II Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

ЭТИ ЗАГАДОЧНЫЕ «ТЕМНЫЕ ПЯТНА»

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Урсаки К.И. 1

---

1

Сатурнова Я.В. 1

---

1

Работа в формате PDF

511.3 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Природа Солнца и его значение для нашей жизни - неисчерпаемая тема. О его воздействии на Землю люди догадывались еще в глубокой древности, в результате чего рождались легенды и мифы, в которых Солнце играло главную роль. Оно обожествлялось во многих религиях. Исследование Солнца - особый раздел астрофизики со своей инструментальной базой, со своими методами. Роль получаемых результатов исключительна, как для астрофизики (понимание природы единственной звезды, находящейся так близко), так и для геофизики (основа огромного числа космических воздействий). Постоянный интерес к Солнцу проявляют астрономы, врачи, метеорологи, связисты, навигаторы и другие специалисты, профессиональная деятельность которых сильно зависит от степени активности нашего дневного светила, на котором бывают «темные пятна».

Ученных всего мира волнует солнечная активность. Почему?

Ответ заключается в том, что наше дневное светило оказывает огромное влияние на землю и на земную жизнь.

Эмпирическая связь между активностью на Солнце и самыми разнообразными процессами, включая социальные, выявлена уже давно и была систематизирована выдающимся советским ученым Александром Чижевским, однако ее механизмы по-прежнему остаются неясными. Успехи отдельных людей и перепады погоды, рост числа самоубийств, авиационные катастрофы и другие процессы каким-то образом связаны с солнечной активностью, и понимание природы таких воздействий становится насущной задачей современной науки.

На сегодняшний день ученые обозначили противоречие между уровнем развития цивилизации и влиянием Солнца на жизненные процессы. Отсюда возникает проблема отрицания зависимости происходящих на Земле событий от циклов Солнечной активности.

На уроках астрофизики мы изучали различные методы определения солнечной активности и поэтому, в своей работе я решил исследовать влияние Солнца на некоторые аспекты жизни учащихся моей школы и жителей города Мончегорска.

Основными проблемными вопросами являются: Как зависит погода от Солнечной активности? Оказывает ли влияние Солнце на здоровье людей и их интеллектуальные способности?

Объект исследования: Солнце

Предмет исследования: Солнечная активность

Цель исследования: выяснить влияние солнечной активности на жизненные процессы на Земле.

В качестве гипотезы было выдвинуто предположение о том, что существует непосредственная связь между солнечной активностью, климатом на Земле,состоянием здоровья людей и их интеллектом.

В соответствии с целью и гипотезой были поставлены следующие задачи для исследования:

1.Рассмотреть исторический аспект исследуемого вопроса.

2.Изучить теорию солнечной активности.

3.Провести анализ литературы по теме.

4.Проанализировать статистические данные температуры в г. Мончегорске, данные о количестве сердечных и острых респираторных вирусных заболеваний ,а также случаев травматизма среди учащихся моей школы за несколько лет.

5. Найти взаимосвязи между циклами солнечной активности и уровнем развития интеллекта людей.

Теоретическая значимость исследования заключается в обобщении знаний о солнечной активности.

Практическая значимость исследования заключается в определении зависимости некоторых аспектов жизни человека от циклов солнечной активности, что может помочь ученым, агрономам, педагогам и другим людям в проектировании и прогнозировании своих действий.

Методы исследования: обработка статистических данных.

1. Что же такое солнечная активность?

Солнечная активность — совокупность физических изменений, которые происходят на Внешние проявления солнечной активности — солнечные пятна, факелы, флоккулы, протуберанцы и т.п.. Принято считать, что нормальный период солнечного цикла — одиннадцать лет. В течение этого периода количество так называемых «пятен» на Солнце то увеличивается, то уменьшается; соответственно влияние на здоровье человеческого организма и на определенные природные процессы то растет, то падает.

Солнечная активность подчинена нескольким циклам, накладываемых друг на друга, — одиннадцатилетнего, тридцатипятилетнего, шестидесятилетнего и еще большим. По мнению ученых, новый цикл Солнца начался в конце 2008 в начале 2009 года. Интенсивность солнечного цикла измеряется максимальным числом солнечных пятен — чем их больше, тем выше вероятность того, что будут происходить сильные солнечные вспышки и выбросы солнечного вещества. Эта энергия распространяется во всех направлениях, частично попадая в атмосферу Земли. Расстояние от Солнца до Земли электромагнитное излучение преодолевает за 8 минут, за десятки минут поверхности земли достигают наиболее энергичные частицы, а вся плазменная облако — за десятки часов, иногда и быстрее.

2. История изучения солнечной активности

Наиболее изученный вид солнечной активности — изменение числа солнечных пятен. Первые сообщения о пятнах на Солнце относятся к наблюдениям 800 г. до н. э. в Китае, первые рисунки относятся к 1128 г. В 1610 г. астрономы начали использовать телескоп для наблюдения Солнца. Первоначальные исследования фокусировались на природе пятен и их поведении. Несмотря на то, что физическая природа пятен оставалась неясной вплоть до XX века, наблюдения продолжались. В XV и XVI вв. исследования были затруднены по причине их малого количества, что сейчас рассматривается как продолжительный период низкой солнечной активности, называемый минимумом Маундера. К XIX веку уже имелся достаточно продолжительный ряд наблюдений числа пятен, чтобы определить периодические циклы в активности Солнца.

Впервые вспышки на Солнце заметил Г. Галилей в 1610-1611 гг , но несмотря на важность этого явления, регистрация солнечных пятен проводилась с перерывами. В 1843 году немецкий астроном-любитель Генрих Швабе из Десаи в результате многолетних наблюдений за появлением пятен на Солнце подтвердил давно существующее предсказания о регулярности флуктации. Причем Г. Швабе доказал, что число пятен на диске изменяется циклически, достигая максимума примерно через 11 лет. В середине XIX века сотрудник Цюрихской обсерватории Рудольф Вольф установил, что средний период цикла равен 11,2 года. Кроме того, он предложил меру количества пятен Солнца, согласно которой каждое пятно принимается за 1, а группа — за 10 в день, что позже было принято за астрономическую меру — число Вольфа (W). До этого, правда, следует добавить, что циклы со временем меняются. Так за последние 200 лет они были равны 11,2, а за 50 лет — 10,5 лет. С интервалом примерно 11,5 лет на Солнце количество темных пятен увеличивается в 10 и более раз. Причем эти вспышки постепенно приобретают своего максимума. Затем активность идет на спад. И через 7 лет приобретает своего минимума. После этого снова число пятен постепенно растет и через 4 года приобретает 11 — летнего максимума.

3. Определение солнечной активности по числу Вольфа с помощью фотографий Солнца.

Статистика солнечных пятен сводится к подсчёту числа групп пятен g и числа всех пятен f, включая в группы и одиночные пятна. По результатам подсчёта число Вольфа вычисляется по формуле:

Ŵ = 10 g + f

Если среднее число Вольфа превышает 200 единиц, а среднее количество групп пятен было больше 10, то такие параметры соответствуют максимуму пятнообразовательной деятельности Солнца и максимальной солнечной активности.

С помощью фотографий (Приложение 1) и указанной методики, определим число Вольфа за период с 2010 по 2016 год. 2014 год стал пиком солнечной активности прошлого цикла.

Число Вольфа определяется каждый месяц в результате наблюдений за Солнцем различными обсерваториями, затем определяется среднее арифметическое значение за год.

Видно из таблицы статистические данные незначительно отличаются от данных астронома-любителя.

Теперь для удобства сравнения построим график зависимости числа Вольфа от года наблюдения.

4.Влияние солнца на погоду

Связь изменений солнечной активности и климата Земли исследуется, начиная с 1900 года. До сих пор ученые так и не пришли к общему мнению, каким образом солнечная активность влияет на земной климат. Существуют разные гипотезы. Наиболее обоснованными выглядят две. Первая связывает перемены климата с изменением общего потока солнечного излучения. Вторая использует для объяснения эффект изменения величины облачности в земной атмосфере (а, следовательно, и ее отражательной способности для падающего излучения). При этом работает так называемый кондиционный механизм. За счет поступающих заряженных частиц в ионосфере Земли на высоте 10 километров происходит дополнительная ионизация. Это приводит к конденсации водяного пара. Меняются облачность, направление воздушных потоков, а, следовательно, и климат.

Рассмотрим связь между солнечной активностью и изменениями максимальной и минимальной температуры, которая была измерена в г. Мончегорске в период с 2010-по 2016 год (Приложение 2. Таблица1. Диаграмма 1 и 2)

Даже астроному-любителю видно, что определенная связь существует. В 2014 году наблюдался пик солнечной активности и минимальная температура за 6 лет.

Естественно, проводились и проводятся серии наблюдений с космических орбитальных телескопов. Ученые надеются, что эти измерения позволят ответить на вопрос, оказывают ли изменения солнечной активности долгосрочное воздействие на Землю — скажем, содействуют ли они глобальному потеплению на нашей планете.

5. Влияние солнечной активности на людей

Основоположник гелиобиологии А.Л. Чижевский на большом экспериментальном материале и на основе данных медицинской статистики установил непосредственную связь между изменением условий в космосе и состоянию здоровья людей. Он доказал, что солнечная активность и магнитные бури, которые ее сопровождают, активно влияют на здоровье людей. Конечно, не каждый человек может испытывать это влияние, но часть чувствительных людей и подавляющее большинство больных людей очень восприимчивы к этим воздействиям. Современные исследования также подтверждают идеи Чижевского.

Исследуем влияние солнечной активности на учащихся моей школы. Для этого проследим количество заболеваний сердечно - сосудистой системы среди учащихся за период с 2010 по 2016 год и совместим с составленным мной графиком изменения солнечной активности (число Вольфа) (Приложение 2. Таблица 2. Диаграмма 3)

К сожалению, в представленном графическом материале мы зависимости не увидели.

Продолжая исследование, мы проследили зависимость между случаями травматизма в школе и солнечной активностью. (Приложение 2. Таблица 3. Диаграмма 4)

Как видно из графика максимальное количество случаев наблюдалось в те годы, когда солнечная активность была максимальная. Именно в это время ослаблялось внимание, проявлялась заторможенность, медлительность, ухудшалась сообразительность, нарушалась быстрота реакции ребенка, что приводило к травме, полученной в результате падения.

Подобные исследования проводил японский ученый Ш. Масамура, исследуя случаи дорожных происшествий в 10 городах Японии с 1 по 15 июля 1966 года. Зависимость у него получилась аналогичная: максимальное количество происшествий на дороге соответствовало максимуму солнечной активности.

Интересные результаты дали сравнение количества заболеваний ОРВИ учащихся нашей школы и солнечной активностью. (Приложение 2. Таблица 4. Диаграмма 5)

Прослеживается очевидная зависимость.

Таким образом, я пришел к выводу, что в нашей школе подтверждается закономерность повышения количества отдельных болезней в период увеличения солнечной активности, выявленная французским врачом М. Фором. Однако необходимо отметить, что влияние солнечной активности на жизнь на Земле изучено неполно, и изменения изученных показателей заболеваемости могут быть вызваны другими факторами.

6. Влияние солнца на интеллект человека

В журнале "Наука и религия" N10, 1989 г. была опубликована статья Е.Виноградова "Когда рождаются гении?". В ней автор сопоставляет даты рождений людей, удостоившихся попасть в БСЭ, с солнечной активностью, и делает вывод о том, что большая часть из них рождены в год спокойного Солнца.

Я решил проверить правильность этого вывода, используя в качестве объектов исследования выпускников нашей школы. Критерием хороших умственных способностей были приняты оценки в аттестате зрелости.

Методика исследования следующая. Выписывал из книг выдачи аттестатов количество учащихся, окончивших школу на «хорошо» и «отлично» и подсчитывали процент качества знаний от общего числа выпускников. (Приложение 2. Таблица 5, 6,7)

Диаграмма 6

Диаграмма 7

Диаграмма 8

Качество знаний выпускников 9-х классов по предметам естественно-математического цикла

Из анализа графиков видно, что наибольшее количество умников рождается в годы максимальной солнечной активности.

7.Выводы

Проанализировав статистические данные и проведя исследования по интересовавшим вопросам, были сделаны следующие выводы:

1.Цикл активности солнечных пятен имеет прямое отношение к климату на Земле. Во время сильных вспышек на Солнце на Земле происходят ураганы, смерчи, наводнения и др.

2. Солнечная активность провоцирует развитие и обострения некоторых болезней у человека.

3. Наибольшее количество «умников» рождается в годы максимальной солнечной активности.

Таким образом, предложенный метод можно с успехом использовать для статистической обработки многих других закономерностей.

Данную информацию можно использовать для прогнозирования успеваемости и управления процесса обучения и воспитания, а также для планирования семьи, для изучения влияния ДТП (дорожно-транспортных происшествий) на работу ДПС (дорожно-патрульной службы), влияния преступности на прокуратуру, стихийных бедствий на МЧС и многое другое. Можно прогнозировать урожайность различных сельскохозяйственных культур, развитие науки и технического прогресса, сложных операция и много другого.

Заключение

Солнечная активность и вообще космические факторы определяют общую тенденцию развития общества. Солнце влияет на психическую активность больших групп людей, их социальную возбудимость. При изменении активности Солнца могут возникать погодно-климатические аномалии. И конечно, нужно учитывать изменения солнечной активности больным людям и представителям тех профессий, которые отвечают за жизнь людей (водители, летчики, машинисты поездов и т.д.).

Главное же для людей, живущих на планете Земля найти методику противодействия негативным воздействиям Солнца, центральной и единственной звезды нашей солнечной системы.

Источники информации

1. Е.Виноградова "Когда рождаются гении?", "Наука и религия" N10, 1989 г.

2. А. Левин «Пятнистые бугры», Популярная механика, №3,2008

3. Е.П.Левитан “Астрономия”, 11 класс, М-Просвещение,2004

4.В. Комаров «Час звездочета», Москва, 2006г. 5. Ю.А. Солонский, Е. Д. Хилов; «Солнце - загадки и открытия»,Ленинград 1989г. 6.Ю.И. Витинский, «Солнечная активность», М-«Наука» 1983г.

7.Статистические данные и фотографии солнца http://www.tesis.lebedev.ru/active_areas.html?m=7&y=2010

8.Количество тёмных пятен на солнце http://tesis.lebedev.ru

Приложение 1

2010 г 2011 г

2012 г 20013 г

2014 г 2015 г

2016

Приложение 2

Таблица1

Диаграмма 1

Диаграмма 2

Таблица 2

Диаграмма 3

Таблица 3

Диаграмма 4

Таблица 4

Диаграмма 5

Таблица 5

Таблица 6

Таблица 7