Інформація про новину
  • Переглядів: 165
  • Дата: 17-06-2020, 03:22
17-06-2020, 03:22

21. A nap aktivitásának megnyilvánulásai és hatásuk a földre

Категорія: Tankönyvek magyar » Csillagászat





Попередня сторінка:  20. A nap légkörének szerkezete
Наступна сторінка:   22. A csillagok fő jellemzői

1. A napsugárzás intenzitása a látható tartományon túl. A Nap elektromágneses sugárzása, amelynek legnagyobb része a színkép látható tartományába esik, nem halad át teljes terjedelmében a földi légkörön. Atmoszféránk csak a látható fény és részben az ultraibolya, valamint az infravörös sugarak, továbbá a rádióhullámok viszonylag keskeny tartománya számára „átlátszó”.

Az ultraibolya és röntgentartományban a napsugárzás energiája jelentősen kisebb — több százezerszer az optikai tartományba sorolható sugárzáshoz viszonyítva. Ám ameddig a látható tartományban a Nap állandó fényerejű csillagnak tekinthető, a színkép rövidhullámú tartományába eső sugárzás erőssége csillagunk aktivitásától függ, többször növekszik vagy csökken all éves ciklus során. A rövidhullámú sugárzás erőssége ugrásszerűen növekszik a napkitörések következtében. A kromoszféra alsó rétegei ultraibolya sugárzást bocsátanak ki, amelynek legnagyobb intenzitása elérheti all éves ciklus során mérhető minimumok kétszeresét. A röntgensugárzás többségében a napkoronából származik.

A röntgen- és ultraibolya sugárzás elnyelődik a Föld légkörének felső rétegeiben. A sugárzás ionizálja az atmoszférát alkotó gázokat. A földi légkör felső, ionizált rétegét ionoszférának nevezzük. A rövid rádióhullámok terjedését a földfelszín két távoli pontja között teljességgel az ionoszféra határozza meg. Ha a napkitörések során kibocsátott erős röntgensugárzás eléri az atmoszférát, zavar keletkezik a rövidhullámú rádiókapcsolatban.

A Nap hosszúhullámú ultraibolya sugárzása 30-35 km-nyire képes behatolni a Föld légkörébe. Ott az 02 oxigénmolekulákat összetevőire bontja. A keletkező oxigénatomok, egyesülve egy oxigénmolekulával új anyagot alkotnak — az ózont, amelynek minden molekulája három oxigénatomból áll.

Az ózonréteg csaknem teljesen elnyeli a Napból érkező ultraibolya sugárzást, melynek csupán csekély hányada éri el a földfelszínt, így lesz lehetősége az embereknek a napozásra. Ha az ózonréteg vastagsága csökken, az ultraibolya sugárzás erőssége 1,5-2-szeresére növekedhet. Ebben az esetben a sugárzás már sokkal aktívabb lesz, és bőrrákot is okozhat.

2. Napszél.

Napszélnek nevezzük azt a kifelé irányuló, a mágneses tér indukció-vonalai mentén terjedő ritka plazmaáramlatot, amely kitölti a bolygóközi teret.

A gázáramlatot protonok, elektronok, valamint а-részecskék és jelentéktelen mennyiségben többszörösen ionizált oxigén-, szilícium-, kén- és vasatomok alkotják. A napszelet alkotó részecskék sebessége a Naptól távolodva növekszik. A Föld közelében a napszél sebessége 450 km/s, sűrűsége néhány részecske köbcentiméterenként.

A Napból eredő plazmaáramlat nem tudja legyőzni a Föld mágneses terét, ezért az erővonalak mentén körbeáramlik rajta. így keletkezik a magnetoszféra (4.11. ábra).

4.11. ábra. A Föld magnetoszférájának szerkezete: 1) lökéshullám; 2) perem;

3) magnetopauza; 4) magnetoszféra; 5) a magnetofarok északi lebenye;

6) a magnetofarok déli lebenye; 7) plazmaszféra

A magnetoszféra csepp alakú. A Nap irányából enyhén lapított a napszél nyomásának következtében. A magnetoszféra határa a Nap felé fordul, és átlagosan 10-12 földsugárnyi távolságban helyezkedik el. Az ellentétes (éjszakai) oldalon a magnetoszféra az üstökös csóvájához hasonlóan nyújtott, és közel 6000 földsugár-nyi a hossza. A mágneses burok alakja a napszél részecskéinek sebességétől és sűrűségétől függően változik.

3. Nap - Föld kölcsönhatások. A Nap aktivitása főként a Föld külső burkaira van hatással - a magnetoszférára és az ionoszférára. A nagy energiájú napkitörések alkalmával a részecskék akár 100 000 km/s sebességre is felgyorsulhatnak, így a Napból eredő kozmikus sugárzás jön létre. Hatásukra NO nitrogén-oxid keletkezik, amely, kölcsönhatásba lépve az ózonnal, aktívan károsítja az ózonréteget - a folyamat leírható a következő reakcióegyenlettel: NO + 03 —> NO + 03 + 02. Nagy erejű napkitörések után az ózon mennyiségének csökkenése figyelhető meg a sztratoszférában a Föld pólusai felett.

Az űreszközökre telepített koronagráfok segítségével hatalmas anyagkidobódá-sokat észlelünk a Nap koronájából. A napkoronából kilökődő plazmaadag a mágneses tér összegabalyodott erővonalaiból keletkező, a Naptól elszakadó, zárt mágneses hurkot foglal magában, ezt koronális anyagkidobódásnak (4.12. ábra) nevezik.

A plazmafelhővel történő ütközés erősen gerjesztett állapotba hozza a magnetoszférát. A koronális anyagkidobódás hatására erős mágneses viharok keletkeznek, illetve felmelegszik és felgyorsul a plazma a magnetoszféra belsejében. Közben a gyors protonok és elektronok 100—200 km magasságban ütköznek a levegő molekuláival, ionizálják őket és kiváltják a fénylésüket. A folyamat közben a levegő adott frekvencián fényleni kezd. Az ionizáció következtében, főleg a poláris zónákban, sarki fény alakul ki (4.13. ábra). Erős

geomágneses aktivitás esetén a sarki fény 300-400 km magasságban jelenik meg.

A mágneses viharok idején megváltoznak a Föld felszíne feletti elektromos terek. Ez az elektromos távvezetékek túlterheléséhez (akár néhány száz amperig terjedhet) és károsodásához vezethet, illetve nagy erősségű áramok alakulhatnak ki a gáz- és kőolajvezetékek csöveiben, amely az irányítórendszereik sérülését okozhatja. A mágneses viharok nyomot hagynak az űrhajók elektronikus fedélzeti rendszerein is.

A mágneses viharok nyomásváltozást idéznek elő a troposzférában (a földi atmoszféra alsó rétegében), és ennek eredményeként ciklonok alakulnak ki.

Elsőként, még 1915-ben, Olekszandr Csizsevszkij (1887-1964) hívta fel a figyelmet arra, hogy a Nap hat az élő szervezetekre és az ember egészségére. Kielemezve a történelmi dokumentumokat, a tudós arra a következtetésre jutott, hogy a múltban a hatalmas természeti katasztrófák, szociális „robbanások” és a járványok fellángolásai főleg akkor történtek, amikor a Nap aktivitása maximális volt. Ennek alapján a tudós megkísérelt előre jelezni bizonyos járványokat 35 évre előre. A prognózisai nyolc esetből hétben beigazolódtak.

A Napon zajló jelenségek teljes körű megismeréséhez a tudósok folyamatosan megfigyelik csillagunkat. így alakult meg a Napfigyelo szolgálat, amely a világ számos csillagászati obszervatóriumában végez különböző megfigyeléseket, hogy rendszeresen tanulmányozhassák a Nap aktivitásának minden megnyilvánulását.

TUDJÁTOK-E, HOGY...

Csizsevszkij a heliobiológia egyik megalapítója. Ez egy új tudomány, amely a napfizika és a biológia találkozásából született, és a nap aktivitásának az élő szervezetekre, az ember egészségére és a szociális kataklizmákra gyakorolt hatását tanulmányozza.

A nap aktivitásának változásaira különösen érzékeny az emberi idegrendszer. Bizonyított tény, hogy a betegek száma ugrásszerűen megnő a megnövekedett aktivitás napjaiban. A Nap aktivitása a Föld mágneses terének változtatásával hat az emberekre. A mágneses vihar csökkenti a szervezet melatonintermelését, hatalmas mennyiségű kortizol termelődését stimulálja a mellékvesékben, ami stresszt okoz. Ezek a jelenségek előidézhetik a szervezet általános legyengülését, nyugtalanságot, szívritmuszavart, összehúzódhatnak az artériák, emelkedhet a vérnyomás.

Ha a mágneses vihar hosszabb ideig tart, az a bioritmus felborulásához, neurózis kialakulásához, a hormonháztartás felborulásához vezethet.

Még a kis viharok is okozhatnak komoly rosszullétet. Az orvosok állításai szerint mágneses viharok idején jelentősen megnövekszik az agyvérzések, infarktusok és hipertóniás krízisek száma. A leggyakoribb reakció a mágneses viharokra a fejfájás, pulzusnövekedés, ájulás, a fizikai aktivitás csökkenése és az álmatlanság.

KÉRDÉSEK A TANULTAKHOZ

1. Mit nevezünk a Nap aktivitásának, és mit értünk a ciklikusságán? Hogyan nyilvánul meg a Nap aktivitása légköre különböző rétegeiben?

2. Mit nevezünk napszélnek? Hogyan keletkezik?

3. Mi okozza a sarki fény kialakulását? Miért nem figyelhetünk meg Ukrajna területén sarki fényt?

4. Nevezz meg példákat a napenergia felhasználására! Milyen előnyei vannak a napenergiának más energiafajtákkal szemben?

5. Mi a mágneses viharok kialakulásának oka, és milyen következményei lehetnek? Milyen hatással vannak az élő szervezetekre?

2. SZ. GYAKORLATI MUNKA

A Nap vizuális-teleszkópos megfigyelése

A munka célja: megismerni a terepen való tájékozódás csillagászati módszereit a Nap helyzete alapján, elsajátítani a földrajzi koordináták meghatározását; megismerni a Nap látható felszínét, és a leggyakrabban előforduló légköri képződményeket (napfoltok, fáklyamezők, napkitörések); a balesetvédelmi szabályok elsajátítása a Nap teleszkópos megfigyelése során.

Eszközök: Rövid csillagászati kalendárium, Iskolai csillagászati kalendárium, iskolai teleszkóp diafragmával és fényszűrőkkel a Nap megfigyeléséhez; ernyő; spektroszkóp (diffrakciós rácsok); koordináta-rácsok a Nap megfigyeléséhez; óra, ceruza, papír.

Elméleti tudnivalók

FIGYELEM! A Nap megfigyelése közben soha NEM szabad a napkorongra nézni megfelelő védőeszközök nélkül, sem a teleszkópba nézni speciális napszűrő nélkül! Saját készítésű fényszűrők használata tilos! Ha nem áll rendelkezésre a Nap megfigyelésére szolgáló speciális fényszűrő, kizárólag a vetítőernyőn végezhető a megfigyelés.

A Nap képének az ernyőre történő vetítése közben 5 percenként 2—3 percnyi szünetet kell tartani a megfigyelésben, hogy megelőzzük a szemlencse (okulár) lencséinek megrepedését. Hasonlóan kell eljárni a fényszűrőkkel is.

A Nap megfigyeléséhez célszerű diafragmával ellátott objektív fényszűrőt használni, amely sokkal jobban védi a teleszkópot a túlmelegedéstól, és saját maga sem melegszik túl.

Ha van lehetőség sötétített teremben végezni a megfigyelést (sötét függönyökkel rendelkező tanterem), ki kell használni. A megfigyelés kezdete előtt alaposan ki kell szellőztetni, kinyitni az ablakokat 15-20 percre, hogy minimalizáljuk a külső és belső hőmérsékletek közötti különbség miatt jelentkező légáramlatokat.

Idézzétek fel a csillagászati megfigyelések módszereit és sajátosságait, a teleszkóp működési elvét és felépítését, a Nap fizikai tulajdonságait, a terepen való tájékozódás és a földrajzi koordináták meghatározásának csillagászati módszereit a Nap helyzete alapján.

A megfigyelés céljától függően ajánlott különböző nagyításokat használni. A napfelszín általános megfigyelése esetén célszerű azt az okulárt használni, amely 30-40-szeres nagyítást biztosít; a fotoszféra részletes tanulmányozásához a legnagyobb 60-80-120-szoros nagyítás a megfelelő; a színképvizsgálathoz és a Nap fotózásához a teleszkóp főfókuszában nem szükségesek okulárok.

A megfigyelés menete

1. A teleszkóp objektívjén állítsátok be a diafragmát az 1/30-1/40 relatív nyílásra! Állítsátok be a 30-40 nagyítású okulárt és az ernyőt!

2. A teleszkópot állítsátok be a Nap irányába! Ennek pontos megvalósítása a legkönnyebb a teleszkóp árnyékának segítségével, mert a helyes pozícióban az árnyék a teleszkóp csövének keresztmetszetéhez hasonlóan kerek és minimális méretű. Vetítsétek a kapott képet az ernyőre, fehér papírra és fókuszáljátok a képet egy 10 cm átmérőjű körbe! A fókuszálást a legegyszerűbb a napkorong széléhez viszonyítva végezni, amelynek ideálisan éles vonalként kell megjelennie.

3. Figyeljétek meg alaposan a napfoltokat, a fáklyamezőket és szerencsés esetben a napkitöréseket!

4. Figyeljétek meg alaposan a napkorong szélének sötétebb színét, amely azt bizonyítja, hogy a Nap anyaga gáz (plazma)!

5. Határozzátok meg a bejárt pályakor irányát! E célból hagyjátok mozdulatlanul a távcsövet, jelöljétek meg ceruzával egy tetszőleges napfolt helyzetének változásait, majd a kijelölt pontokon át húzzatok egyenest!

6. Folyamatosan követve a teleszkóppal a Nap mozgását, ceruzával jelöljétek meg a napfoltcsoportok és különálló napfoltok, fáklyás területek és napkitörések helyzetét! Ügyeljetek arra, hogy a Nap képe végig a 10 cm átmérőjű körben maradjon!

7. Növeljétek a teleszkóp nagyítását a lehető legnagyobbra az adott időjárási viszonyoknak megfelelően (60x-80x)! Az elsötétített teremben láthatóvá válik az ernyőn a Nap granulációja; nagyon szép látványt nyújtanak a napfoltok: az umbra málnaszínű, a penumbra lila, a Nap felszíne halvány rózsaszín. Nyílt terepen végzett megfigyelés esetén a kapott kép homályos és kevésbé kontrasztos lesz.

8. Helyezzétek az objektívre (vagy az okulárba) a napszűrőt, távolítsátok el az ernyőt, és folytassátok a vizuális megfigyelést közvetlenül az okuláron át!

9. Rajzoljátok be a legnagyobb nagyítás esetén látható fáklyamezők, napfoltok és napfoltcsoportok külső megjelenését, alakját és részletes szerkezetét!

10. Távolítsátok el az okulárt, majd csatlakoztassátok a helyére az iskolai spektroszkópot! Vetítsétek a kapott színképet fehér papírra! Rajzoljátok be a színkép fő vonalait (a hidrogén, hélium és ionizált kalcium színképvonalait)! A Nap színképének iskolai megfigyelése esetén alkalmazhatóak optikai rácsok is, amelyek sokkal kisebb méretekkel és tömeggel rendelkeznek csaknem a spektroszkópokkal megegyező felbontás mellett.

Az eredmények feldolgozása

1. Végezzétek el a munka általános elemzését!

2. Állapítsátok meg a Nap egyenlítőjének és forgástengelyének elhelyezkedését!

3. A koordináta-rács segítségével határozzátok meg, mekkora szélességnél helyezkednek el a napfoltok, valamint a hozzávetőleges méretüket.

4. Határozzátok meg a Nap aktivitásának szintjét, meghatározva a Wolf-számot a következő képlet alapján: W = lOg + /, ahol g - a napfoltcsoportok száma, / -a napfoltok összlétszáma.

Foglaljátok össze megfelelő formában a megfigyelés eredményeit, valamint tüntessétek fel a jegyzőkönyvben a fáklyamezők, napfoltcsoportok és napfoltok helyzetét!

Ellenőrző kérdések

/

1. írjátok le a Nap belső szerkezetét!

2. Milyen rétegekből áll a Nap légköre?

3. Mit nevezünk a Nap fotoszférájának? Milyen képződmények jellemzőek a Nap fotoszférájára?

4. Miért sötétebbek a napfoltok a fotoszféránál?

5. Mit értünk a granuláció kifejezésen?

6. Mit nevezünk a Nap kromoszférájának és koronájának? Milyen jelenségeket figyelhetünk meg a kromoszférában és a napkoronában?

7. Milyen halmazállapotban van a Nap anyaga? Hogyan képzelitek ezt el?

OLDJUK MEG EGYÜTT!

1. feladat. A Nap a Földdel megegyező módon, nyugat-keleti irányban kering a saját tengelye körül. Milyennek látja ezt a mozgást a földi megfigyelő?

Felelet. A megfigyelőhöz és a földi tereptárgyakhoz viszonyítva a Nap az óramutató járásával ellentétes irányban, keletről nyugat felé forog a tengelye körül, akár a Föld.

2. feladat. Milyen jelenségek jellemzőek a Földre és a Napra a megnövekedett aktivitás periódusa alatt?

Felelet. A Napra jellemző: hatalmas mennyiségű napfolt (a fotoszférában), nap-kitörések (a kromoszférában) és protuberanciák (a napkoronában). Erős napszél. A Földre jellemző: gyakrabban keletkező és intenzívebb sarki fény, változások a geomágneses térben (mágneses viharok).

FELADATOK ÉS GYAKORLATOK

4.1. A Napot sárga csillagnak nevezik, de az emberek többsége számára mégis fehérnek tűnik. Hogyan magyarázható meg ez az ellentmondás?

4.2*. Határozzátok meg a nap tömegét Kepler harmadik törvénye segítségével!

4.3*. Mennyivel csökken 1 év alatt a Nap tömege a termonukleáris reakciók következtében?

4.4. Mivel magyarázható a napfoltok középsó részének alacsonyabb hőmérséklete?

4.5. Milyen jelenséget neveznek a csillagászok a Nap aktivitásának?

4.6. A Napon zajló folyamatok közül melyek képesek jelentős hatást gyakorolni a Föld légkörére?

4.7. Miért látjuk vörös színűnek a Napot napkeltekor és napnyugtakor?

4.8. Napnyugtakor a Nap fényessége csökken, és szabad szemmel is megfigyel-hetővé válnak a napfoltok. Számítsátok ki azoknak a napfoltoknak az átmérőjét, amelyeket optikai készülékek nélkül is láthatunk!

4.9. Hogyan befolyásolja a földi légkör a Napból eredő sugárzások tovaterjedését bolygónk felszíne felé?

4.10. Mivel magyarázható, hogy a Földön gyakoriak a zavarok a rövidhullámú rádióösszeköttetésben?

4.11. Mi az ózonréteg szerepe a Föld légkörében? Hogyan befolyásolja a Nap aktivitása az ózonréteg vastagságát?

4.12. Mit nevezünk napszélnek? Hogyan keletkezik?

4.13. Mit nevezünk a Föld magnetoszférájának? Milyen hatást gyakorol rá a napszél?

4.14. Milyen fizikai természetű a koronális anyagkidobódás, és milyen következményei lehetnek?

4.15. Mi a sarki fény keletkezésének oka? Miért nem figyelhetünk meg sarki fényt Ukrajna területén?

4.16. Nevezzetek meg példákat a napenergia alkalmazására! Milyen előnyei vannak a napenergiának más energiafajtákkal szemben?

4.17. Milyen folyamatok esetén alakulnak ki a Napon részecskeáramlatok és kozmikus sugárzás?

4.18. Mi az oka a mágneses viharok keletkezésének a Földön, és milyen következményeik lehetnek? Hogyan hatnak az élő szervezetekre?

ELLENŐRIZD A KÉSZSÉGEDET!

Ellenőrző kérdések

1. Nevezzétek meg a Nap energiaforrását!

2. írjátok le a Nap szerkezetét!

3. Jellemezzétek a Nap hőmérsékleti eloszlását!

4. A Napon végbemenő folyamatok közül melyek képesek jelentős hatást gyakorolni a Föld légkörére?

Amit tudok, és amire képes vagyok

• Tudok csillagászati feladatokat megoldani

1. A napkeltekor mért vízszintes szög 120°. Határozzátok meg, mikor kelt fel és nyugodott le a Nap, illetve a nappal hosszát!

2. Határozzátok meg a napkelte és a napnyugta időpontját, valamint a nappal hosszát, ha a napkeltekor mért vízszintes szög 80°!

3. Határozzátok meg, hány órakor kelt fel és nyugodott le a Nap, ha a nappal hossza 12 óra 20 perc volt!

• Tudok csillagászati megfigyeléseket végezni

4. Határozzátok meg a napkorongon látható napfoltok összességét, és rajzoljátok le az elhelyezkedésüket! Ügyeljetek arra, hogy a napfoltok gyakran párban je-

lennek meg! Néhány nap múlva ismételjétek meg a megfigyelést, és győződjetek meg a Nap tengelyforgásáról, mivel a napfoltok elmozdultak. A napfoltok száma az eltelt időköz alatt szintén változhat. Figyelem! A megfigyelések alkalmával tilos szabad szemmel nézni a napkorongra vagy a teleszkópba megfelelő napszűrő nélkül!

TESZTFELADATOK

1. A napállandó meghatározza:

A a Nap által egy év alatt kisugárzott energia mennyiségét В a Nap által egy másodperc alatt kisugárzott energia mennyiségét C a Nap hőmérsékletét

D a Föld felszínére egységnyi idő alatt érkező energiamennyiséget E az energiát, amely a földfelszín 1 m2 területére érkezik 1 s alatt, ha a napsugarak merőlegesen esnek a felületre

2. A Nap fényességének meghatározásához tudni kell:

A a Nap sugarát В a Föld sugarát C a Föld - Nap távolságot D a Föld felszíni hőmérsékletét E a Nap felszíni hőmérsékletét

3. A következő kémiai elemek közül melyek a legelterjedtebbek a Napon?

A oxigén és vas В hidrogén és hélium C hidrogén és oxigén D nitrogén és oxigén E vas és nitrogén

4. Milyen folyamatnak köszönhetően termelődik az energia a Nap magjában?

A magreakciók В gravitációs tömörítés C termonukleáris reakció D a hidrogén égése E meteoriteső

5. A granuláció a fotoszférában azért alakul ki, mert:

A a napkorona nagyon forró В az energia konvekció útján adódik át C a napfoltok nagyon hidegek D neutrínók sugárzódnak ki E a Nap felszínén hullámok vannak 6 7 8 9 10 11 12

6. A Napot sárga csillagnak nevezik, de az emberek többsége számára mégis fehérnek tűnik. Hogyan magyarázható ez az ellentmondás?

7. Mivel magyarázható a napfoltok középső részének alacsonyabb hőmérséklete?

8. Milyen jelenséget neveznek a csillagászok a Nap aktivitásának?

9. A Napon zajló folyamatok közül melyek képesek jelentős hatást gyakorolni a Föld légkörére?

10. Mi a Nap energiaforrása?

11. Számítsátok ki, mennyi napenergiát képes elnyelni 1 óra alatt délben az házatok teteje!

12. Milyen ökológiailag tiszta energiaforrások használata javasolható azon a településen, ahol az iskolátok található?

Léteznek egyedülálló és kettős csillagok, csillagcsoportosulások, különböző típusú változó csillagok, nóvák és szupernóvák, szuperóriások és törpecsillagok, különböző méretű, fényességű, hőmérsékletű és sűrűségű csillagok. Vajon ez megnehezíti az eligazodást a fizikai jellemzők útvesztőjében? Ebből a fejezetből megtudhatjátok a választ.

 

Ez a csillagászat tankönyve 11. évfolyamának anyaga Szirotyuk, Mirosnicsenko

 



Попередня сторінка:  20. A nap légkörének szerkezete
Наступна сторінка:   22. A csillagok fő jellemzői



^