Исследование солнечной активности и её влияние на климат Земли по собственным наблюдениям,
advertisement
Исследование солнечной активности и её влияние на климат Земли по собственным наблюдениям, космическим снимкам и данным Климатического Центра Данных Всеукраинский интерактивный конкурс “МАН-Юниор Исследователь ” Номинация “Астроном-Юниор” Выполнила: Астахова Яна Игоревна ученица 9-Б класса ХООШ І-ІІІ ступеней №56 Харьковского городского совета Харьковской области Научный руководитель: Г.П. Марченко, научный сотрудник НИИ Астрономии ХНУ им В.Н. Каразина учитель астрономии : А.М.Масалитина Объект исследования: Солнце Предмет исследования: Возможное влияние солнечной активности на изменение климата Земли Цель роботы: Ознакомиться с общими представлениями солнечной активности оценить возможное влияние солнечной активности на климат Земли, используя геологические данные Национального Климатического Центра Данных Актуальность темы: Земля погружена во внешнюю относительно подвижную атмосферу Солнца и как следствие, подвергается сильному влиянию «погоды» на Солнце. Наблюдение Солнца, изучение его активности и её влияния на климат Земли - одна из актуальных проблем в связи с аномальными явлениями природы за последнее время. Совсем недавно учёные были обеспокоены таянием ледников в Гренландии. С другой стороны, активность Солнца, наблюдаемая в настоящее время самая низкая за последние 100 лет. Аналогичное наблюдалось на Солнце примерно 300 лет назад В это время в Европе был Малый ледниковый период Что же нас ждет? Глобальное потепление или Малый ледниковый период? Задачи 1. Ознакомиться с представлениями о солнечной активности 1.1 проработать соответствующую научную литературу; 1.2 провести собственные наблюдения Солнца; 1.3исследовать активность Солнца по фотоматериалам SONO, ESA, NASA 2. По данным, полученным в Климатическом Центре Данных: http://www.ncdc.noaa.gov/oa/ncdc.html ознакомиться с методами восстановления уровня солнечной активности в прошлом по накопленному радиоуглероду в кольцах деревьев, восстановления палеотемператур по соотношению изотопов кислорода, которые откладываются в ледниковых щитах Антарктиды и Гренландии 3. Оценить влияние солнечной активности на климат Земли . Солнечная активность влияет на: Земную атмосферу и магнитное поле Земли: магнитные бури, полярные сияния качество радиосвязи, засухи, ледниковые периоды и др. изменение величин основных метеорологических элементов: температуры, давления, осадков изменение гидрологических и дендрологических характеристик: уровня озер и рек, грунтовых вод, солёности и оледенения океана, числа колец в деревьях, иловых отложений… Солнечная активность - совокупность нестационарных явлений в атмосфере Солнца: солнечных пятен, факелов, вспышек, протуберанцев… Центр солнечной активности области, где наблюдаются эти явления с циклом – 11 лет Солнечная активность (например, магнитные бури), влияет на верхние слои атмосферы Земли, на урожаи сельскохозяйственных культур, частоту возникновения эпидемий… Солнечные пятна Активность Солнца изменчива и сопровождается появлением тёмных пятен на поверхности Количественные исследования активности Солнца начались с 1610 года, после изобретения телескопа Галилео Галилеем. С этого момента существуют регулярные записи числа пятен на Солнце Солнечные пятна — тёмные области на Солнце, температура которых понижена примерно на 1500 К по сравнению с окружающими участками фотосферы. Они наблюдаются на диске Солнца с помощью оптических приборов, а в случае крупных пятен — и невооружённым глазом Солнечные пятна являются областями выхода в фотосферу сильных магнитных полей Потемнение фотосферы в пятнах обусловлено подавлением магнитным полем конвективных движений вещества и, как следствие, снижением потока переноса тепловой энергии в этих областях При высокой солнечной активности солнечный ветер сдувает галактические солнечные лучи (ГКЛ), в частности нейтрино и радиоуглерода С-14 образуется меньше. С-14 образуется в верхних слоях тропосферы в результате поглощения атомами азота-14 тепловых нейтронов Образовавшийся радиоуглерод в виде СО2 поглощается растениями и затем откладывается в годичных кольцах деревьев Следовательно, чем больше пятен на Солнце, чем выше интенсивность магнитного поля Земли; тем меньше поток энергии космических лучей; тем меньше образуется С-14 , накапливающегося в годичных кольцах деревьев Задание 2. Восстановить уровень солнечной активности в прошлом по С-14 в годичных кольцах деревьев Исследуя годичные кольца деревьев на радиоуглерод , можно сделать вывод о солнечной активности - через изменения магнитного поля и радиации, которая приходит от Солнца По данным, полученным в Климатическом Центре Данных: http://www.ncdc.noaa.gov/oa/ncdc.html ознакомимся с методом восстановления уровня солнечной активности в прошлом по накопленному радиоуглероду в кольцах деревьев Задание 2 Восстановим по соотношению изотопов кислородов в ледниках температуры на Земле В образующихся ледниках соотношение О18 / О16 будет «говорить» о температурах окружающей среды в прошлом Сотношение изотопов 18О/ 16О в Мировом океане неизменно Минимум Маундера Долгое время, практически до начала 1980-х вопрос о воздействии солнечной активности на климат оставался вне сферы внимания и климатологов, и астрофизиков. Возможно, первая попытка отождествить два события – минимум солнечной активности (Минимум Маундера) и Малый ледниковый период – была сделана Д. Эдди К настоящему времени накоплено немало данных, что максимумы солнечной активности соответствовали теплым периодам, а минимумы – похолоданию, как было в 1645-1715 годах – Малый ледниковый период (Минимум Маундера) Что же нас ждет? Глобальное потепление или малый ледниковый период? Ситуация в Антарктиде Из-за глобального потепления Антарктида действительно начинает подтаивать. В марте 2008 в течение недели разрушился край шельфового ледника Уилкинса площадью 405 км2 и в ближайшие годы произойдет его полное отделение, хотя сам ледник имеет площадь 13,7 тысяч км2 и разрушилась лишь небольшая его часть За прошедшие 50 лет температура на Антарктическом полуострове поднималась быстрее, чем в любой другой точке Земли. Среднегодовой рост составлял около 0,5 0С, особенно в западной части Антарктиды, где и находится шельфовый ледник Уилкинса. Приземная температура в этом районе выросла примерно на 2,5 0С за последние 50 лет Расчётная часть Исследуем связь солнечной активности и температур на Земле по графикам отношений изотопов кислорода в кернах льда Гренландии и отношений изотопов углерода в кольцах деревьев по годам О температурах судим по содержанию изотопов кислорода 18О / 16О в кернах льда Гренландии О солнечной активности судим по содержанию изотопов углерода 14С / 12С в кольцах деревьев ) По данным Климатического Центра Данных http://www.ncdc.noaa.gov/oa/ncdc.html были выбраны годы с начала нашей эры Ход изменений отношений изотопов кислорода в кернах льда Гренландии и изотопов углерода в кольцах деревьев по годам График изменения отложений изотопов углерода в годичных кольцах деревьев показывает изменение уровня солнечной активности за последние 2 тысячи лет (Граф.1) (Граф.1) 27 26 С14 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 -1 -2 -3 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900100011001200130014001500160017001800190020002100 -4 -5 -6 время,годы -7 -8 -9 -10 -11 -12 -13 -14 -15 График изменений отношения -31d18O(per/mil) d18O(per/mil) время,годы изотопов кислорода в леднике -32 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 (Граф.) -33 Гренландии отражает -34 -35 изменения средней -36 температуры в районе -37 -38 Гренландии (Граф.2) -39 Задание 3. Оценим возможное влияние солнечной активности на климат Земли -34 Ход изменений отношений изотопов кислорода в кернах льда -30 Гренландии – верхняя кривая и -20 изотопа углерода в кольцах деревьев по годам – нижняя -10 кривая (Граф.3) Жирные линии – сглаженные значения с интервалом 35 лет Ход кривых граф.2 и граф.3 показывает сходный характер, что говорит о возможном влиянии солнечной активности на изменения температур на Земле (по крайней мере в Гренландии) d 18O o/oo -34.4 -34.8 -35.2 0 -35.6 10 (Граф.) 14C o/oo d 20 -36 30 0 500 1000 Годы 1500 2000 Наблюдаемый в наше время солнечный максимум, считается слабейшим за прошедшие 100 лет. Обычно когда солнечная активность достигает своего пика, количество солнечных пятен увеличивается Судя по построенным графикам, такая оттепель возможно уже достигла своего максимума, и дальнейшего существенного таяния происходить не будет ближайшие десятилетия Заключение Изменения в земных процессах, в частности климата, связаны с активностью Солнца - через изменения магнитного поля и радиации, которая приходит от Солнца По графикам восстановленных значений уровня солнечной активности по 14С / 12С и температур в Гренландии по 18О / 16О виден разброс значений, но сглаженные графики имеют некоторое сходство и можно говорить, что общий уровень солнечной активности оказывает влияние на температуры (по крайней мере в Гренландии), а значит и на климат Земли Текущая активность Солнца в 4 раза ниже пиков, наблюдаемых за последние 260 лет. Судя по построенным графикам, такая оттепель возможно уже достигла своего максимума. Если не будет существенного повышения активности за ближайшие полгода – год, то можно говорить, что Солнце проходит один из самых низких своих циклов СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!
