Солнечная система. Активность Солнца и ее влияние на климатообразующий фактор планеты

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

САХАЛИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИКЕРСИТЕТ

ИНСТИТУТ ЭКОНОМИКИ И ВОСТОКОВЕДЕНИЯ

КАФЕДРА ЭКОНОМИКИ

РЕФЕРАТ

«Солнечная система. Активность Солнца и её влияние на климатообразующий фактор планеты»

Выполнила:

Рожкова Анна

г. Южно-Сахалинск 2014 г.

Оглавление

Введение

1. Солнце и Солнечная система

2. Солнечная радиация и активность Солнца

Заключение

Список литературы

Введение

Девять крупных космических тел, называемых планетами, обращаются вокруг Солнца, каждая по своей орбите, в одном направлении - против часовой стрелки. Вместе с Солнцем они составляют Солнечную систему.

Только на одной планете есть жизнь - это Земля. Одной из причин возникновения жизни на нашей планете является деятельность Солнца.

Однако чрезмерная его активность и радиация могут стать губительными для живых существ.

Под солнечной радиацией понимается весь испускаемый Солнцем поток радиации, который представляет собой электромагнитные колебания различной длины волны.

Изучение проблемы влияния солнечной активности на климат планеты имеет большое значение, потому что вся живая природа чутко реагирует на сезонные изменения окружающей температуры, на интенсивность солнечного излучения - весной покрываются листвой деревья, осенью листва опадает, затухают обменные процессы, многие животные впадают в спячку и т.д.

Человек не является исключением. На протяжении года у него меняется интенсивность обмена, состав клеток тканей, причем эти колебания различны в разных климатических поясах.

1. Солнце и Солнечная система

Девять крупных космических тел, называемых планетами, обращаются вокруг Солнца, каждая по своей орбите, в одном направлении - против часовой стрелки. Вместе с Солнцем они составляют Солнечную систему.

Земля совершает полный оборот вокруг Солнца за один год (365 дней).

Считается, что положение Земли относительно Солнца может изменяться в результате воздействия планет солнечной системы и влияния других космических объектов.

Вообще параметры орбит планет солнечной системы поддерживаются с удивительной точностью, так как «незначительные» изменения в положении Земли и других планет привело бы к изменению температуры на Земле и гибели биосферы. Две ближние к Солнцу планеты проделывают этот путь быстрее: на Меркурии год длится только 88 земных суток, на Венере - 225. солнечный климат планета атмосферный

Остальные шесть планет находятся от Солнца дальше, чем Земля. Поэтому температура их поверхности ниже, а год (период обращения вокруг Солнца) - длиннее. На Плутоне, например, продолжительность года равна 248 земным годам.

Планеты Солнечной системы:

Меркурий: самая близкая к Солнцу планета, обращающаяся вокруг Солнца за 88 земных суток. Планета названа в честь древнеримского бога торговли -- быстроногого Меркурия, поскольку она движется по небу быстрее других планет.

Меркурий относится к внутренним планетам, так как его орбита лежит внутри орбиты Земли. После лишения Плутона в 2006 году статуса планеты Меркурию перешло звание самой маленькой планеты Солнечной системы. Видимая звёздная величина Меркурия колеблется от ?1,9 до 5,5, но его нелегко заметить по причине небольшого углового расстояния от Солнца. О планете пока известно сравнительно немного. Только в 2009 году учёные составили первую полную карту Меркурия, используя снимки аппаратов «Маринер-10» и «Мессенджер». Естественных спутников у планеты не обнаружено.

Меркурий -- самая маленькая планета земной группы. Средняя плотность Меркурия довольно велика -- 5,43 г/смі, что лишь незначительно меньше плотности Земли. Учитывая, что Земля намного больше по размерам, значение плотности Меркурия указывает на повышенное содержание в его недрах металлов. Ускорение свободного падения на Меркурии равно 3,70 м/с. Несмотря на меньший радиус,

Меркурий всё же превосходит по массе такие спутники планет - гигантов, как Ганимед и Титан.

Венера: вторая внутренняя планета Солнечной системы с периодом обращения в 224,7 земных суток. Названа именем Венеры, богини любви из римского пантеона. Это единственная из восьми основных планет Солнечной системы, получившая название в честь женского божества.

Венера -- третий по яркости объект на небе Земли после Солнца и Луны. Лучше всего она видна незадолго до восхода или через некоторое время после захода Солнца, что дало повод называть её также Вечерняя звезда или Утренняя звезда.

Венера классифицируется как землеподобная планета, и иногда её называют «сестрой Земли», потому что обе планеты похожи размерами, силой тяжести и составом. Однако условия на двух планетах очень разнятся. Поверхность Венеры скрывают чрезвычайно густые облака серной кислоты с высокой отражательной способностью, что мешает увидеть её поверхность в видимом свете (но её атмосфера прозрачна для радиоволн, с помощью которых впоследствии и был исследован рельеф планеты). Споры о том, что находится под густой облачностью Венеры, продолжались до двадцатого столетия, пока многие из тайн Венеры не были приоткрыты планетологией.

У Венеры самая плотная среди известных землеподобных планет атмосфера, состоящая главным образом из углекислого газа. Это объясняется тем, что на Венере нет круговорота углерода и жизни, которая могла бы перерабатывать его в биомассу.

В глубокой древности Венера, как полагают, настолько разогрелась, что подобные земным океаны, которыми, как считается, она обладала, полностью испарились, оставив после себя пустынный пейзаж с множеством плитоподобных скал. Одна из гипотез полагает, что из-за слабости магнитного поля водяной пар (расщеплённый солнечным излучением на элементы) был унесён солнечным ветром в межпланетное пространство.

Атмосферное давление на поверхности Венеры в 92 раза больше, чем на Земле. Поверхность Венеры носит яркие признаки вулканической деятельности, а атмосфера содержит много серы. Некоторые эксперты полагают, что вулканическая деятельность на Венере продолжается и сейчас.

Однако явных доказательств этому не было найдено, поскольку пока ни на одной из вулканических впадин -- кальдер -- не было замечено лавовых потоков. Удивительно низкое число ударных кратеров говорит в пользу того, что поверхность Венеры относительно молода: ей приблизительно 500 миллионов лет. Никаких свидетельств тектонического движения плит на Венере не обнаружено, возможно, потому что её литосфера из-за отсутствия воды слишком вязкая и, следовательно, недостаточно подвижна. Полагают также, что Венера постепенно теряет внутреннюю высокую температуру.

Земля: третья от Солнца планета. Пятая по размеру среди всех планет Солнечной системы. Она является также крупнейшей по диаметру, массе и плотности среди планет земной группы.

Единственное известное человеку на данный момент тело Солнечной системы в частности и Вселенной вообще, населённое живыми организмами.

Научные данные указывают на то, что Земля образовалась из солнечной туманности около 4,54 миллиарда лет назад и вскоре после этого приобрела свой единственный естественный спутник -- Луну. Предположительно жизнь появилась на Земле примерно 3,9 млрд. лет назад, то есть в течение первого миллиарда после её возникновения. С тех пор биосфера Земли значительно изменила атмосферу и прочие абиотические факторы, обусловив количественный рост аэробных организмов, а также формирование озонового слоя, который вместе с магнитным полем Земли ослабляет вредную для жизни солнечную радиацию, тем самым сохраняя условия существования жизни на Земле. Кора Земли разделена на несколько сегментов, или тектонических плит, которые движутся по поверхности со скоростями порядка нескольких сантиметров в год.

Приблизительно 70,8 % поверхности планеты занимает Мировой океан, остальную часть поверхности занимают континенты и острова. На материках расположены реки, озёра, подземные воды и льды, вместе с Мировым океаном они составляют гидросферу. Жидкая вода, необходимая для всех известных жизненных форм, не существует на поверхности какой-либо из известных планет Солнечной системы, кроме Земли. Полюса Земли покрыты ледяным панцирем, который включает в себя морской лёд Арктики и антарктический ледяной щит.

Внутренние области Земли достаточно активны и состоят из толстого, очень вязкого слоя, называемого мантией, которая покрывает жидкое внешнее ядро, являющееся источником магнитного поля Земли, и внутреннее твёрдое ядро, предположительно, состоящее из железа и никеля. Физические характеристики Земли и её орбитального движения позволили жизни сохраниться на протяжении последних 3,5 млрд. лет. По различным оценкам, Земля будет сохранять условия для существования живых организмов ещё в течение 0,5 -- 2,3 млрд. лет.

Планета является домом для миллионов видов живых существ, включая человека.

Марс: четвёртая по удалённости от Солнца и седьмая по размерам планета Солнечной системы; масса планеты составляет 10,7 % массы Земли. Названа в честь Марса --древнеримского бога войны, соответствующего древнегреческому Аресу. Иногда Марс называют «красной планетой» из-за красноватого оттенка поверхности, придаваемого ей оксидом железа.

Марс -- планета земной группы с разреженной атмосферой (давление у поверхности в 160 раз меньше земного). Особенностями поверхностного рельефа Марса можно считать ударные кратеры наподобие лунных, а также вулканы, долины, пустыни и полярные ледниковые шапки наподобие земных. У Марса есть два естественных спутника -- Фобос и Деймос которые относительно малы и имеют неправильную форму. Начиная с 1960-х годов непосредственным исследованием Марса с помощью АМС занималисьСССР (программы «Марс» и «Фобос»), США (программы «Маринер», «Викинг», «Mars Global Surveyor» и другие) и Европейское космическое агентство (программа «Марс-экспресс»).

Юпитер: пятая планета от Солнца, крупнейшая в Солнечной системе. Наряду с Сатурном, Ураном и Нептуном Юпитер классифицируется как газовый гигант.

Планета была известна людям с глубокой древности, что нашло своё отражение в мифологии и религиозных верованиях различных культур: месопотамской, вавилонской, греческой и других. Современное название Юпитера происходит от имени древнеримского верховного бога громовержца.

Ряд атмосферных явлений на Юпитере: штормы, молнии, полярные сияния, -- имеют масштабы, на порядки превосходящие земные. Примечательным образованием в атмосфере является Большое красное пятно -- гигантский шторм, известный с XVII века. Юпитер имеет, по крайней мере, 67 спутников. Юпитер виден невооружённым глазом как один из самых ярких объектов на ночном небосклоне после Луны и Венеры. Диск и спутники Юпитера являются популярными объектами наблюдения для астрономов-любителей, сделавших ряд открытий (например, кометы Шумейкеров-Леви, которая столкнулась с

Юпитером в 1994 году, или исчезновения Южного экваториального пояса Юпитера в 2010 году). Сатурн: шестая планета от Солнца и вторая по размерам планета в Солнечной системе после Юпитера. Сатурн назван в честь римского бога земледелия.

В основном Сатурн состоит из водорода, с примесями гелия и следами воды, метана, аммиака и тяжёлых элементов. Внутренняя область представляет собой небольшое ядро из железа, никеля и льда, покрытое тонким слоем металлического водорода и газообразным внешним слоем.

Внешняя атмосфера планеты кажется из космоса спокойной и однородной, хотя иногда на ней появляются долговременные образования. Скорость ветра на Сатурне может достигать местами 1800 км/ч, что значительно больше, чем на Юпитере. У Сатурна имеется планетарное магнитное поле, занимающее промежуточное положение по напряжённости между магнитным полем Земли и мощным полем Юпитера.

Сатурн обладает заметной системой колец, состоящей главным образом из частичек льда, меньшего количества тяжёлых элементов и пыли. В настоящее время на орбите Сатурна находится автоматическая межпланетная станция «Кассини», запущенная в 1997 году и достигшая системы Сатурна в 2004, в задачи которой входит изучение структуры колец, а также динамики атмосферы и магнитосферы Сатурна.

Уран: планета Солнечной системы, седьмая по удалённости от Солнца, третья по диаметру и четвёртая по массе. Была названа в честь греческого бога неба Урана.

Уран стал первой планетой, обнаруженной в Новое время и при помощи телескопа. Его открыл Уильям Гершель 13 марта 1781 года, тем самым впервые со времён античности расширив границы Солнечной системы в глазах человека. Несмотря на то, что порой Уран различим невооружённым глазом, более ранние наблюдатели принимали его за тусклую звезду.

В недрах Урана отсутствует металлический водород, но зато много льда в его высокотемпературных модификациях. По этой причине специалисты выделили эту планету в категорию «ледяных гигантов». Основу атмосферы

Урана составляют водород и гелий. Кроме того, в ней обнаружены следы метана и других углеводородов, а также облака изо льда, твёрдого аммиака и водорода. Это самая холодная планетарная атмосфера Солнечной системы с минимальной температурой в ?224 °C. Полагают, что Уран имеет сложную слоистую структуру облаков, где вода составляет нижний слой, а метан -- верхний. Недра Урана состоят в основном изо льдов и горных пород.

У Урана имеется система колец и магнитосфера, а кроме того, 27 спутников. Ориентация Урана в пространстве отличается от остальных планет Солнечной системы -- его ось вращения лежит как бы «на боку» относительно плоскости обращения этой планеты вокруг Солнца. Вследствие этого планета бывает обращена к Солнцу попеременно, то северным полюсом, то южным, то экватором, то средними широтами.

Нептун: восьмая и самая дальняя планета Солнечной системы. Нептун также является четвёртой по диаметру и третьей по массе планетой. Масса Нептуна в 17,2 раза, а диаметр экватора в 3,9 раза больше таковых у Земли. Планета была названа в честь римского бога морей.

Обнаруженный 23 сентября 1846 года, Нептун стал первой планетой, открытой благодаря математическим расчётам, а не путём регулярных наблюдений. Нептун был посещён лишь одним космическим аппаратом, «Вояджером-2», который пролетел вблизи от планеты 25 августа 1989 года. Нептун по составу близок к Урану, и обе планеты отличаются по составу от более крупных планет-гигантов -- Юпитера и Сатурна. Иногда Уран и

Нептун помещают в отдельную категорию «ледяных гигантов». Атмосфера Нептуна, подобно атмосфере Юпитера и Сатурна, состоит в основном из водорода и гелия, наряду со следами углеводородов и, возможно, азота, однако содержит в себе более высокую пропорцию льдов. Ядро Нептуна состоит главным образом из льдов и горных пород. Следы метана во внешних слоях атмосферы, в частности, являются причиной синего цвета планеты.

В атмосфере Нептуна бушуют самые сильные ветры среди планет Солнечной системы, по некоторым оценкам, их скорости могут достигать 2100 км/ч. Солнце: Радиус Солнца - 695,990 км, что равно 109 радиусам Земли. Масса примерно 333,000 масс Земли. Возраст - 4,57 млрд. лет. Температура ядра - 15,600,000° К. Температура видимой Солнечной поверхности (фотосферы) - 5770° Солнце совершает один оборот вокруг своей оси за 27 суток. Но нужно сделать оговорку - вращается оно не как твердое тело вроде Земли или Луны, а дифференциально: экватор вращается быстрее, а чем ближе к полюсам, тем вращение происходит медленнее. Замечу, что на этом эффекте, в частности, строится теория солнечной цикличности.

Гигантские параметры Солнца поражают воображение. Однако оно имеет средний размер по сравнению с другими звёздами. Около 90% всех наблюдаемых звёзд астрономы относят к так называемой «Главной последовательности». Большинство звёзд в ней, в том числе и Солнце, светятся около 10 млрд. лет, затем расширяются и остывают, превращаясь в красных гигантов, использующих последние остатки своего водородного топлива. Солнце уже прожило около половины своей жизни.

2. Солнечная радиация и активность Солнца

Воздух нагревается и охлаждается от земной поверхности, которая, в свою очередь, нагревается Солнцем. Вся совокупность солнечного излучения называется солнечной радиацией. Основная часть солнечной радиации рассеивается рассеивается молекулами атмосферных газов и аэрозолями и поступает к земной поверхности в виде рассеянной радиации. Проходя через земную атмосферу, солнечная радиация ослабляется вследствие поглощения и рассеяния атмосферными газами и аэрозолями. При этом изменяется и ее спектральный состав. В спектре появляются линии и полосы, обусловленные поглощением в земной атмосфере и называемые теллурическими, на Землю поступает лишь одна двухмиллиардная часть солнечной радиации.

В поглощении длинноволновой радиации важную роль играет водяной пар: чем больше в атмосфере водяного пара, тем меньше прямой радиации доходит до Земли при прочих равных условиях. Интенсивность рассеяния зависит от количества рассеивающих частиц в единице объема, от их величины и природы, а также от длин волн самой рассеиваемой радиации.

Рассеяние радиации происходит во всех направлениях, однако, не с одинаковой интенсивностью. Наиболее интенсивное рассеяние имеет место в направлении падающего луча (вперед) и в противоположном направлении (назад). Минимумы рассеяния наблюдаются в направлениях, перпендикулярных к прямому лучу. Так происходит рассеяние в совершенно чистом и сухом воздухе. Доля коротких волн в рассеянной радиации больше, чем в прямой. Поэтому чем длиннее путь солнечных лучей, тем больше рассеивается коротких волн и тем больше становится доля длинных. Этим объясняется, например, что Солнце и Луна.

Радиация бывает прямой и рассеянной. Солнечная радиация, которая доходит до поверхности Земли в виде прямых солнечных лучей, исходящих от солнечного диска в ясный день, называется прямой радиацией. Солнечная радиация, претерпевшая рассеяние в атмосфере и поступающая к поверхности Земли от всего небесного свода, называется рассеянной радиацией. Рассеянная солнечная радиация играет существенную роль в энергетическом балансе Земли, являясь в пасмурную погоду, особенно в высоких широтах, единственным источником энергии в приземных слоях атмосферы. Совокупность прямой и рассеянной радиации, поступающей на горизонтальную поверхность, называют суммарной радиацией.

Суточный ход прямой радиации меняется также в течение года, так как меняются продолжительность дня и высота солнца. Суточный ход прямой радиации, поступающей на перпендикулярную лучам и на горизонтальную поверхности, также различен вследствие неодинакового угла падения лучей на эти поверхности. Суточный ход прямой радиации зависит и от широты места: в низких широтах максимум в околополуденные часы выражен значительно резче, чем в высоких. Причина заключается в том, что с приближением к полюсу меньше изменяется высота солнца в течение дня. На полюсах, например, изменение высоты солнца на протяжении суток настолько незначительно, что здесь суточный ход прямой радиации практически отсутствует. Суточный и годовой ход рассеянной радиации при безоблачном небе параллелен ходу прямой радиации. Но утром рассеянная радиация появляется раньше, чем прямая. Затем по мере поднятия солнца над горизонтом она увеличивается, достигает максимума в 12 - 13 часов, после чего начинает уменьшаться и в момент окончания сумерек обращается в нуль. В годовом ходе максимум рассеянной радиации при ясном небе наблюдается в июле, минимум - в январе. Так же прост годовой ход рассеянной радиации при сплошной облачности. Однако описанный суточный и годовой ход рассеянной радиации сильно нарушается и усложняется при переменной облачности.

Суммы рассеянной радиации, приходящей на земную поверхность, за любой промежуток времени определяют по записи регистрирующих приборов или путем расчета по результатам наблюдений в отдельные сроки.

Суточные суммы рассеянной радиации в основном зависят от высоты солнца и продолжительности дня. Поэтому они растут с уменьшением широты и от зимы к лету. Большое влияние на приход рассеянной.

Количество радиации зависит от продолжительности освещения поверхности солнечными лучами и угла их падения. Чем меньше угол падения солнечных лучей, тем меньше солнечной радиации получает поверхность и, следовательно, меньше нагревается воздух над ней.

Таким образом, количество солнечной радиации уменьшается при движении от экватора к полюсам, т.к. при этом уменьшается угол падения солнечных лучей и продолжительность освещения территории в зимнее время.

На количество солнечной радиации влияет также облачность и прозрачность атмосферы.

Наибольшая суммарная радиация существует в тропических пустынях. У полюсов в день солнцестояний (у Северного - 22 июня, у Южного - 22 декабря) при незаходящем Солнце суммарная солнечная радиация больше, чем на экваторе. Но из-за того, что белая поверхность снега и льда отражает до 90% солнечных лучей, количество тепла незначительное, и поверхность земли не нагревается.

Суммарная солнечная радиация, поступающая к поверхности Земли, частично отражается ею. Радиация, отраженная от поверхности земли, воды или облаков, на которую она падает, называется отраженной. Но всё же большая часть радиации поглощается земной поверхностью и превращается в тепло.

Поскольку воздух нагревается от поверхности земли, то его температура зависит не только от факторов, перечисленных выше, но и от высоты над уровнем океана: чем выше расположена местность, тем температура ниже (понижается на 6 °С с каждым километром в тропосфере).

Влияет на температуру и распределение суши и воды, которые нагреваются неодинаково. Суша быстро нагревается и быстро остывает, вода нагревается медленно, но дольше сохраняет тепло. Таким образом, воздух над сушей днем теплее, чем над водой, а ночью холоднее. Это влияние сказывается не только в суточных, но и в сезонных особенностях изменения температуры воздуха. Так, на прибрежных территориях при других одинаковых условиях лето прохладнее, а зима теплее.

Вследствие нагревания и охлаждения поверхности Земли днем и ночью, в теплый и холодный сезоны температура воздуха меняется на протяжении суток и года. Наиболее высокие температуры приземного слоя наблюдаются в пустынных районах Земли - в Ливии около города Триполи +58 °С, в Долине Смерти (США), в Термезе (Туркмения) - до +55 °С. Самые низкие - во внутренних районах Антарктиды - до -89 °С. В 1983 г. на станции «Восток» в Антарктиде было зарегистрировано -83,6 °С - минимальная температура воздуха на планете.

Если взять среднее значение для всех климатообразующих факторов на всех временных периодах, то Солнце вносит в среднем ~20% вклада в изменение климата Земли. Таким образом, изменить земной климат Солнце не способно, оно способно только внести в это изменение свой вклад.

Межправительственная группа экспертов по изменению климата IPCC, как известно, утверждает, что изменение климата и глобальное потепление происходят из-за парникового эффекта от промышленных выбросов в атмосферу СО₂.

Изменения солнечной активности могут являться причинами глобального потепления. До сих пор учёные со 100% уверенностью не могут сказать, что вызывает климатические изменения. В качестве причин глобального потепления выдвигается множество теорий и предположений.

Однако, все происходящие климатические процессы на планете зависят от активности Солнца. Поэтому даже самые малые изменения активности непременно сказываются на погоде и климате Земли. Выделяют 11-летние, 22-летние, а также 80-90 летние циклы солнечной активности. Вполне вероятно, что наблюдаемое глобальное потепление связано с очередным ростом солнечной активности, которая в будущем может снова пойти на убыль.

Рост концентрации углекислого газа, скорее всего, является не столько причиной, сколько следствием глобального потепления и поэтому он не может быть использован для его объяснения.

Глобальное потепление в ближайшие десятилетия может смениться глобальным похолоданием, несмотря на наблюдающийся и прогнозируемый рост концентрации углекислого газа.

От потока радиации (в условиях современной большой неустойчивости термического режима высоких широт при наличии ледяных полярных покровов) способны вызвать большие изменения климата.

Выше было показано, что энергетический поток от Солнца очень стабилен, меняется не более чем на 0.1 % за десятилетие, поэтому «включение» этого механизма зависит от деятельности человека. В основном за счет нерационального природопользования.

К астрономическим гипотезам изменения климата можно отнести изменение притока солнечной радиации при различной активности Солнца. Эти гипотезы объясняют изменение климата циклическими колебаниями деятельности Солнца. Считается, что энергетическая мощность солнечной радиации практически постоянна (радиация изменяется в пределах 10%). Изменяются, в основном, потоки ультрафиолетовой и корпускулярной радиации.

Впервые мнение о влиянии солнечной активности на климатические изменения появились в литературе после того, как были установлены вековые и предположительно многовековые циклы ее изменений.

В 50 годы 20 века была выдвинуты гипотеза о влиянии солнечной активности на изменение климата. Изменение климата объяснялось изменениями общей циркуляции атмосферы под влиянием активности Солнца.

При усилении солнечной активности увеличивается циркуляция атмосферы, в ней начинают преобладать процессы перемещения масс воздуха в горизонтальном направлении (адвективные процессы), что ведет к сглаживанию температурных контрастов зима -- лето. Наоборот, при ослаблении солнечной активности доля адвекции уменьшается, и преобладающими становятся процессы постоянного типа

Таким образом, континентальность климата при усилении солнечной активности уменьшается, а при спокойном солнце континентальность возрастает.

Возможно, что солнечная активность, воздействуя на конденсационные процессы в атмосфере, оказывает влияние на основные механизмы общей циркуляции атмосферы.

При максимуме солнечной активности, преобладает меридиональная циркуляция, т.е. разница температур между экватором и полюсом достигает наименьшего значения. Зона умеренных широт исчезает, а другие зоны достигают максимального расширения.

Климат во всех зонах становится более влажным, отличается однообразием на больших пространствах и обилием осадков. Площади пустынь сокращаются.

При минимуме солнечной деятельности абсолютно преобладает западно-восточный перенос, т.е. зоны умеренных широт занимают максимальную площадь, а все другие зоны предельно сокращены. Это эпоха максимальной разобщенности зон и предельной континентальности климата.

Местные особенности формирования климата в таких условиях проявляются в полной мере. Пустыни достигают наибольшего развития. При переходе от максимума активности к минимуму и, следовательно, от одного преобладающего механизма циркуляции к другому происходят изменения климата и климатической зональности.

Так, при ослаблении солнечной активности на Земле могут сложиться условия, когда меридиональная циркуляция и западно-восточный перенос будут равноценны. Это эпоха предельной неустойчивости циркуляции и изменчивости климата. Зоны умеренных широт продолжают расширяться, температура снижается, особенно летом, но осадков выпадает еще много.

Это благоприятствует накоплению снега и льда, установлению ледниковой эпохи. Ледниковые эпохи закладываются и развиваются при неупорядоченности атмосферной циркуляции, а с переходом к преобладанию меридионального или западно-восточного переноса они деградируют.

Множественность ледниковых и межледниковых эпох, исходя из этой гипотезы, можно объяснить совокупным влиянием на циркуляцию атмосферы различных по продолжительности и амплитуде циклов солнечной активности, которые накладываются один на другой.

Многие ученые пытались сроить гипотезы для объяснения климатических изменений деятельностью Солнца. Среди них известна гипотеза Симпсона. При увеличении излучающей способности Солнца растет интенсивность солнечной радиации и, следовательно, температура земной поверхности, причем низкие широты нагреваются больше, чем высокие. Вследствие этого возрастает температурный градиент экватор -- полюс и усиливается атмосферная циркуляция. В свою очередь рост скорости ветра и температуры способствуют испарению и увеличению влагосодержания воздуха.

Последнее при усилении циклоничности благоприятствует облакообразованию и выпадению большего количества осадков. Возросшая облачность большой мере предохраняет Землю от потери длинновоновой радиации. Все это сглаживает температурные контрасты между днем и ночью, между летом и зимой.

Изменение солнечной радиации имеет различные последствия для климатов низких и высоких широт. В низких широтах изменения солнечной радиации вызовут соответствующие изменения облачности и осадков, колебания температуры при этом будут сглажены, а в засушливых областях (пустынях) при увеличении радиации температура из-за большей облачности может даже понизиться.

Таким образом, в местах, не подверженных оледенению, во время максимума солнечной радиации климат становится более влажным и дождливым, а во время минимума -- более континентальным и сухим.

Иначе складываются климатические условия в полярных областях и на возвышенностях, подверженных оледенению, где летняя температура не поднимается выше 0^о. Увеличение солнечной радиации приведет к росту средней годовой температуры и к увеличению осадков, которые первоначально выпадают преимущественно в виде снега. Это способствует росту ледников, таяние которых в течение облачного и потому прохладного лета незначительно. Однако при дальнейшем росте интенсивности солнечной радиации и температуры возрастут доля дождевых осадков, испарение, а с переходом температуры через 0 ^оС -- таяние снега и льда. Все это вместе обусловит деградацию ледников и установление теплого межледникового периода.

В результате последующего уменьшения радиации и понижения температуры произойдет повторение процессов в обратном порядке: сначала возобновится накопление снега и льда, т.е. начнется новое оледенение. Но скоро вследствие уменьшения количества осадков исчезнут ледники, и наступит холодная и сухая межледниковая эпоха. Эта гипотеза дает качественное представление об изменении климата в связи с колебаниями солнечной радиации.

В прошедшем тысячелетии были отмечены два значительных потепления климата, в течение 12-13 веков и конце второго тысячелетия, а также похолодание климата в течение 15-17 веков (малый ледниковый период).

Удовлетворительные результаты моделирования климатических изменений в течение прошедшего тысячелетия позволили использовать полученную физико-статистическую тепло-балансовую модель для построения прогноза развития климата в 21 столетии.

Изменение интенсивности ультрафиолета может приводить к изменению прозрачности атмосферы, причем различному по отношению к солнечному и земному излучению. Могут быть предложены различные механизмы, приводящие к таким изменениям.

В качестве одного из вероятных вариантов можно рассмотреть, например, изменение облачного покрова в верхних слоях атмосферы. Увеличение ультрафиолета приводит к интенсификации конденсации водяного пара в верхних слоях атмосферы. Подобный эффект был продемонстрирован А.А. Дмитриевым в специальных камерах Вильсона, в которых воздух с концентрацией паров воды близкой к насыщению облучался ультрафиолетом. При этом в камере образовывался туман.

В этих исследованиях, на основе большого количества данных наблюдений за перистой облачностью показано, что в периоды высокой солнечной активности действительно увеличивается количество перистых облаков. По данным Дмитриева, возрастание ультрафиолетового излучения, при повышении солнечной активности, вызывает увеличение перистой облачности в обоих полушариях в среднем на 0,25-0,5 балла, что может привести к снижению эффективного излучения Земли на 1-2%. При сильных вспышках ультрафиолетового излучения зарегистрировано увеличение перистой облачности на 2-3 балла.

Для объяснения глобального потепления в 20-ом столетии достаточно уменьшения эффективного излучения Земли в среднем всего лишь на 0.1-0.2%. Действительно, пренебрегая малой теплоемкостью атмосферы и суши по сравнению с теплоемкостью верхнего слоя океана и принимая во внимание то, что приток солнечной энергии приблизительно равен эффективному излучению Земли. Таким образом, наблюдающееся глобальное потепление вполне возможно за счет увеличения облачности в верхних слоях атмосферы (перистые, перламутровые, серебристые облака).

Очевидно, что, по крайней мере, в течение последних 400-от лет существует определенная взаимосвязь между эффективной температурой океана и концентрацией углекислого газа в атмосфере. Однако, взаимосвязь между эффективной температурой океана и скоростью изменения концентрации углекислого газа является гораздо более явной.

Из этого следует, что изменение концентрации углекислого газа, вероятно, является не столько причиной, сколько следствием потепления. Иначе, должна была бы существовать взаимосвязь между концентрацией CO₂ и скоростью изменения температуры.

Ожидается, что в Европе в течение ближайших двух десятков лет общий тренд повышения температуры сменится трендом понижения температуры. При этом, прослеживается явная зависимость времени начала похолодания на Евро-Азиатском континенте от широты и долготы географической точки.

Зависимость от долготы обусловлена влиянием океана: чем дальше на восток, тем это влияние меньше и тем больше температура зависит от эффективной температуры атмосферы. А зависимость от широты места связана с тем, что температура в высоких широтах в большей степени определяется энергетическими потерями, величина которых быстро увеличивается при уменьшении «парникового эффекта».

Таким образом, при понижении общего уровня солнечной активности похолодание в высоких широтах должно начинаться раньше. Смена температуры во многих регионах Европы отстает от смены глобальной температуры, то это позволяет предположить, что должны существовать географические регионы, где похолодание уже началось. И действительно, в некоторых районах Северо-восточной Азии (например, Якутии) смена среднегодовой температуры в соответствии с фактическими данными произошла уже в 1995 г.

Существует в метеорологии такое понятие, как феномен «Эль-Ниньо». Это колебание температуры поверхностного слоя воды в экваториальной части Тихого океана, имеющее заметное влияние на климат. С этим феноменом связывают, в частности, засухи и пожары в Индонезии и Австралии, сильные ливни и наводнения в Перу, появление теплой воды у берегов Центральной Америки и, соответственно, резкое сокращение рыбных ресурсов в этом регионе. Ему соответствует минимум среднегодовой температуры в 2011 году в Санкт-Петербурге, Калининграде и Екатеринбурге.

Заключение

Сочетание изменения солнечной активности с мощным антропогенным воздействием, особенно при высокой солнечной активности, может привести усилению нестационарных процессов в атмосферной циркуляции.

Отсюда можно заключить, что нерациональная антропогенная деятельность в зонах неустойчивого равновесия (например, в северных районах России) может привести к существенным изменениям климатических условий на Земле. В этом смысле мировое сообщество должно быть заинтересовано в сохранении и очень бережном использовании природных ресурсов.

Колебания солнечной активности действительно могут являться основным климатообразующим фактором Земли, влияние Солнца на климат планеты неоспоримо.

Список литературы

1. Материалы сайта http://www.tesis.lebedev.ru/sun_vocabulary.html?topic=1&news_id=39

2. Материалы сайта http://www.kosmos19.narod.ru/

3. Материалы сайта http://2012god.ru/sun-online/

4. Шон Конноли: Большая школьная энциклопедия/ «Махаон» 2005 г, Санкт-Петербург.

Размещено на Allbest.ru