Климат, погода и солнечно – земные связи
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
СЕРВИСА
И ЭКОНОМИКИ
РЕФЕРАТ
по дисциплине
«КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ»
по теме:
«Климат, погода и солнечно – земные связи»
Выполнила:
Студентка 1 курса заочного отделения
Факультет ИТиМЭО
Кафедра 080507.65 «Менеджмент организации»
.
Проверил(а):
Дронов
В.М.
Санкт-Петербург.2010 г.
Содержание
- Введение…………………………………………………………
… 3 - Погодные аномалии начала века………………………………. 3
- Стандартная модель солнца ………………………………….... 4
- Циклы солнечной активности ………………………………….. 4
- Смена механизма передачи тепла ……………………………… 5
- Переносчики солнечного влияния……………………………… 6
- Как солнечная
активность влияет на климат........................
..... 6 - Малый ледниковый период…………………………………….. 9
- Самые холодные зимы в истории……………………………... 11
- Заключение……………………………………………………
… 13 - Список использованных источников………………………….. 14
Введение
Наша
Земля купается в океане солнечного
света. Световой поток - солнечная постоянная,
0,136 Дж/см2 .с, и наклон земной оси
к плоскости орбиты делают земную
погоду жаркой на экваторе, умеренной
в средних широтах, холодной в
приполярных областях. Ею управляет,
порой очень решительно, активность
звезды, проявления которой - темные пятна
на ее видимом лике (фотосфере), хромосферные
вспышки, гигантские выбросы из солнечной
короны и другие сопутствующие явления.
Намеки на опосредованное и не всегда
заметное влияние солнечной активности
появились давно. В 1930-х годах
воздействие Солнца на земную погоду
отмечал в своей книге "Земное
эхо солнечных бурь" замечательный
провидец, советский физик А. Л. Чижевский.
И только совсем недавно, благодаря
наблюдениям со спутников и орбитальных
станций, механизм солнечно-земных связей,
управляющий погодой, был раскрыт.
Влияние солнечной активности на
климат планеты стало вполне очевидным.
Погодные аномалии начала века
Мягкие,
щадящие зимы последних лет
неожиданно сменились сильными
холодами и обильными
В самом деле, что можно было посоветовать замерзавшим жителям сибирских и дальневосточных поселков, где температура зашкаливала за -40°С? Или беспечным европейцам, вязнувшим в снегах на скоростных магистралях? Или деловым американцам, пешком пробиравшимся в офисы через метровые сугробы? А что сказать терпеливым жителям африканских пустынь, изведавшим прелесть наших северных метелей?
Недавние
зимы, кажется, напрочь перевернули
все рассуждения о всемирном
потеплении, парниковом эффекте и
техногенном воздействии на климат.
Киотский протокол об ограничении выбросов
"парниковых газов" (кстати, так
и не подписанный американцами),
наверное, можно забыть. Долгосрочные
прогнозы трещат по швам и заставляют
искать другие объяснения погодным срывам.
А тут еще череда жестоких атлантических
ураганов последних лет (Charlie, Jeanne, Katrina,
Rita, Vilma и др.), для которых уже
не хватает милых женских имен,
ураганов, ставших проклятием для южных
штатов США и стран Карибского бассейна.
И столь же свирепые тайфуны Тихого океана,
превзошедшие все ранее виденное.
Стандартная модель солнца
Согласно стандартной модели, Солнце состоит из трех зон, отличающихся температурой, плотностью и процессом передачи энергии. Центральная зона - наиболее плотная и нагретая часть звезды (ρцентр = 150 г/см3, Тцентр = 1,5.107 К). Передача тепла к границе зоны происходит за счет слабой конвекции. Это солнечный термоядерный реактор, где в реакциях соединения четырех ядер водорода в ядро гелия выделяется энергия в миллионы раз большая (на единицу массы), чем в химических реакциях горения нефти и газа. Выделяющееся тепло затем проходит через всю звезду и излучается в виде светового потока.
Стандартная модель, отражает внутреннее строение Солнца с высокой точностью. С ее помощью получены радиальные профили плотности, температуры и состава вещества, позволяющие в целом понять внешние проявления светила.
В общих
чертах понятно появление темных
пятен, температура которых ниже
горячей яркой фотосферы. Темные
пятна образуются на всплывающих
магнитных трубках, так как магнитное
поле препятствует теплообмену с
окружающей средой. Солнечная корона,
предстающая во всем величии при
полных солнечных затмениях, представляет
собой начальный этап солнечного
ветра - потока водородно-гелиевой плазмы,
которая прорывается сквозь поры
фотосферной грануляции и ускоряется
по мере ухода от звезды. Почему температура
солнечной короны в сотни раз
выше температуры фотосферы, долго
было мучительной загадкой, которую
сумели разгадать только в последнее
время благодаря наблюдениям
с орбитальных обсерваторий. Солнечные
хромосферные вспышки с выделением
энергии, эквивалентной взрыву миллиона
атомных бомб, объясняются лишь качественно.
О детальной модели, которая позволила
бы предугадать момент и энергию
каждой вспышки, можно только мечтать.
И уж совсем загадочно выглядят корональные
дыры, наблюдаемые в рентгеновском
излучении короны, и корональные
выбросы - гигантские облака плазмы, вылетающие
в космическое пространство. Все
перечисленные особенности
Циклы солнечной активности
Хорошо
налаженный мониторинг Солнца за последние
полтораста лет и восстановленные
данные прошлых эпох определенно
показывают цикличность солнечной
активности. Наиболее известным и
принятым в научных кругах ее индексом
служат числа Вольфа (W), указывающие
количество темных пятен и их групп
(активных областей) на солнечном диске.
Временная зависимость W(t) показывает,
что средняя продолжительность
цикла составляет примерно 11 лет, но
наблюдается заметный разброс (от 7
до 15 лет) для отдельных циклов. Также
заметно изменяется, порой в несколько
раз, амплитуда циклов (максимальное
значение Wmax). Гармонический анализ
показал, что кроме 11-летнего периода
есть еще вековой (порядка 100 лет), ответственный
за изменение амплитуд циклов. На стыке
столетий амплитуды циклов падали:
не очень сильно в начале XX века,
более заметно - в начале XIX и катастрофически
- в конце XVII - начале XVIII века. Последний
период (1640-1720) известен как Маундеровский
минимум. В эти 80 лет практически
была "отменена" цикличность солнечной
активности, на Солнце вместо десятков
и сотен в "нормальное" время
порой появлялись только два-три
пятна - и все! В этот же период почти
не наблюдались полярные сияния, а по
всей Европе стояли очень холодные зимы.
Замерзали каналы, реки, даже Северное
море, прогреваемое Гольфстримом и поэтому
обычно круглый год открытое для судоходства.
Много лет подряд замерзала в Лондоне
Темза, и на ее льду устраивались праздничные
гуляния. Что-то необычное происходило
с Солнцем (точнее - в его внешней конвективной
зоне), что определенно влияло на земную
погоду.
Смена механизма передачи тепла
Темные
пятна на Солнце - результат бурной
конвекции горячей плазмы, выносящей
на фотосферу новые, возникшие в
глубине магнитные потоки, образованные,
как показал американский физик
Е. Н. Паркер, под действием динамо-
Легко
предположить, что погодные аномалии
последних зим обусловлены
Прошедшая
зима показалась столь аномально
неуютной еще и потому, что почти
весь XX век (точнее, с 1930-х годов) циклы
солнечной активности имели высокие
амплитуды (Wmax = 150 - 200), и мы просто забыли,
какие суровые зимы бывали раньше.
Переносчики солнечного влияния
Темные
пятна сами по себе не отвечают за солнечно-земные
связи, они лишь показатели переменности
солнечной активности. "Переносчиками
влияния" могут быть материальные
потоки, испускаемые звездой, характер
и интенсивность которых как-то
связаны с параметром W. Это и
солнечный ветер (поток водородно-гелиевой
плазмы; ее плотность и скорость
зависят от фаз солнечной активности),
и выбросы вещества во время солнечных
вспышек, и корональные массовые
выбросы (Coronal Mass Ejections, CME) - гигантские
облака плазмы, вылетающие из солнечной
короны. Важнейший погодный фактор
- от образования корональных
Как солнечная активность влияет на климат
В ходе солнечных циклов, энергия, испускаемая Солнцем, меняется в относительных величинах совсем незначительно – в пределах 0,1%. Однако, обобщив данные наблюдений за более чем 100 последних лет, группа ученых под руководством Джеральда Меля (Gerald Meehl) показала, что на климате нашей планеты это сказывается довольно радикальным образом. Ученые обнаружили ясную взаимосвязь между солнечными циклами, поведением нашей стратосферы и погодой в тропических широтах Тихого океана, которая, в свою очередь, во многом определяет погоду и в остальных частях Земли.
В ходе своего исследования ученые рассматривали связь между, на первый взгляд, совершенно несвязанными вещами: солнечной активностью, химическим составом стратосферы и температурой поверхности воды в тропических широтах Тихого океана. Оказалось, что стратосфера и вода реагируют на рост активности Солнца таким образом, что усиливают его воздействие на климат Земли.
Для начала
ученым удалось подтвердить уже
известную гипотезу о том, что
небольшой рост величины падающей на
Землю солнечной энергии, который
наблюдается в периоды
В то же время, даже сравнительно слабое усиление солнечного излучения подогревает поверхностные воды океана. Это также более сказывается на тропических широтах, где затеняющие облака появляются реже, чем на высоких широтах. Это, пускай и небольшое, повышение температуры приводит к росту интенсивности испарения воды, насыщая атмосферу влагой и охлаждая сам океан (напомним, что испарение сопровождается снижением температуры). Она уносится ветрами к дождливым областям тропиков, делая их еще более дождливыми.
«Воздействие сверху», которое оказывает на климат стратосфера, и «воздействие снизу», со стороны океанских вод, работают одновременно. По оценке ученых, эффект от солнечного максимума сказывается на земном климате еще год-два после него. Возможно, он участвует и в появлении таких глобальных явлений, как Эль-Ниньо и Ла-Нинья. По крайней мере, необычно сильная температурная аномалия Ла-Нинья 1988-1989 гг. пришлась почти точно на период максимума солнечной активности и сказалась на погоде практически на всем земном шаре – в частности, на юго-западе США зима была необычно мягкой и сухой.
Активное
излучение Солнца, воздействуя на
высокие слои атмосферы, существенным
образом влияет на общую циркуляцию
воздушных масс. Следовательно, оно
отражается на погоде и климате всей
Земли. По-видимому, возмущения, возникающие
в верхних слоях воздушного океана,
передаются в его нижние слои —
тропосферу. При полетах искусственных
спутников Земли и
Бесспорно,
что в годы максимума солнечной
активности чрезвычайно усиливается
общая циркуляция атмосферы, чаще происходят
столкновения теплых и холодных течений
воздушных масс. На Земле существуют
области жаркой погоды (экватор и
часть тропиков) и гигантские холодильники
— Арктика и особенно Антарктика.
Между этими областями Земли
всегда существует разница в температуре
и давлении атмосферы, что приводит
в движение огромные массы воздуха.
Идет непрерывная борьба между теплыми
и холодными течениями, стремящимися
выровнять разницу в
Увеличение солнечной активности приводит к усилению солнечного ветра и, соответственно, усилению магнитного поля, что вызывает сокращение интенсивности космических лучей. Предполагается, что космические лучи влияют на процесс формирования облачности путем возможного образования ядер конденсации в воздухе. Изменения в уровне ионизирующего излучения влияет на количество аэрозолей в атмосфере, которые играют роль ядер конденсации при образовании облаков. Изменения на 3-4% в уровне облачности связывают с 11-ти и 22-х летними циклами. Из-за разных климатических условий на разных широтах общее влияние на уровень облачности и альбедо должно составлять 1.5–2%. Но однозначного подтверждения этого явления еще не найдено.
Малый ледниковый период
Малый ледниковый период можно разделить на 3 стадии.
Первая (условно — XIV—XV века). Исследователи полагают, что наступление малого ледникового периода было связано с замедлением течения Гольфстрима около 1300 года, совпавшее с минимумом солнечной активности (минимум Вольфа). В 1310-х годах Западная Европа, судя по хроникам, пережила настоящую экологическую катастрофу. Дождливые лета и необыкновенно суровые зимы привели к гибели нескольких урожаев и вымерзанию фруктовых садов в Англии, Шотландии, северной Франции и Германии. В Шотландии и северной Германии прекратилось виноградарство и производство вин. Зимние заморозки стали поражать даже северную Италию. В XIV в. снег нередко выпадал в Италии. Прямым последствием первой фазы МЛП стал массовый голод первой половины XIV века. Косвенным — кризис феодального хозяйства, возобновление барщины и крупные крестьянские восстания в Западной Европе. В русских землях первая фаза МЛП дала о себе знать в виде череды «дождливых лет» XIV века.
Средневековые легенды утверждают, что именно в это время от штормов в Атлантике погибли мифические острова — «Остров Дев» и «Остров Семи Городов».
Примерно
с 1370-х годов температура в
Западной Европе стала медленно повышаться,
массовый голод и неурожаи прекратились.
Однако холодные, дождливые лета были
частым явлением на протяжении всего XV
века. Зимой частым явлением были снегопады
и заморозки на юге Европы. Относительное
потепление началось только в 1440-е годы,
и оно сразу привело к подъему
сельского хозяйства. Однако температуры
предшествовавшего
Существенным
было влияние МЛП и на Северную
Америку. На восточном побережье
Америки было чрезвычайно холодно,
в то время как центральные
и западные районы территории современных
нам США стали настолько
В Гренландии стали наступать ледники, летнее оттаивание грунтов становилось все более кратковременным, и к концу века здесь прочно установилась вечная мерзлота. Возросла ледовитость северных морей, и предпринимавшиеся в последующие века попытки достигнуть Гренландии обычно заканчивались неудачей. С конца XV века началось наступание ледников во многих горных странах и полярных районах.
Вторая фаза (условно — XVI век) ознаменовалась временным повышением температуры. Возможно, это было связано с некоторым убыстрением течения Гольфстрима. Другое объяснение «межледниковой» фазы XVI века — максимальная солнечная активность, частично погасившая негативный эффект от замедления Гольфстрима. В Европе вновь было зафиксировано повышение среднегодовых температур, хотя уровень предшествовавшего климатического оптимума достигнут не был. В некоторых летописях даже упоминаются факты «бесснежных зим» середины XVI века. Однако приблизительно с 1560 года температура начала медленно понижаться. По-видимому, это было связано с началом снижения солнечной активности. 19 февраля 1600 года произошло извержение вулкана Уайнапутина (Перу), сильнейшее за всю историю Южной Америки. Считается, что это извержение было причиной больших климатических изменений в начале XVII в.
Третья фаза (условно — XVII — начало XIX века) стала наиболее холодным периодом МЛП. Пониженная активность Гольфстрима совпала по времени с наиболее низким после V в. до н. э. уровнем солнечной активности (Маундеровским минимумом). После сравнительно теплого XVI века в Европе резко снизилась среднегодовая температура. Гренландия — «Зеленая земля» — покрылась ледниками и с острова исчезли поселения викингов. Замерзли даже южные моря. По Темзе и Дунаю катались на санках. Москва-река полгода была надежной площадкой для ярмарок. Глобальная температура понизилась на 1 — 2 градуса по Цельсию.
На юге Европы часто повторялись суровые и продолжительные зимы, в 1621—1669 годах замерзал пролив Босфор(пролив между Европой и Малой Азией, соединяющий Чёрное море с Мраморным, а в паре с Дарданеллами — со Средиземным), а в 1709 году у берегов замерзало Адриатическое море. В зиму 1620-21 годов в Падуе (Италия) выпадал снег «неслыханной глубины». Особенно холодным выдался 1665 год. Зимой 1664-65 годов во Франции и Германии, по сообщениям современников, птицы замерзали в воздухе. По всей Европе наблюдался всплеск смертности, в Эстонии и Шотландии население сократилось на 30 %, в Финляндии — на 50 %.
Новую волну похолодания Европа пережила в 1740-е годы. В это десятилетие в ведущих столицах Европы — Париже, Вене, Берлине, Лондоне отмечались регулярные метели и снежные заносы. Во Франции неоднократно отмечалась снежная пурга. В Швеции и Германии, по свидетельствам современников, обильные метели нередко парализовывали движение. Аномальные морозы отмечались в Париже в 1784 году. До конца апреля город находился под устойчивым снеговым и ледовым покровом. Температура колебалась от −7 до — 10 °C.
В России малый ледниковый период ознаменовался, в частности, исключительно холодным летом в 1601, 1602 и 1604, когда морозы ударяли в июле-августе (что приводило даже к ледоставу на Москве-реке), а снег ложился в начале осени. Необычные холода повлекли за собой неурожай и голод, а как следствие, по мнению некоторых исследователей — стали одной из предпосылок к началу Смутного времени. Зима 1656 года была столь суровой, что в вошедшей в южные районы Московского государства польской армии от морозов погибло две тысячи человек и тысяча лошадей. В Нижнем Поволжье в зиму 1778 года птицы замерзали в полёте и падали мёртвыми. В 1807 году русские войска по льду преодолели Балтийское море.
Еще более холодным был малый ледниковый период в Сибири. В 1740—1741 гг. экспедиция В. Беринга фиксировала сильные морозы на Камчатке и на Командорских островах. Посетивший Сибирь в 1771 году русский путешественник И. П. Фальк писал: «климат очень суров, зима жестокая и продолжительная… Часто случаются вьюги в мае и сентябре месяцах». В окрестностях Барнаула снег сошёл только к 15 мая, а первые листья на деревьях появились 27 мая (по новому стилю). По описаниям 1826 года, в Змеиногорске (Алтайский край) зимой все находящиеся в долинах улицы и дома покрылись сугробами до верхушек крыш.
В числе причин малого ледникового периода исследователи называют кроме понижения солнечной активности (Минимум Маундера), усиление активности вулканов, продукты извержения которых блокировали солнечный свет, замедление или даже полная остановка термохалинной циркуляции (циркуляция, создаваемая за счет перепада плотности, образовавшегося вследствие неоднородности распределения температуры и солёности в океане), возрождение лесов вследствие снижения численности населения после эпидемии чумы, что привело к падению уровня углекислого газа.
Самые холодные зимы в истории
Конечно, изменение солнечной активности - не основной фактор, влияющий на возникновение климатических аномалий. Играют роль и сочетание воздействий от различных факторов, а также эффект так называемого "спускового механизма"... По сказаниям летописцев в зимы 401 и 801 годов «затвердели волны» Черного моря. В «859 году Адриатическое море так замерзло, что в Венецию можно было проходить пешком». Через 850 лет это явление повторилось. В 1010 - 1011 годах морозы сковали турецкое побережье Черного моря. Ужасные холода достигли Африки, где низовье реки Нил было покрыто льдом. В 1210-1211 годах замерзали реки По и Рона.
В Венеции
по замерзшему Адриатическому морю ходили
обозы. В 1322 году Балтийское море покрылось
столь толстым слоем льда, что
из Любека в Дании к берегам
Померании ездили на санях. В 1316 году
все мосты в Париже были снесены
льдом. В 1326 году замерзло все Средиземное
море. В 1365 году Рейн был покрыт льдом
в течение трех месяцев. В 1407-1408 годах
замерзли все швейцарские озера.
В 1420 году в Париже была ужасная смертность
от холода; волки забегали в город,
чтобы пожирать трупы, валявшиеся непогребенными
на улицах. В 1468 году в Бургундии
замерзло вино в подвалах. В 1558 году
целая армия в 40 000 человек стояла
лагерем на замерзшем Дунае, а
во Франции замерзшее вино продавалось
кусками на вес. О холодах XVIII столетия
имеются более точные сведения благодаря
изобретению термометра. В 1709 году в
Париже в течение многих дней было
-24 градуса; вино замерзало в погребах
и колокола трескались во время звона.
В 1795 году морозы в Париже доходили
до 23 градусов. В этом году один эскадрон
французской кавалерии взял штурмом
целый голландский флот, захваченный
льдом у берегов Франции. В XX веке
в зиму 1953-1954 годов на обширной территории
от Атлантики до Урала с ноября
по апрель лютовала стужа, замерзла северная
часть Черного и вся акватория
Азовского морей. Жгучими морозами
и свирепыми буранами запомнилась
и зима 1962-1963 годов. Лед сковал обычно
не замерзающий Датский пролив, опять
замерзли каналы Венеции и реки Франции.
«Зимой неистовых морозов» назван и
сезон 1968-1969 годов. В 2002 году в Германии
из-за морозов полностью было остановлено
движение судов по каналу Майн-Дунай,
являющемуся важной европейской
водной транспортной артерией. Толщина
льда, в который вмерзли более
20 судов, достигала местами 70 см. Тогда
же из-за сильных холодов замерзла
лагуна Венеции, гондолы, вмерзли в
лед. До этого лагуна замерзала в
1985 году. В конце 2005 года большинство
стран Центральной и Западной
Европы оказались во власти сильных
снегопадов. В Германии необычные
для этого времени года холода
привели к обледенению и обрыву
линий электропередач. В Нидерландах
многие населенные пункты также оказались
обесточены из-за обрыва линий электропередач.
В Париже для туристов на несколько
часов была закрыта Эйфелева башня.
Главная достопримечательность
Франции полностью обледенела. В
Великобритании на дорогах оказались
заблокированы свыше 500 автомобилей.
К эвакуации людей, оказавшихся
в снежном плену, были привлечены
бригады ремонтных и дорожных
служб, спасатели, пожарные, и даже армейские
подразделения. В самые заснеженные
районы вертолетами доставляли продукты
питания и одеяла.

- Климат, погода и солнечно-земные связи
- Климат Рязанской области
- Климат Украины
- Климент Александрийский
- Клиника и диагностика алкогольного синдрома плода
- Клиника интелектуальных нарушений
- Клиника интеллектуальных нарушений при раннем детском аутизме
- Климатические условия
- Климатические характеристики в Сатке
- Климатическое оборудование. Кондиционеры
- Климат Камчатки
- Климатология и этапы её развития
- Климатотерапия
- Климатотерапия и ее разновидности