XXII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Влияние активности Солнца на геологическую активность Земли
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Цель и задачи:
-
Цель исследовательского проекта состоит в том, чтобы подтвердить или опровергнуть гипотезу о влиянии активности солнца на геологию Земли.
-
Задачи: Собрать материал о Солнечной и Земной активности из различных открытых источников.
-
Организовать наблюдения Солнца в телескоп Coronado.
-
Построить графики активности Солнца и Земли.
-
Соотнести эти графики между собой, обнаружить закономерности.
-
Сделать инсталляцию- эксперимент, иллюстрирующий взаимодействия Солнца и Земли.
-
Сделать выводы.
1.Основная часть.
Проблема : Предсказание активных тектонических процессов на Земле.
Гипотеза: активность солнца влияет на геологию Земли. Отслеживая активность Солнца, можно предположить землетрясения и предупредить людей.
Актуальность.
В том, что наша планета переживает очередной пик вулканической и тектонической активности, уже не сомневаются даже скептики. Действительно, второй год подряд эти огнедышащие монстры дают о себе знать в самых разных регионах Земли. При этом оживают даже, казалось бы, навеки уснувшие вулканы, и, кроме того, ученые ожидают появления новых, причем в таких местах, где их прежде не было.
Сейчас ученые часто говорят о том, что вулканизм — это процесс, который могут запускать не только земные, но и космические причины, а, точнее говоря, взаимодействие нашей планеты с разными объектами из Космоса. Началось все с того, что во второй половине XIX века геолог E. Клюге и его коллеги подметили ритмичность извержений. Согласно их наблюдениям, вулканы просыпаются вовсе не "вдруг", а в этом есть определенная закономерность. То есть, имеет смысл говорить о неких циклах вулканической активности.
В наше время исследования В. М. Федорова показали, что их поведение определяется воздействием магнитных полей Солнца. Кроме того, работа В. А. Широкова позволила установить зависимость сильных вулканических извержений от всплесков солнечной активности.
Ход исследовательского проекта.
-
Для нашего проекта мы собирали данные с разных обсерваторий :
-
Космическая обсерватория SOHO об активности солнца,
-
данные программы Stellarium о солнечных пятнах,
-
произвели собственные наблюдения в телескоп.
-
Так же собрали данные о землетрясениях из «Монитора землетрясений».
-
Выбрали временной диапазон исследования(сентябрь-ноябрь 2023)
-
На основе собранных данных мы начали построение графиков Активности Земли и Солнца.
-
Чтобы облегчить работу с данными мы взяли определенный,
отдельный регион Земли (Индонезия).
(Там проявляется достаточная вулканическая активность).
1.2.Теоретическое обоснование.
Активность Солнца
Солнечная активность – это явления и процессы, которые происходят на Солнце и проявляются в изменениях его поверхности и излучении. Эти явления включают солнечные пятна, солнечные вспышки и солнечные циклы. Солнечная активность имеет значительное влияние на нашу планету, включая климат, коммуникации и электромагнитные поля.
На Солнце есть активные области — пятна, — излучающие наиболее мощные магнитные поля. Вне этих типов поверхности магнитное поле слабое, так называемое фоновое.
Количество пятен на Солнце может возрастать или падать, из-за чего меняется и активность светила. За усиление и поддержание магнитных полей на Солнце отвечает так называемое электромагнитное динамо. Принцип этого явления схож с работой динамо-машины: сила магнитных полей напрямую зависит от скорости движения плазмы внутри звезды.
Солнечные пятна – это темные пятна на поверхности Солнца, которые образуются из-за магнитных полей. Они представляют собой области сниженной температуры и являются маркером солнечной активности. Солнечные пятна могут иметь различные размеры и формы, и их количество на Солнце меняется со временем в циклическом порядке.
Солнечные пятна имеют характерные черты: темная центральная область, называемая углублением, и светлая область вокруг, называемая пенумбой. Углубление представляет собой область сильного магнитного поля, где температура ниже, чем в окружающих областях. Пенумба – это область более слабого магнитного поля, где температура ближе к нормальной для Солнца. Они являются индикатором солнечной активности. Их количество меняется со временем и подчиняется циклическим закономерностям - солнечным циклам.
Солнечные пятна имеют важное значение для нашего понимания солнечной активности и ее влияния на Землю. Изучение солнечных пятен позволяет нам отслеживать и прогнозировать солнечную активность, что важно для многих областей, включая астрономию, космическую погоду и коммуникации.
Солнечный минимум
Во время солнечного минимума активность на Солнце находится на самом низком уровне. На поверхности Солнца почти отсутствуют солнечные пятна, и солнечная активность, такая как солнечные вспышки и солнечные ветры, сильно снижается. В это время количество космических лучей, достигающих Земли, увеличивается, что может влиять на климат, геологическую активность и радиационные условия в околоземном пространстве.
Солнечный максимум
Солнечный максимум – это период наивысшей активности на Солнце. В это время на поверхности Солнца появляются множество солнечных пятен, которые являются областями повышенной магнитной активности. Солнечные пятна могут быть различных размеров и форм, и они свидетельствуют о наличии магнитных полей на Солнце.
Во время солнечного максимума возникает большое количество солнечных вспышек и выбросов, которые могут иметь влияние на Землю. Солнечные вспышки – это внезапные и кратковременные вспышки яркости на Солнце, которые высвобождают огромное количество энергии. Они могут вызывать радиоинтерференцию и повреждать спутники и электронику на Земле. Солнечные выбросы – это выбросы плазмы и заряженных частиц из короны Солнца, которые могут вызывать сильные геомагнитные бури на Земле.
Активность Земли
Тектоническая активность Земли, как известно, связана с движениями земных масс и плавлением земного вещества. Проявляется эта активность в магматических внедрениях глубинного вещества в земную кору (например, в океанических зонах Земли), в деформациях земной коры (например, в горных поясах Земли), во вторичном переплавлении пород (например, в зонах сдвига плит), при землетрясениях и во многих других случаях движения земного вещества.
Тектоника плит- постоянное движение относительно целостных блоков- литосферных плит относительно друг друга.
При расхождении литосферных плит на суше образуются разломы. В океанах в зонах разломов поднимаются мощные потоки магмы, которая, застывая, наращивает края литосферных плит. Так, например, расширяется ложе Атлантического океана. На границах литосферных плит часто происходят землетрясения и извержения вулканов.
Магнитное поле Земли или геомагнитное поле — это гигантское магнитное силовое поле, окружающее нашу планету. По мнению учёных, магнитное поле играет важнейшую роль в том, чтобы Земля была пригодной для жизни. Оно защищает её на дальних подступах от вредоносных воздействий солнечного ветра и космического излучения. Основной источник магнитного поля находится внутри Земли – в ядре. В некотором упрощении можно сказать, что земной шар представляет собой полосовой магнит с осью, направленной приблизительно с севера на юг.
Влияние Солнечной активности на Землю
Солнечный цикл и его активность могут оказывать влияние на Землю и ее окружающую среду.
Одним из важных циклов Солнечной активности является 11-летний солнечный цикл, или цикл Шваба, который отмечает периоды максимального и минимального количества солнечных пятен.
Все это говорит о том, что, вулканы проявляют высокую чувствительность к любым внешним возмущениям, которые возникают в результате деятельности Солнца, а также других звезд и даже планет. Статистика, учитывающая сроки начала извержений в период с 1960г. по 2009 г. говорит о том, что, видимо, само вращение Солнца вокруг своей оси (а, судя по наблюдениям за солнечными пятнами, его период равен около 27 суток) генерирует короткопериодические колебания вулканической активности.
Интересно, что максимум этой активности наступает за один-два дня до момента прохождения центрального меридиана нашей звезды.
2. Практическая часть.
2.1.Описание технологий , методов и оборудования.
Как собирались данные.
В течении Сентября-Октября-Ноября месяца 2023 года я каждый день снимал информацию о Солнечной и Земной активности, используя данные обсерватории (SOHO), программы Stellarium и Монитора Землетрясений.
Так-же проводили наблюдения в телескоп. Двумя способами:
В солнечный телескоп Coronado (который позволяет увидеть не только солнечные пятна, но и протуберанцы, а также поверхностную структуру Солнца-гранулы.)
И в обычный телескоп с использованием солнечного фильтра.
Описание результатов проекта:
2.2.Активность Солнца.
-
Собрали данные Солнечной активности (количество пятен и групп пятен) в течении Сентября-Октября-Ноября месяца 2023.
-
Рассчитали число Вольфа для каждого случая.W = 10g + f, где f – число всех существующих на данный момент пятен, а g – число групп.
-
Составили график солнечной активности за данный период.
-
Горизонтальная шкала - количество дней ( 50)
-
Вертикальная шкала - активность Солнца в числах Вольфа.
2.3.Активность Земли.
-
Собрали данные о геологической активности Земли (землетрясения и извержения вулканов в районе Индонезии) за период сентябрь-ноябрь 2023.
-
Составили график этой активности.
-
Горизонтальная шкала- количество дней ( 50)
-
Вертикальная шкала- количество землетрясений ( от 10- 250)
2.4. Вывод: При сопоставлении этих графиков видна корреляция всплесков активности с задержкой на 2 дня, что позволяет делать предупреждение землетрясений, зависящих от солнечной активности.
2.5.Эксперимент- инсталляция.
-
Мы сделали инсталляцию процесса воздействия магнитосферы Солнца на тектонические плиты Земли.
-
Для этого мы создали макет тектонических плит Земли и приклеили к ним пенопласт для плавучести.
-
Взяли емкость с водой, поместили на дно магнит и разместили наши «тектонические плиты». Магнит иллюстрирует ядро Земли.
-
Другим магнитом снаружи ёмкости мы создаем возмущения магнитосферы Земли, а также колебание её «ядра».
-
В результате жидкость (магма Земли) в ёмкости пришла в движение и стала колебать «тектонические плиты».
Мы считаем, что подобный эксперимент достаточно хорошо и наглядно показывает некоторые реальные процессы взаимодействия Земли и Солнца.
3.Выводы исследовательского проекта:
Считаем, что наша гипотеза о влиянии Солнечной активности на тектонику Земли - подтверждена. Исследования в этой области знаний имеет большое практическое значение на предсказание «активностей» Земли.
4.Выгодополучатели проекта:
«Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды», которая занимается подобными исследованиями.
5.Перспектива развития проекта:
Мы хотели бы изучить влияние Солнечной активности на магнитосферу и техносферу Земли.
6.Используемая литература.
Витинский Ю.И.: Солнечная активность.: -М.: Наука, 1983
Под ред. В.Д. Кузнецова: Солнечно-земная физика.: - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2009
Чижевский А. Л.: Земное эхо солнечных бурь.: -М.: Мысль, 1976
Косыгин Ю.А.: Тектоника.: -М.: Недра, 1983
Косыгин Ю.А.: Основы тектоники.: -М.: Недра, 1974
Косыгин Ю.А.: Тектоника. Издание 3.: -М.: Недра, 1988
Мирошниченко Л.И.: Солнечная активность и Земля.: - М.: Наука, 1981
7.Приложения:
Вычисления чисел Вольфа.
Наблюдения в телескоп Coronado
Астрофото в телескоп Coronado
Инсталляция- эксперимент «Тектоника плит и магнитное воздействие Солнца».