Jednym z głównych obiektów współczesnych badań astronomicznych jest Słońce – najbliższa nam gwiazda, nasze światło dzienne, które bezpośrednio wpływa na istnienie życia na Ziemi

Kiedyś wielki rosyjski naukowiec KA Timiryazev powiedział, że człowiek ma prawo nazywać siebie synem Słońca. I rzeczywiście, całe nasze życie jest ściśle związane z energią słoneczną. Używamy go dosłownie na każdym kroku – nie tylko smażąc, ale także jemy, spalamy paliwo, ponieważ zarówno w paliwach mineralnych, jak iw jedzeniu skoncentrowana jest przetworzona energia naszego światła dziennego.

Co ciekawe, ludzie już od czasów starożytnych rozumieli swoją zależność od słońca. Nie znali natury światła dziennego, nie mieli najmniejszego pojęcia o schematach zjawisk na nim zachodzących, ale na podstawie swoich praktycznych doświadczeń zrozumieli, że bez Słońca nie może być życia. Nic dziwnego, że czcili Słońce, modlili się do niego, składali ofiary – Słońce było jednym z pierwszych i najpotężniejszych bóstw.

Badanie Słońca i wizji. Badanie Słońca jest jednym z głównych zadań współczesnej astrofizyki. Tłumaczy się to z jednej strony ścisłym związkiem, jaki istnieje między aktywnością Słońca a procesami ziemskimi, z drugiej zaś faktem, że Słońce jest typową gwiazdą.

Według współczesnej astrofizyki około 98% materii, która jest skoncentrowana w różnych obiektach kosmicznych, pojawia się o świcie. Badając Słońce – najbliższe nam, a zatem najbardziej dostępne do badania gwiazdy, dowiadujemy się wiele o gwiazdach w ogóle. Tak więc wartość badań nad energią słoneczną wykracza poza czystą „astronomię słoneczną”.

Ale jest też odwrotnie: studiując inne gwiazdy, wiele się dowiadujemy o Słońcu. Innymi słowy, w badaniu naszego światła dziennego astronomowie również szeroko stosują znaną nam już metodę porównawczą.

Przypomnijmy, że metoda ta opiera się na jednym z najważniejszych zapisów dialektyki materialistycznej o połączeniu tego, co ogólne, indywidualne i indywidualne. Jednostka nie istnieje inaczej niż w związku, który prowadzi do ogółu. Wewnętrzne prawa pojedynczego, pojedynczego, częściowego – planety, gwiazdy, galaktyki lub dowolnego innego obiektu na świecie – można zrozumieć tylko wtedy, gdy uznamy ten obiekt za część całości: wiele planet, gwiazd, galaktyk itp.

Z drugiej strony, jak podkreślał Lenin, „generał istnieje tylko w odrębności, poprzez odrębność”. Oznacza to, że znajomość ogólnych praw budowy i ewolucji planet, gwiazd, galaktyk itp. można osiągnąć jedynie poprzez badanie i porównywanie właściwości różnych przedstawicieli klasy obiektów o podobnym charakterze.

Słońce i gwiazdy to „czarne skrzynki”. Podczas badania Słońca i wizji astronomowie napotykają na bardzo poważną trudność. Faktem jest, że promieniowanie elektromagnetyczne, które niesie informacje o procesach fizycznych zachodzących na tych ciałach niebieskich, rodzi się w ich warstwach powierzchniowych. Dlatego obserwując Słońce i inne gwiazdy w różnych zakresach fal elektromagnetycznych, nie otrzymujemy informacji o procesach zachodzących w ich jelitach. Tymczasem procesy te generują energię wewnątrzsłoneczną i wewnątrzgwiazdową.

Astronomowie mają więc do czynienia z sytuacją, która w cybernetyce nazywana jest „czarną skrzynką”. „Czarna skrzynka” – obiekt, którego struktury wewnętrznej nie znamy. Znane są tylko „sygnały wejściowe” – co wchodzi do „czarnej skrzynki” z zewnątrz, a „sygnały wyjściowe” – co z niej wychodzi. Zadanie polega na zbudowaniu teoretycznego modelu wewnętrznej „struktury” „czarnej skrzynki” na stosunku sygnałów wejściowych i wyjściowych.

Istnieją dwa sposoby rozwiązania tego problemu.

  • Pierwsza to ścieżka obserwacji. Obserwuj sygnały wejściowe, które w naturalny sposób dochodzą do „czarnej skrzynki”, niezależnie od nas, i rejestruj, co dzieje się na wyjściu.
  • Drugi sposób jest eksperymentalny: przesyłanie różnych sygnałów na wejście i porównywanie ich z tym, co dzieje się na wyjściu.

Jeśli chodzi o Słońce i wizję, druga droga, przynajmniej na razie, jest niemożliwa . Co więcej, nie znamy żadnych naturalnych procesów poza Słońcem i gwiazdami, które mogłyby znacząco wpłynąć na stan tych ciał niebieskich. Wyjątkiem są tylko niektóre procesy fizyczne zachodzące w układach podwójnych, ale związane są one głównie z gwiazdami specjalnego typu – gwiazdami neutronowymi.

Tak więc Słońce i gwiazdy są „czarnymi skrzynkami” bez wejścia. W związku z tym zadanie ich studiowania jest bardzo skomplikowane. Konieczne jest tworzenie modeli ich budowy wewnętrznej dopiero na podstawie wyników obserwacji „sygnałów wyjściowych”, czyli procesów zachodzących w warstwach powierzchniowych tych ciał niebieskich.

Jednak w ostatnich latach stało się możliwe wykorzystanie nowego kanału informacyjnego, który dostarcza informacje bezpośrednio z centralnych regionów Słońca. To jest tak zwana astrofizyka neutrin. Jeśli źródłem energii Słońca są reakcje termojądrowe, to w ich trakcie muszą narodzić się neutrina – cząstki elementarne o ogromnej sile przenikania. Swobodnie penetrując grubość materii słonecznej, wylatują w kosmos, a część z nich dociera do Ziemi.

Rejestrując strumień neutrin słonecznych, możemy ocenić procesy zachodzące we wnętrzu Słońca. W ostatnich latach stworzono specjalne urządzenia do rejestracji neutrin słonecznych i uzyskano pierwsze, choć wciąż sprzeczne dane. Powstają nowe, bardziej zaawansowane detektory neutrin. A naukowcy pokładają duże nadzieje w neutrinowym kanale informacyjnym.

Rozwój astrofizyki neutrin to kolejny przykład poszerzenia możliwości badania wszechświata poprzez rozwój nowych metod badawczych.

Słońce i życie Ziemi. „Cała dostępna nam przyroda tworzy jakiś system, jakieś zbiorowe połączenie ciał, a pod słowem ciało rozumiemy wszystkie materialne rzeczywistości, zaczynając od gwiazdy, a kończąc na atomie…”

Jeden z przejawów tej ogólnej zależności – związek procesów słonecznych i ziemskich, wpływ na ziemskie zjawiska tzw. aktywności słonecznej.

W ostatnich dziesięcioleciach zgromadziła się duża ilość danych, z których wynika, że wahania aktywności słonecznej mają pewien wpływ na większość procesów geofizycznych, a także na zjawiska zachodzące w biosferze naszej planety, tj. w życiu zwierzęcym i roślinnym Ziemi, m.in. człowiek ciała.

W szczególności wielu badaczy dochodzi do wniosku, że związek między stanem aktywności słonecznej a różnymi anomaliami pogodowymi i klimatycznymi. Zauważono, że w okresach maksymalnej aktywności słonecznej następuje intensywna wymiana mas powietrza między tropikalnymi i polarnymi regionami naszej planety. Ciepłe powietrze przenika daleko na północ, a zimne – na południe. Pogoda staje się niestabilna, a zjawiska atmosferyczne czasami stają się dość burzliwe.

Długoterminowe porównania specjalnych „ map aktywności słonecznej” z danymi meteorologicznymi wykazały, że krótko po przejściu obszarów aktywnych przez środek tarczy słonecznej w ziemskiej atmosferze często występują silne zakłócenia, prowadzące do cyklonów i antycyklonów oraz nagłych zmian pogody. Są też powody, by sądzić, że aktywne zjawiska na Słońcu wpływają również na takie zjawiska geofizyczne, jak erupcje wulkanów, trzęsienia ziemi, wahania poziomów mórz i oceanów. Mogą nawet powodować zmiany w szybkości dziennej rotacji naszej planety.

Jednak mechanizm fizyczny, który łączy wahania aktywności słonecznej z procesami zachodzącymi w ziemskiej atmosferze, podglebie i biosferze, pozostaje niejasny. W tym kierunku prowadzone są wytrwałe badania.

W latach 30. XX wieku z inicjatywy radzieckiego naukowca profesora OL Chizhevsky’ego przeprowadzono długi eksperyment, aby porównać dane dotyczące poziomu aktywności słonecznej ze stanem dużej liczby pacjentów w placówkach medycznych. Okazało się, że okresy wzmożonej aktywności słonecznej zbiegają się z gwałtownym wzrostem chorób serca.

Podobne obserwacje poczynione w naszych czasach wykazały, że znaczna część zaostrzeń różnych chorób zbiega się z przejściem plam słonecznych przez centralną część tarczy słonecznej. Zaobserwowano również, że rozbłyski słoneczne wpływają na stan układu nerwowego człowieka. Istnieją dowody na to, że aktywność słoneczna ma pewien wpływ na procesy fizyczne i chemiczne zachodzące w tzw. układach koloidalnych. A takie systemy są podstawą obiektów biologicznych.

Ostatnie badania wykazały, że zmiany w polach magnetycznych Słońca wpływają na stan międzyplanetarnego pola magnetycznego . Na tą „instancją nadawczą” jest tak zwany wiatr słoneczny (strumienie plazmy słonecznej), który przemieszcza się z naszego światła dziennego i przenika przestrzeń Układu Słonecznego. A międzyplanetarne pole magnetyczne, ponownie z udziałem wiatru słonecznego, z kolei wpływa na stan ziemskiego magnetyzmu.

W wyniku badań radzieckiego astrofizyka – członka korespondenta Akademii Nauk ZSRR ER Mustela i szeregu innych naukowców, zależność procesów zachodzących w niższych warstwach atmosfery ziemskiej – troposferze – od stanu fizycznego strumieni cząstek słonecznych w kosmosie. Nie ma wątpliwości co do roli promieniowania korpuskularnego Słońca w powstawaniu burz magnetycznych.

Strumienie korpuskularne słoneczne , które są szczególnie intensywne w okresach zwiększonej aktywności światła dziennego, poruszają się w przestrzeni, wychwytując pola magnetyczne. Napotykając na swojej drodze Ziemię, pola magnetyczne takich prądów zaczynają oddziaływać z polem magnetycznym naszej planety, powodując jej zaburzenia, a także znacząco wpływając na stan fizyczny górnych warstw ziemskiej atmosfery. W szczególności w atmosferze pojawiają się dodatkowe prądy elektryczne, zmienia się potencjał elektryczny planety. W efekcie znajdujemy się w zmiennym polu elektrycznym, które może negatywnie wpływać na stan organizmów żywych.

Z drugiej strony nie można pominąć tak ważnego czynnika, jakim jest zdolność przystosowania się organizmów żywych do warunków zewnętrznych. W oparciu o to, co wiemy o naszym świetle dziennym, wahania aktywności słonecznej nie są charakterystyczne dla naszego wieku. Podobno takie zjawiska występowały na Słońcu zawsze, przynajmniej w ciągu ostatnich czterech miliardów lat, podczas których rozwijało się życie na Ziemi.

Ale w tym przypadku, w procesie doboru naturalnego i walki o byt, żywe organizmy naszej planety musiały przystosować się do wahań aktywności słonecznej i rozwinąć wobec nich pewną odporność. Dlaczego zmiany poziomu aktywności naszego światła dziennego mogą wpływać na biosferę?

Być może wyjaśnienie polegało na tym, że aktywność słoneczna wpływa tylko na te organizmy, które są obecnie w stanie niestabilności z tego czy innego powodu.

Jednak wyczerpującą odpowiedź na to pytanie można udzielić dopiero wtedy, gdy wyjaśnione zostaną wszystkie ogniwa mechanizmu transmisji łączącego aktywność słoneczną i biosferę naszej planety.

Musimy również zwrócić uwagę na fakt, że nasza obecna wiedza na temat połączeń słonecznych z ziemią ma głównie charakter statystyczny. Wiemy, że gdy poziom aktywności na Słońcu waha się, na Ziemi obserwuje się szereg pewnych zjawisk geofizycznych i biosfery. Jednak, podobnie jak w przypadku narażenia na działanie słońca na pogodę, fizyczny mechanizm łączący te dwie serie zjawisk pozostaje niejasny.

Znajomość tego mechanizmu pomogłaby lepiej zrozumieć związek różnych procesów światowych. Faktem jest, że promieniowanie świetlne i fale radiowe dostarczają informacji o aktywnych zjawiskach na Słońcu znacznie wcześniej niż strumienie korpuskularne generowane przez te zjawiska przemieszczają się na orbitę Ziemi. A gdybyśmy znali prawa połączeń słonecznych z Ziemią, moglibyśmy z góry przewidzieć ziemskie konsekwencje procesów słonecznych i, jeśli to konieczne, podjąć odpowiednie środki.

Wykorzystanie energii słonecznej. Jest jeszcze jedna strona problemu Słońce-Ziemia, która jest niezwykle ważna dla ludzkości. Mówimy o możliwości wykorzystania energii słonecznej.

Słońce emituje ogromną ilość energii. I chociaż udział naszej planety to tylko jedna dwumiliardowa, to dużo. W ciągu zaledwie kilkudziesięciu dni od Słońca Ziemia otrzymuje taką samą ilość energii, którą można porównać z energią wszystkich istniejących na Ziemi zasobów paliw.

To całkiem naturalne, że nauka i technika stają przed pytaniem o praktyczne wykorzystanie energii słonecznej. Pierwsze udane kroki w tym kierunku zostały już podjęte. Wiadomo, że energię elektryczną do zasilania urządzeń pokładowych sztucznych satelitów Ziemi, stacji orbitalnych i międzyplanetarnych wytwarzają półprzewodnikowe panele słoneczne – bezpośrednie konwertery energii słonecznej na energię elektryczną.

Na Ziemi są instalacje słoneczne. Są to głównie różnego rodzaju podgrzewacze wody, przeznaczone głównie do użytku domowego. Powstają pierwsze stanowiska doświadczalne do zastosowań przemysłowych. Najbardziej obiecujące jest zastosowanie półprzewodnikowych przetworników energii słonecznej. Ponieważ jednak sprawność nowoczesnych półprzewodnikowych baterii słonecznych jest stosunkowo niska, tworzenie takich instalacji nie jest obecnie ekonomicznie wykonalne.

Jednak naukowcy i inżynierowie pracują nad udoskonaleniem paneli słonecznych i można przypuszczać, że z czasem promieniowanie słoneczne stanie się jednym z najważniejszych źródeł energii elektrycznej. Rozważane są również projekty orbitalnych elektrowni słonecznych, które mogą wnieść znaczący wkład w bilans energetyczny cywilizacji ziemskiej.

Ale chyba najbardziej atrakcyjne jest opanowanie mechanizmu fotosyntezy, niesamowitego naturalnego procesu zachodzącego w zielonych liściach roślin, gdzie pod wpływem promieniowania słonecznego z wody i dwutlenku węgla w atmosferze syntetyzuje składniki odżywcze i uwalnia tlen niezbędny do oddychania.

Gdyby udało się odkryć prawa fotosyntezy i nauczyć się przeprowadzać ten proces sztucznie poza roślinami, egzystencja człowieka zmieniłaby się radykalnie. Wtedy większość niezbędnej żywności mogłaby być produkowana w specjalnych fabrykach bez pomocy rolnictwa, w z góry zaplanowanych ilościach, niezależnie od pogody, klimatu i innych warunków naturalnych.

Rozważania metodyczne. Należy podkreślić, że Słońce i jego promieniowanie to czynniki kosmiczne, od których w dużej mierze zależy stan naszego najbliższego ziemskiego środowiska. Związek między procesami fizycznymi zachodzącymi na Słońcu a zjawiskami geofizycznymi, a także zjawiskami w biosferze naszej planety – jeden z przejawów ogólnego związku procesów światowych.

Należy również zauważyć, że badanie praw relacji słoneczno-ziemskich jest jednym z podstawowych problemów współczesnej astronomii, które mają bezpośrednie znaczenie praktyczne.

W świecie gwiazd. Na pierwszy rzut oka gwiaździste niebo wydaje się być niezmienione. Z roku na rok, od stulecia do stulecia ludziom świecą te same gwiazdy, a znajome zarysy konstelacji nie zmieniają się. Jednak to wrażenie jest zwodnicze. W rzeczywistości obiekty kosmiczne zarówno ewoluują, jak i poruszają się w przestrzeni, a tylko ogromne odległości i stosunkowo krótkie w porównaniu z czasem trwania procesów kosmicznych, czas trwania ludzkiej egzystencji nie pozwala nam bezpośrednio obserwować wszystkich tych zmian.

Dlatego być może najważniejszym zadaniem współczesnej astrofizyki jest badanie ewolucji obiektów kosmicznych, warunków i wzorców ich powstawania i rozwoju. To jest klucz do zrozumienia struktury świata, w którym żyjemy i którego jesteśmy częścią, świadomość pozycji, jaką człowiek i ludzkość zajmują w tym świecie.

I jest całkiem naturalne, że wśród różnych problemów ewolucji jedno z pierwszych miejsc zajmują problemy pochodzenia i rozwoju gwiazd, ciał niebieskich, w których skupia się ogromna większość materii wszystkich obiektów kosmicznych.

Zgodnie z obserwacjami astronomicznymi, a także teorią budowy i ewolucji gwiazd, różne gwiazdy mają różny wiek. Podczas swojej długiej i trudnej ścieżki rozwoju przechodzą z jednego etapu na drugi. Etapy te związane są głównie z przebiegiem tych procesów fizycznych, które powodują uwolnienie energii i świecenie gwiazd. Mówimy o ściskaniu grawitacyjnym i reakcjach termojądrowych. A im masywniejsza gwiazda, tym szybciej pokonuje każdy etap.

Dlatego im większa jest masa gwiazdy na tym czy innym etapie ewolucji, tym wyższy powinien być jej wiek. Oczywiście oszacowanie wieku gwiazdy według jej masy jest dość przybliżone, ponieważ nie wiemy, czy gwiazda jest na początku, czy na końcu kolejnego etapu ewolucji.

Istnieją inne sposoby określania czasu trwania poszczególnych gwiazd, ale są one w dużej mierze przybliżone. Wyniki pokazują jednak, że ten czas trwania jest bardzo zróżnicowany. Są młode gwiazdy i stare gwiazdy. Ponadto istnieją różne generacje gwiazd.

Gwiazdy pierwszej generacji powstały w czasie, gdy środowisko składało się w trzech czwartych z wodoru i w jednej czwartej z helu. Pod koniec swojego istnienia gwiazdy te, zapadając się, wzbogacały środowisko cięższymi pierwiastkami powstałymi w ich jelitach w procesie fuzji. Dlatego gwiazdy drugiej generacji powinny zawierać więcej ciężkich pierwiastków. Jeśli wyjdziemy od tego znaku, to oczywiście nasze Słońce należy do gwiazd drugiego pokolenia.

Rozważania metodyczne. Średnia długość życia gwiazd wynosząca miliardy lat nie pozwala prześledzić ewolucji danej gwiazdy w mniej lub bardziej znaczącym okresie jej istnienia. Nawet sto tysięcy lat w życiu gwiazdy to chwila w życiu człowieka. Astronomom pomaga znana już nam metoda porównawcza.

To, czego nie można osiągnąć obserwując stan pojedynczej gwiazdy, można osiągnąć porównując gwiazdy tego samego typu, ale w różnym wieku. Taka „seria wiekowa” zdaje się zastępować następujące po sobie w czasie stany jednej gwiazdy.

Przez większość życia, kiedy w ich jelitach zachodzą reakcje termojądrowe i do czasu „wypalenia się” wodoru, zwykłe, „normalne” gwiazdy są w stanie ustalonym.

Dlatego głównym zainteresowaniem nauki są początkowe i końcowe etapy ich życia, kiedy wydarzenia rozwijają się dość szybko – procesy „narodzin” i „śmierci” tych kosmicznych ciał.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.