Скорость электромагнитных волн от солнца
Понимание никогда не может быть чем то иным, кроме как осознанием связей
Наше Солнце является источником электромагнитного (волнового) излучения в широком диапазоне длин волн — от сверхнизкочастотного радиоизлучения до гамма-квантов. Основная доля энергии, излучаемая Солнцем, приходится на видимый свет (диапазон длин волн 290—700 нм), который свободно проникает до земной поверхности и характеризуется тадс называемой солнечной постоянной (1,4-106 эрг-с»1 -см*»2). Из измерений этой величины следует, что светимость Солнца как звезды отличается высокой стабильностью: изменения солнечной постоянной не превышают 0,1%.
В ближней ультрафиолетовой области (А, которые отражают собой полную амплитуду (размах) изменения наиболее изменчивого компонента поля за 3-часовой интервал времени (в особой логарифмической шкале). После усреднения локальных (по специально отобранным станциям) индексов получают планетарный индекс Кр . Индекс а определяется из К путем перехода к линейной шкале, причем среднесуточное значение а обозначается через А (соответствующий планетарный индекс обозначается через Аа ).
Хотя индексы геомагнитной возмущенности в сущности отражают только вариации ионосферных токов, они косвенно служат индикаторами и некоторых других явлений. В частности, изменения индексов геомагнитной возмущенности в некоторой степени отражают вариации естественного электромагнитного поля (ЭМП) Земли. Последнее представляет собой постоянно существующий повсюду (в л*обой точке земной поверхности) фон электромагнитных колебаний в достаточно широком интервале частот.
В разных диапазонах этот фон естественного происхождения обусловлен различными причинами. Например, в радиочастотном «окне прозрачности» уровень естественного электромагнитного фона (подчеркнем, естественного, так как есть еще и искусственный фон) определяется космическим радиоизлучением галактического происхождения и радиоизлучением Солнца. В диапазоне низких и звуковых частот (до нескольких герц) уровень естественного ЭМП определяется радиоизлучением атмосферных молниевых разрядов — атмосфери- ков. Ниже нескольких герц ионосфера вновь делается прозрачной (низкочастотное «окно прозрачности»), и ЭМП магнитосферного происхождения проникают к земной поверхности.
Магнитная составляющая ЭМП регистрируется специальной аппаратурой как короткопериодические колебания (микропульсации) магнитного поля Земли. Во время магнитных бурь амплитуда микропульсаций в некоторых частотных полосах может в сотни раз возрасти относительно невозмущенного уровня, а на высоких широтах и во много раз больше. Изменения в естественном ЭМП происходят, конечно, не только во время магнитных бурь Даже небольшие вариации солнечной активности сказываются на параметрах фонового ЭМП, К сожалению, пока не существует длительных рядов наблюдений для индексов, характеризующих эти изменения. Между тем громадные по своим масштабам возмущения ЭМП имеют, как мы увидим, важное значение.
Мы еще вернемся к описанию некоторых деталей этих явлений, а пока продолжим знакомство с процессами, сопутствующими вариациям солнечной активности. К их числу нужно отнести и вариации электростатического поля Земли (порядка 100 В/м для равнинной местности). Его изменения тесно связаны с вариациями метеорологических параметров нижней атмосферы, достигая наибольших значений при грозах. Но в условиях ясной погоды «электрическое поле обнаруживает связь и с солнечной активностью.
С индексами геомагнитной активности коррелирует и интенсивность галактического космического излучения: каждая магнитная буря с внезапным началом сопровождается резким падением интенсивности (на несколько процентов). Радиоактивный (естественный) фон земной поверхности только отчасти обусловлен космическими лучами. Важное значение (среди других факторов) имеет здесь концентрация тяжелого радиоактивного газа радона. Оказывается, изменения его приземной концентрации также коррелируют с индексами геомагнитной возмущенности .
Довольно давно было замечено, что сильные магнитные бури сопровождаются возмущениями и совсем другого рода — появлением акустических колебаний очень низкой частоты (инфразвука). По-видимому, во многих случаях это явление носит глобальный характер. Обычно спустя 4—6 ч после начала бури амплитуда инфразвуковых колебаний на средних широтах начинает плавно возрастать, достигает максимального значения, а затем спустя несколько часов уменьшается. Установлено, что эти акустические сигналы генерируются при развитии полярных сияний.
Инфразвук на таких низких частотах при своем распространении в атмосфере почти не затухает, и сигналы могут обнаруживаться на громадном удалении от ис/очника. Полярное сияние — не единственный источник возбуждения инфразвука. Ураганы, сильные молниевые разряды, землетрясения, вулканические извержения тоже сопровождаются появлением инфразвуковых колебаний, так что существует постоянный фон акустических шумов, а его вариации в отдельных полосах частот связаны с солнечной активностью.
Значительные изменения на поверхности Земли могут произойти и в том случае, если под влиянием каких- либо причин что-то изменится в «экранах», защищающих Землю от космических воздействий.
Определенные небольшие изменения возникают, например, в одной из наших оболочек — озоносфере Вариации толщи озоносферы, как уже отмечалось, приводят к изменениям приземного потока ультрафиолетового излучения. Доказано, что небольшие изменения в толще озона происходят и благодаря солнечной активности. В связи с тем вниманием, которое ученые в последние годы уделяют проблеме антропогенного влияния на озоносферу, было проведено много исследований в этой области, что позволило получить ряд количественных оценок.
Так, например, обнаружено, что при уменьшении толщи озона на 1%, интенсивность ультрафиолетового излучения в интервале длин волн 280—340 нм, доходящего до земной поверхности, возрастает на средних широтах в среднем на 2%. Это значение не так >ж и мало, поскольку полное изменение толщи озона за 11-летний цикл в некоторых точках земной поверхности может достигать 8%.
В 3 перечислены показатели внешней среды, изменяющиеся при вариациях солнечной активности (здесь не учитывается влияние солнечной активности на тропосферную циркуляцию и погоду). Какие же из перёчисленных физических факторов имеют значение для жизнедеятельности организмов? Иными словами, какие из контролируемых солнечной активностью параметров среды обитания являются экологически значимыми?
Легко видеть, что ряд показателей мы можем сразу же исключить из дальнейшего рассмотрения. Так, вариации интенсивности солнечного излучения в радиочастотном «окне прозрачности» (всплески радиоизлучения от больших вспышек, шумовые бури) можно отбросить по той причине, что уровень фона искусственного происхождения в этом диапазоне, примерно на три порядка выше сигналов естественного происхождения.
Аналогичный вывод можно сделать и относительно медленных изменений напряженности магнитного поля Земли. Из магнитобиологических экспериментов следует, что изменение напряженности статического магнитного поля на величину порядка 1 % при экспозиции около 1 сут (главная фаза магнитной бури на средних широтах) не сказывается заметным образом на каких-либо физиологических показателях организма.
Можно не принимать во внимание и вариации космических лучей. Возрастание интенсивности солнечных космических лучей на уровне моря достаточно редки, а изменения интенсивности галактического компонента очень малы. Вариации радиоактивного фона, обусловленные другими естественными причинами, заведомо их покрывают. Даже для колебаний радиоактивности приземной атмосферы из-за вариаций концентрации радиоактивного радона, много больших по амплитуде, трудно пока сделать какое-либо определенное заключение об их значении, для экологии без специальных модельных экспериментов.
Что касается других физических факторов, приведенных в 3, то вопрос об их экологической значимости требует специальных исследований и более подробного анализа. В последние годы в этом направлении была проделана большая работа и о ее результатах будет сказано дальше.
Несмотря на то, что длина электромагнитных волн и их свойства различны, все они, начиная от радиоволн и заканчивая гамма—излучением, – одной физической природы. Исследованный в настоящее время диапазон электромагнитных волн состоит из.
Космические тела излучают электромагнитную энергию в очень широком диапазоне.
В настоящее время космическое радиоизлучение исследуется в длинах волн от одного.
Квантовые свойства Э. в. определяются электромагнитным излучением в виде отдельных элементарных порций — квантов (фотонов).
Биологич. активность радиоволн возрастает с уменьшением длины волны.
Электромагнитное излучение обладает волновыми свойствами, проявляющимися в таких.
обратно пропорциональна длине волны l ) . Коэффициентом пропорциональности. является постоянная Планка.
Впервые доказать существование радиоизлучения, идущего из глубин космоса
Даже Солнце — самый близкий к нам радиоисточник — дает плотность излучения в
диапазона длин волн — от нескольких миллиметров до 15—20 м. Более длинные.
Природа гамма—излучения та же, что и у видимого света, и то и другое — электромагнитные волны.
Чем больше плотность космических лучей, тем ярче в гамма—диапазоне светится среда, окружающая их источник.
кванта электромагнитного излучения.
излучит квант с энергией 6×10-6 эв, соответствующий радиоизлучению с длиной.
и послужило поводом к названию этого элемента (гелиос, по-гречески, Солнце).
ростом длины волны в диапазоне метровых волн происходит так же, как и у.
особенностью радиоизлучения Солнца является его переменность, увеличивающаяся с.
Источник
Электромагнитное излучение в космосе.
Наибольшая часть наших сведений о Вселенной получена благодаря исследованию света звезд. Свет, излучаемый звездой, распространяется в космосе в форме волны. Волна — это поднимающееся и опадающее периодическое колебание, которое переносит энергию от источника к приемнику без переноса вещества.
Световая волна — электромагнитное колебание. Световые волны переносят энергию от звезд (источник) к сетчатке нашего глаза (приемник). Расстояние от какой-либо точки на волне до следующей такой же самой точки, например, от гребня до гребня, называется длиной волны.
Человеческий глаз ощущает свет с очень короткой длиной волны. Волны, благодаря которым мы видим, называются видимым светом. Длины волн видимого света обычно измеряют в ангстремах. Один ангстрем равен одной стомиллионной доле сантиметра (10-8 см). Видимый свет имеет длины волн между 4000 А и 7000 А.
Различные длины волн видимого света воспринимаются как разные цвета. Расположение цветов по длинам волн называется спектром.
Видимый свет — это лишь небольшая доля всего электромагнитного излучения в космосе. Энергия переносится также в форме гамма-лучей, рентгеновских лучей, ультрафиолетового излучения, инфракрасного излучения и радиоволн.
Нам известно, что гамма-лучи используют в медицине для лечения опухолевых заболеваний, а рентгеновские — для диагностики. Ультрафиолетовые лучи вызывают на теле загар, а инфракрасные — согревают. Радиоволны используются для связи.
Все эти формы излучения представляют собой тот же вид энергии, что и видимый свет. Отличаются они только длиной волны. Эта же причина приводит к резко различным свойствам излучения. Самые короткие волны (гамма-лучи) имеют наибольшую энергию, в то время как самые длинные (радиоволны) — наименьшую энергию.
Все семейство электромагнитного излучения, составленное согласно длинам волн, называется электромагнитным спектром.
Все виды электромагнитных волн распространяются в пустом пространстве с одной и той же скоростью, а именно со скоростью света. Скорость света в вакууме составляет примерно 299 793 км/с. Для расчетов берется значение 300 000 км/с. Ни один из известных объектов во Вселенной не может двигаться быстрее света. Во всех других средах (например, в воздухе, в стекле) скорость света меньше.
Световой год — это расстояние, которое проходит свет в пустоте за один год.
Задача. Сколько километров содержится в одном световом году?
1 св. год = скорость света x 1 год. Так как в 1 году содержится 3,156∙107 секунд, то 1 св. год = 299 793 км/с ∙ 3,156∙107 с = 9,46 триллионов км.
Волновое движение может быть описано либо с помощью понятия длины волны, либо с помощью понятия частоты. Частота волны — это число волн, которые прошли за данное время через данную точку пространства. Например, за 1 секунду. Количество колебаний в секунду измеряется в герцах (Гц).
Человеческий глаз воспринимает световые волны различных цветов, обладающие очень высокой частотой.
Для всех видов волнового движения справедливо соотношение:
V=v*λ, где V — скорость волны, ν — частота волны, λ — длина волны. Для электромагнитных волн в пустоте скорость V равна скорости света с.
Звезды, как и другие горячие тела, излучают энергию во всех длинах волн (закон излучения Планка). Чем горячее звезда, тем больше энергии она излучает. Температура звезды также определяет, какая длина волны соответствует самому интенсивному излучению.
Чем звезда горячее, тем на более короткие длины волн приходится максимум света. Это есть закон смещения излучения Вина. По цвету звезды можно узнать ее температуру. Горячие звезды выглядят бело-голубыми (короткие длины волн), а холодные — красными (длинные волны). Самые горячие (очень короткие длины волн) и самые холодные (очень длинные волны) практически невидимы.
Для астрономов важны электромагнитные волны всех длин, потому что каждая волна несет особенную ценную информацию о наблюдаемом объекте. Земная атмосфера поглощает большую часть излучения из космоса, и до телескопов, находящихся на земной поверхности, доходят лишь волны некоторых диапазонов.
Астрономы видят Вселенную с Земли через три «окна прозрачности»:
оптический (видимый), радио, инфракрасный. Современная техника дает возможность поднять инструменты над земной атмосферой, то есть, проводить наблюдения из космоса. Современная астрономия стала всеволновой — ей доступны все длины волн. Оказалось, что в различных диапазонах электромагнитного излучения небо «выглядит» совершенно по-разному. Объекты, яркие в одних лучах, могут быть невидимы в других, и наоборот. Например, на «радионебе» ярче всего «светит» центр нашей Галактики и отдельный источник в созвездии Кассиопеи — остаток взрыва Сверновой. В рентгеновских и гамма-лучах наблюдается множество источников, которые вообще не видны в других диапазонах, и о которых ранее даже не догадывались.
Электромагнитные волны разной длины воспринимаются разными приемниками излучения.
Приемником видимого света является человеческий глаз. Все оптические телескопы в итоге направляют световое излучение от звезд в глаз наблюдателя. На выходе телескопа можно также установить камеру с фотопленкой.
Существуют две основные конструкции оптических телескопов — рефракторы (преломляющие лучи линзовые системы) и рефлекторы (отражающие свет зеркальные устройства).
Увеличение телескопа определяется следующим образом:
увеличение = фокусное расстояние объектива / фокусное расстояние окуляра
Приемником радиоволн является антенна радиотелескопа. Чем больше размеры антенны, тем более слабый источник может «видеть» радиотелескоп. Основные достоинства радиотелескопов: 1) «видят» источники, скрывающиеся за облаками межзвездной пыли; 2) могут работать и днем и в облачную погоду; 3) изучают объекты, восприятие которых находится за пределами наших органов чувств.
Приемниками инфракрасного излучения являются специальные приборы — термопары и болометры. Они охлаждаются до температуры космического пространства и надежно защищаются от окружающей наземной среды. Существуют также и специальные фотопленки, чувствительные к тепловому инфракрасному излучению.
Астрофизика высоких энергий изучает объекты являющиеся источниками ультрафиолетового, рентгеновского и гамма-излучения. Приемниками этих видов волн являются особые составы — люминофоры, светящиеся под воздействием лучей и сложные устройства (пузырьковая камера, счетчик Гейгера), устанавливаемые на космических аппаратах-обсерваториях.
Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов
Источник