Приглашаем посетить сайт
СОЛНЕЧНО-ЗЕМНЫЕ СВЯЗИ
СОЛНЕЧНО-ЗЕМНЫЕ СВЯЗИ - система прямых или опосредованных физ. <связей между процессами на Солнце и Земле.
Влияние Солнца на Землю многогранно и неоднозначно (обратное влияниеЗемли на Солнце ничтожно мало). Прежде всего Земля непрерывно получаетот Солнца почти неизменный поток энергии (см. Солнечная постоянная), обеспечивающий наблюдаемый уровень освещённости и ср. темп-ру её поверхности(см. Тепловой баланс Земли). Кроме того, Земля подвергается комбиниров. <воздействию излучений от нестационарных солнечных процессов (солнечныхвозмущений) - проявлений солнечной активности. Хотя не все звеньяцепочки С.-з. с. (рис. 1) одинаково изучены, в общих чертах качественнаякартина С.-з. с. представляется ясной.
Рис. 1. Схема солнечно-земных связей.
В переносе энергии солнечных возмущений участвует вся среда между Солнцеми Землёй. Большую роль играет межпланетное магн. поле, к-рое регулируетпотоки космических лучей галактич. и солнечного (вспышечного) происхождения, <а также определяет особенности взаимодействия солнечного ветра с магнитосферой Земли. Солнечные возмущения воздействуют гл. обр. <на самые внеш. оболочки Земли - магнитосферу и ионосферу (см. Атмосфераверхняя). Это воздействие не сводится только к изменению потоков энергии, <поступающих к Земле в том или ином диапазоне. Оно является также спусковыммеханизмом, вызывающим перераспределение накопленной в оболочках Землиэнергии. Перераспределение может происходить плавно либо скачкообразно(триггерный механизм).
Влияние Солнца на Землю наиболее отчётливо проявляется после вспышкина Солнце. Эл.-магн. излучение вспышки в УФ- и рентг. диапазонах вызываетдополнит. ионизацию верхних слоев ионосферы, что приводит к кратковрем. <ухудшению (или даже полному прекращению) радиосвязи на освещённой сторонеЗемли (десятки минут). Ускоренные во вспышке частицы, вторгаясь в ниж. <ионосферу и стратосферу полярных широт, вызывают длит. ухудшение КВ-радиосвязи(десятки часов) и способствуют опустошению озонного слоя (в отд. случаяхдо 10-20%, рис. 2). Потоки солнечных космич. лучей от мощных вспышек представляютсобой один из гл. источников радиац. опасности для экипажей и оборудованиякосмич. аппаратов. Кроме того, вспышка генерирует мощную ударную волнуи выбрасывает в межпланетное пространство облако плазмы. Спустя 1,5-2 сутони достигают Земли и вызывают магн. бурю (см. Магнитные вариации), усиление полярных сияний, возмущения ионосферы, понижение интенсивностигалактич. космич. лучей и т. д. В результате флуктуации мощности солнечноговетра в магнитосфере и ионосфере генерируется широкий спектр эл.-магн. <волн с частотами 0,001-10,0 Гц, к-рые доходят до поверхности Земли. Вовремя магн. бурь интенсивность этого излучения возрастает в 10-100 раз(рис. 3). Магнитосферные и ионосферные вариации (см., напр., Земноймагнетизм )влияют не только на средства магн. навигации и радиосвязи, <но и на кабельную связь (телекс и телефон), работу линий электропередач, <нефте- и газопроводов и т. п.
Рис. 2. Уменьшение содержания озона в стратосфере Северного полушарияЗемли под влиянием солнечных космических лучей после вспышки 4 августа1972. Сплошные кривые - данные наблюдений в интервале широт 75-80°N через8 и 19 суток после вспышки; штриховая линия - расчётное содержание озоначерез 28 суток после вспышки (в %, относительно предвспышечного уровня).
Рис. 3. Спектр электромагнитного поля на поверхности Земли. По вертикальнойоси - напряжённость электрического поля Е, по горизонтальной - частотаколебаний (Гц). Стрелками отмечены частоты, на которых наблюдаются короткопериодическиеколебания геомагнитного поля, вызванные изменением солнечной активности, <и соответствующие им периоды. Цифрами I - III отмечены окна прозрачностидля электромагнитных волн в атмосфере Земли.
В климатологии и метеорологии получены доказательства статистич. связимежду частотой засух и 22-летним солнечным циклом, изменением приземногодавления и мощностью солнечного ветра, поведением др. метеопараметров иуровнем геомагн. возмущённости в целом (солнечно-тропосферные связи). Этиэффекты географически обусловлены (горы, граница суша - океан и т. п.)и связаны с распределением аномалий геомагн. поля, с областями неустойчивостиатмосферы.
Статистически установлена циклич. связь (рис. 4) между уровнем солнечнойи геомагн. активности и ходом ряда процессов в биосфере Земли - динамикойпопуляций животных, эпидемий, эпизоотии и т. п. (солнечно-биосферные связи).Показано также, что колебания геомагн. ноля могут вызывать ответную реакциюцентральной нервной, эндокринной, сердечно-сосудистой и кроветворной системчеловека, влиять на его общее состояние. Наиб. вероятной причиной такойреакции являются НЧ-колебания эл.-магн. поля Земли.
Рис. 4. Сопоставление периодов некоторых биологических макроритмовс основными гармониками солнечной активности (СА) и магнитной возмущённости(MB).
Электрич. состояние атмосферы также сильно меняется во времени и пространстве(в частности, под действием космич. лучей), причём осн. изменения в цепи атмосферного электричества между ионосферой и поверхностью Землипроисходят, по-видимому, на высотах стратосферы и в тропосфере. Из-за близостиэтих оболочек к поверхности Земли роль атм. электричества очень важна (особеннов солнечно-тропосферных и солнечно-биосферных связях). Однако в нек-рыхслучаях (напр., в крупных городах и промышленных районах) связь между геомагн. <колебаниями, электрич. состоянием атмосферы и биол. процессами может бытьзатушёвана влиянием мощных эл.-магн. полей искусств. происхождения.
Триггерный (спусковой) механизм имеет особое значение для процессовв атмосфере Земли. Показано, в частности, что при вхождении Земли в усиленныйпоток солнечного ветра заметно меняется картина распределения приземногодавления, растёт нестабильность тропосферы и изменяется интенсивность циркуляции, <причём совокупность свойств этих явлений указывает на триггерный механизмих происхождения. Не исключено, что и др. атм. процессы (ураганы, циклоныи т. п.) на нек-рых этапах их формирования и развития подвержены слабымэнергетич. воздействиям, обусловленным возмущениями в солнечном ветре имагнитосфере.
В изучении механизмов С.-з. с. важное место занимает лаб. моделированиетаких процессов, как солнечная вспышка (пересоединение магн. полой в плазмеи ускорение частиц) или обтекание магнитосферы Земли солнечным ветром. <Не меньший интерес представляют активные эксперименты в магнитосфере иионосфере по моделированию эффектов, вызываемых солнечной активностью:нагрев ионосферы мощным радиоизлучением от наземного передатчика, инжекцияэлектронных или ионных пучков с борта ИСЗ, выброс с борта ракет химическиактивных веществ, резко изменяющих электронную концентрацию в данной областиионосферы, и т. д. Гл. преимущество лабораторных и натурных экспериментов- возможность контролировать нек-рые нач. условия и параметры.
Изучение С.-з. с. не только является фундам. науч. проблемой, но и имеетбольшое прикладное значение. В частности, доказана возможность создатьискусственный радиац. пояс Земли, изменять свойства ионосферы и генерироватьэл.-магн. НЧ-излучение над заданным районом. Диагностика и прогноз радиац. <обстановки в космосе, магнитосферных и ионосферных возмущений крайне необходимыдля решения практич. задач в области космонавтики и радиосвязи, транспорта, <энергетики и нефтегазовой пром-сти, метеорологии и климатологии, сельскогохозяйства, биологии и медицины. Выяснилась связь солнечно-земной физикис глобальными экологич. проблемами и долговрем. изменениями в окружающейсреде.
Лит.: Витинский Ю. И., Солнечная активность, 2 изд., М., 1983;Чижевский А. Л., Земное эхо солнечных бурь, 2 изд., М., 1976; Акасофу С.-И.,Чепмен С., Солнечно-земная физика, пер. с англ., ч. 1-2, М., 1974-75; ВитинскийЮ. И., Оль А. И., Сазонов Б. И., Солнце и атмосфера Земли, Л., 1976; ГордиецБ. Ф., М а р к о в М. Н., Ш е л е п и н Л. А., Солнечная активность и Земля, <М., 1980; Мирошниченко Л. И., Солнечная активность и Земля, М., 1981; СидякинВ. Г. и др., Космическая экология, К., 1985; Комаров Ф. И. и др., Гелиогеофизическиефакторы и их воздействие на циклические процессы в биосфере, М., 1989. Л. И. Мирошниченко.