по подсчётам учёных, уровень воды в морях и реках сильно поднимется: Волге и Оби на 10 процентов, а в Лене — аж на 24. Поднимутся воды Ган­га, Нила и ряде рек Америки. Но другие реки, наоборот, обмелеют: Рейн — на 12 процентов, Дунай — на 24, а Евфрат сразу на 41 процент — почти наполовину!

Росгидромет в докладе «Стратегический прогноз изменений климата Российской Федерации на период до 2010-2015 года и влияния на отрасли экономи­ки России» на конференции ООН по климату указывает, что Петербургскую дамбу нужно срочно над­страивать, поскольку опасность катастрофических наводнений (более трёх метров от орди­нара) продолжает увеличиваться.

Приведёт ли потепление к потоплению?

Потепление климата уже замет­но влияет на состояние животного мира и растительности. Руководи­тель российской климатической программы Всемирного фонда дикой природы Алексей Кокорин рассказал о тревожной ситуации с белыми медведями. На Чукотке, на Аляске и в Норвежском секто­ре Арктики стало меньше льдов.

Это хорошо видно со спутников. Белые медведи охотятся в основ­ном с кромки льда. А этих кромок становится всё меньше. Поэтому медведи часто оказываются пря­мо на берегу, в тех местах, где их раньше никогда не видели.

На Чукотке и в других местах всё чаще случаются нападения медведей на людей. Жители уже создают специальные вооружён­ные отряды, чтобы защититься от этих незваных гостей, которым всё больше нравятся помойки возле жилых посёлков.

В лесах Карелии в послед­ние годы появилась масса жуков, поедающих древесину. Это стало серьёзной проблемой в деле лесопользования. Ряд исследова­телей считают, что столь резкое увеличение вредителей — резуль­тат глобального потепления.

Уменьшаются ледники Грен­ландии. Из-за этого может резко измениться направление океа­нических течений. Гольфстрим перестанет обогревать Северную Ев­ропу, здесь будет доми­нировать холодное Лабрадорское течение.

В Антарктике проис­ходят нежданные вещи. На поверхности шельфовых ледни­ков в тёплый период из растаявшей воды образуются озёра. Предпо­лагалось, что эти озёра сте­кут в океан или снова замёрзнут.

Но вода по трещинам проникает до материковой породы, превра­щаясь в смазку, благо­даря которой шельфовые ледники сползают в океан. Эти супер-гигантские ай­берги, двигаясь к экватору, тают.

Разбалансировка климата

Беспокоит не столько о глобальное потепление, сколько разбалансирование климата. В пяти глобальных регионах сред­негодовые температуры быстро увеличиваются: Антарктика, Сибирь, Аляска, Западная Кана­да и северо-запад США. На севере Атлантическо­го океана температура, наоборот, снижается. И юго-восточной час­ти Американских штатов среднегодовые темпера­туры падают.

За последние 10 лет число опасных природ­ных явлений — сильных ветров, ураганов и наводнений — удвоилось. Перед этим для удвоения понадобилось 15 лет. Всяческие тряски-потопы растут и в масштабах.

Всемирный глобальный потоп, как уверяют учёные, нам не грозит. Но таяние льдов Грен­ландии и Арктики может поднять уровень воды в морях и океанах в ближайшее столетие на 3 — 5 метров. Всё че­ловечество от этого, конечно, не погибнет, но многие места, особенно — в низинах окажут­ся в очень сложном положении.

Источник

Как работает и греет Солнце

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.

То полушарие, которое повернуто к Солнцу, получает больше электромагнитных и других лучей, нагревается сильнее — наступает лето. Полушарие, которое отвернуто от солнца получает падающие вскользь лучи — наступает зима. Из-за измененного угла падения поверхность и атмосфера прогреваются слабее.

Из-за изменения угла наклона зимой Солнце проходится низко над горизонтом. Соответственно, его лучи проходят длинный путь сквозь атмосферу. Зимой тепловая энергия растрачивается сильнее, за счет того что инфракрасные лучи встречают на своем пути и обогревают в 4-6 раз больше воздуха. До поверхности планеты доходит значительно меньше тепла, поэтому кажется, что Солнце почти не греет.

Так как прозрачность воздуха достаточно высока, видимая часть солнечного излучения доходит в любое время года практически в неизменном количестве.

Источник