Программа космических исследований Солнца
Скачать 120.5 Kb.
|
- Навигация по данной странице:
- Программа КОРОНАС и проект КОРОНАС-Ф
|
Солнечно-земная физика и фундаментальные космические исследования В.Н. Ораевский, доктор физ.- мат. наук, директор В.Д. Кузнецов, доктор физ.- мат. наук, первый заместитель директора Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн Российской академии наук (ИЗМИРАН)
В мировой науке и в практических применениях исследования Солнца и солнечно-земных связей занимают одно из важных мест. Это объясняется, в частности, тем влиянием, которое солнечная активность оказывает на физические процессы, происходящие на Земле и в околоземном космическом пространстве – магнитосфере и ионосфере, а также на атмосферные и биологические явления. Изучение Солнца и солнечно-земных связей ведется наземными и космическими средствами наблюдений. При этом за последние годы наиболее значительные результаты достигнуты здесь благодаря космическим исследованиям. Многие виды наблюдений возможны только из космоса и этим определяется незаменимое место космических исследований в физике Солнца и в солнечно-земной физике. Все возрастающее понимание влияния факторов «космической погоды» на геосреду и различные сферы человеческой деятельности определяет практическое значение исследований в этой области. По-прежнему, многие фундаментальные научные проблемы физики самого Солнца, звезд и плазменной астрофизики предстоит решать, наблюдая за Солнцем. Солнечные источники космической погоды являются основными. Они довольно часто нарушают «спокойствие» на Земле и в околоземном космическом пространстве. Достаточно сказать, что в течение 11-летнего цикла солнечной активности на Солнце происходит около 37000 вспышек (по данным за 22 цикл солнечной активности – 1986-1996 гг.). В максимуме солнечного цикла в среднем происходит 1 вспышка в 1-2 часа, в минимуме 1-2 вспышки в день. Другие наиболее мощные проявления солнечной активности – выбросы коронального вещества в среднем происходят 5-10 раз в день в максимуме цикла, и только небольшая их часть распространяется в направлении Земли и вызывает геомагнитные бури. За солнечный цикл на Земле под действием различных солнечных источников (выбросы коронального вещества, вспышки и связанные с ними ударные волны, высокоскоростные потоки солнечного ветра и т.д.) происходит около 500 магнитных бурь, которые влияют на состояние здоровья больных людей и могут проводить к опасным, а в ряде случае и к катастрофическим воздействиям на различные технические системы. Достаточно упомянуть известное событие марта 1989 года, когда на 9 часов штат Квебек (Канада) был обесточен из-за наведенных в линиях электропередач индукционных токов и отключения защитных реле. Во время магнитных бурь в подводных трансатлантических кабелях связи наблюдаются сбои из-за необычно высоких значений напряжения, спутники на низковысотных орбитах изменяют параметры орбит из-за «разбухания» ионосферы и изменения лобового сопротивления, из-за сильных ионосферных возмущений нарушается радиосвязь и работа навигационных систем, наведенные токи в протяженных трубопроводах нарушают антикоррозийную защиту, уменьшая срок их эксплуатации и нанося ощутимый экономический ущерб. Приведенные примеры говорят о глобальности воздействия солнечной активности на Землю и необходимости ее контроля в интересах устойчивого функционирования различных технических систем и народного хозяйства в целом. В ИЗМИРАН функционирует Центр прогнозов геофизической обстановки, который ведет наблюдения за состоянием солнечной активности по наземным и космическим данным и обеспечивает информацией о состоянии магнитного поля Земли и магнитных бурях заинтересованные организации и ведомства. Так, своевременное предупреждение о предстоящей магнитной буре в июле 2000 года позволило парировать ее влияние на российский спутник «Океан-О» и сохранить его на орбите. В этот же период дорогостоящий японский спутник «Аска» был потерян. Центром был обеспечен также оперативный прогноз состояния геомагнитной активности и зависящего от него состояния ионосферы при выполнении ответственной операции по прекращению полета станции «МИР» и затоплению ее в запланированном районе. Солнце, испытывающее 11-летний цикл солнечной активности и порождающее спорадические активные явления (вспышки, выбросы вещества и т.д.), обеспечивает всю энергию для живых организмов на Земле. Солнечная энергия является также основной движущей силой для систем циркуляции атмосферы и океанов и климата Земли. Энергия Солнца поступает в виде излучения, например, видимого свечения, которое необходимо для фотосинтеза растений, и в виде потоков заряженных частиц (см. рис.1). Рис.1. Солнечные излучения, заполняющие солнечную систему и воздействующие различными способами на околоземное космическое пространство. Меняющиеся в результате солнечной активности потоки излучения и заряженных частиц воздействуют на магнитосферу, ионосферу, атмосферу Земли и озоновый слой стратосферы и оказывают постоянное влияние на окружающую среду Земли (см. рис.2). Рис. 2. Влияние космической погоды на технические системы на поверхности Земли и в космосе. Магнитосфера, ионосфера и атмосфера Земли тесно связаны с атмосферой и гелиосферой Солнца (см. рис.3). Рис.3. Иллюстрация связи магнитосферы, ионосферы и атмосферы Земли с атмосферой и гелиосферой Солнца. Во время геомагнитных возмущений в системе магнитосфера-ионосфера возникают сильные токи (см. рис.4), которые воздействуют на наземные системы снабжения электроэнергией (протяженные линии электропередач) и могут вызывать аварии, подобные Квебекской. Рис.4. Токи в системе магнитосфера-ионосфера, обусловленные обтеканием магнитосферы Земли солнечным ветром. Статистическими исследованиями российского ученого Чижевского были заложены основы гелиомедицины – влияния факторов солнечной активности на человека и состояние его здоровья. Такие исследования, хотя и давали результаты на грани статистической достоверности, но послужили толчком для более детального анализа как самих статистических данных, так и возможных механизмов влияния. Кроме непосредственного прямого радиационного воздействия солнечных вспышек на космонавтов, летчиков и пассажиров высотной авиации имеет место влияние магнитных бурь на состояние здоровья больных сердечно-сосудистыми заболеваниями. Исследования, выполненные в ИЗМИРАН в кооперации с медицинскими учреждениями показали, что в периоды магнитных бурь в организме человека происходит увеличение адреналина, в микрокапиллярах происходит изменения характера кровотока – вместо однородного он становится прерывистым, вызывая изменения пульса и кровяного давления. Число госпитализаций тяжело больных сердечно-сосудистыми заболеваниями в эти периоды резко возрастает, и именно этот показатель, а не просто вызовы скорой помощи, как было установлено в последнее время, имеют высокую степень корреляции с магнитными бурями. В настоящее время рассматривается несколько возможных механизмов влияния магнитных бурь на здоровье человека. По-видимому, причиной такого влияния является резонанс магнитных возмущений с биоритмами человека. Давно известно, что одним из чувствительных магнито-реценторов человека являются надпочечники, которые ответственны за выделение адреналина. В первых экспериментах по проверке выделения адреналина во время магнитных бурь, выполненных Т.И.Андроновой, а затем академиком Ф.И.Комаровым и профессором С.И.Рапопортом, было получено подтверждение этой гипотезы. Поскольку выделение адреналина у человека происходит также во время стресса, то и магнитные бури могут рассматриваться как своего рода стрессовое воздействие на организм человека, последствия которого хорошо известны, и они особенно заметны и существенны для больных сердечно-сосудистыми заболеваниями. В настоящее время имеется большое количество данных, свидетельствующих и о других изменениях в организме человека во время магнитных бурь. Большинство работ в этой области выполнено российскими учеными-медиками, а также геофизиками. Максимум текущего 23-го цикла солнечной активности был достигнут в апреле 2000 года, а высокий уровень активности сохраняется в течение 2-3-х лет. Максимум следующего 24-го солнечного цикла ожидается в 2010-2013 годах. Рис.5. Запись чисел Вольфа, характеризующих число пятен на Солнце, для текущего 23-го цикла солнечной активности в сравнении с предыдущими близкими по амплитуде 11-ти летними циклами. Многие проблемы физики Солнца и солнечно-земных связей, представляющие интерес, как для фундаментальной астрофизики, так и для практических целей, остаются до конца неразрешенными и требуют дальнейших научных исследований. Среди этих проблем можно выделить такие, как: происхождение наиболее мощных проявлений солнечной активности – корональных выбросов массы и солнечных вспышек; нагрев солнечной короны и ускорение солнечного ветра; механизм солнечного цикла; глобальная структура гелиосферы и идущих от Солнца возмущений; прогноз геоэффективности солнечных явлений (солнечной обусловленности околоземных и земных процессов). На решение этих и многих других проблем направлены действующие и разрабатываемые космические проекты раздела фундаментальных космических исследований Федеральной космической программы России. Программа КОРОНАС и проект КОРОНАС-ФДля исследования Солнца и солнечно-земных связей на разных фазах 11-летнего солнечного цикла ИЗМИРАНом разработана и успешно осуществляется международная программа КОРОНАС (Комплексные ОРбитальные Околоземные Наблюдения Активности Солнца). В рамках этой программы первый спутник КОРОНАС-И (запущен в 1994 году) наблюдал Солнце вблизи минимума его активности. Второй спутник КОРОНАС-Ф, запущенный 31 июля 2001 г., исследует солнечную активность вблизи максимума текущего 23-го цикла. Орбита спутника КОРОНАС-Ф (наклонение орбиты – 82,49°, минимальное удаление от поверхности Земли – 500,9 км, максимальное удаление от поверхности Земли – 548,5 км, период обращения 94,859 мин.) обеспечивает периодически повторяющиеся периоды непрерывных наблюдений за Солнцем длительностью приблизительно 20 суток, что особенно важно для патрулирования солнечных явлений и вспышек, для регистрации глобальных колебаний Солнца. Основными научными задачами проекта КОРОНАС-Ф являются наблюдения глобальных колебаний Солнца и изучение на их основе сейсмологии его недр и внутреннего строения, комплексные исследования мощных динамических процессов активного Солнца (активные области, вспышки, выбросы плазмы) в широком диапазоне длин волн от оптики до гамма, изучение солнечных космических лучей, ускоренных во время активных явлений на Солнце, условий их выхода, распространения в межпланетном магнитном поле и воздействия на магнитосферу Земли. Каталог: uploads -> media media -> Актуальные проблемы автомобильного транспорта media -> Вопросы для самопроверки media -> Андрюшенко Михаил Трофимович, доктор философских наук, профессор кафедры философии и религиоведения Владимирского государственного университета, Владимир, Россия Введение. Проблема, которой посвящена статья media -> Программа тематического усовершенствования «основы кольпоскопии. Заболевания шейки матки» 36 часов 23. 03. 2015 27. 03. 2015 media -> Тестовые задания для самоподготовки, контроля media -> Beровања и обичаји у Срба media -> Тесты 2 уровня для ординаторов по специальности media -> Кровотечение в последовом периоде. Алгоритм ведения роженицы media -> Основные принципы диспансеризации кардиологических больных: группы риска media -> Вопросы к экзамену по общей и медицинской радиобиологии для отделения биохимии 4 курса (фгос) Скачать 120.5 Kb. Поделитесь с Вашими друзьями:
|