Влияние магнитных бурь на Землю
Магнитные бури возникают под действием потоков солнечного ветра, интенсивность которых зависит от состояния нашего светила.
Солнце, как и Земля, обладает магнитным полем. На поверхности Солнца средняя величина магнитного поля оценивается в 1— 2 эрстед, т.е. в 2—4 раза выше земного. Напряженность магнитных полей солнечных пятен достигает более высоких значений: обычно 20—30 эрстед, а иногда и 3000 эрстед.
Такая высокая напряженность магнитного поля внутри пятен приводит к снижению их излучатель ной способности. Магнетизм в группе больших пятен противоположен по знаку. Силовые линии выходят из одного такого пятна и замыкаются в другом.
Обратите внимание
С противоположной стороны замыкание силовых линий происходит во внутренних областях Солнца. Сильное магнитное поле под пятнами снижает их температуру с 6000 до 4500 К. Вынос горячих масс плазмы из внутренних недр светила происходит в светлых областях солнечной поверхности.
Появление максимума солнечных пятен связано с 11-летней цикличностью. Последний максимум такого цикла наблюдался в начале 1991 года. Нарастание максимума происходит 4,3 года, а спад — 6,7 года. С периодом 11 лет связана инверсия магнитного поля Солнца.
В итоге полный цикл изменения его намагниченности происходит с полным периодом в 22 года. Изучая глинистые слои, исследователи установили, что и 700 миллионов лет назад проявлялся 11-летний цикл в солнечной деятельности.
С 11-летней цикличностью Солнца связан целый ряд явлений в атмосфере, гидросфере, литосфере и биосфере Земли.
Эта периодичность четко увязывается с чередованием засух и наводнений на планете, отмечается в строении годичных колец деревьев, нарастании слоев целого ряда минералов (кальцитовых сталактитов, целестинов и т.д.), в напластовании песчано-глинистых осадков различных геологических эпох и т.д.
В изменениях солнечной активности обнаруживаются и короткопериодические циклы: 3-, 5- и 7—8-летние, а также длиннопериодные: 90—180-летние и др. Однако физическая природа всех этих циклов весьма слабо изучена.
В солнечную плазму «вморожено» магнитное поле, которое вытягивается из его короны в космическое пространство в виде волокон или струй. Вращение Солнца вокруг своей оси ведет к закручиванию линий в так называемую спираль Архимеда. Возникает 4 магнитных сектора. Направление магнитных полей в секторах взаимопротивоположно — в одном секторе оно направлено к Солнцу, а в другом — от Солнца.
При вращении светила за один оборот (27 суток) тоновый слой 4 раза пересекает Землю, что ведет к изменению полярности внешнего магнитного поля также в 4 раза. Потоки плазмы (солнечного ветра) располагаются вдоль силовых линий Солнца. Наиболее мощные потоки частиц солнечного ветра вырываются из района полюсов светила, т.е. в тех его местах, где не замкнуты его магнитные силовые линии.
Важно
Исследователи, занимающиеся изучением солнечно-земных связей, в течение последних десятилетий на основе изучения статистических данных пришли к заключению, что при пересечении Землей неоднородных участков магнитных полей (на границе между двумя соседними секторами) происходит их воздействие на Землю. Советский геофизик А.И.
Оль впервые отметил, что с этими границами должны быть связаны различные явления на нашей планете. На переход Земли из одного сектора в другой затрачивается двое суток. Магнитосфера Земли при этом испытывает некоторую перестройку, которая ощущается в нижней атмосфере, гидросфере, биосфере и литосфере.
Специалисты указывают, что именно в такие периоды наблюдаются наиболее значительные изменения метеорологических факторов: турбулентность атмосферы, увеличение числа гроз, изменение давлений в атмосфере и т.д. Так, американский исследователь Р. Марксон еще в 1969 году отметил увеличение частоты гроз при пересечении Землей границы двух секторов. В 1974 году Дж.
Уилкокс с коллегами на основе обработки данных искусственных спутников Земли обнаружили уменьшение количества облаков в атмосфере в момент перехода пограничной области между секторами. Это явление в 1977 году подметили также С. Хейнес и И. Халеви.
Они объясняют его тем фактом, что корпускулы солнечного ветра способны в указанные моменты времени проникнуть через ионосферу и воздействовать на кучевые облака, располагающиеся в стратосфере. Воздушные шары-зонды, запускаемые в эти слои в момент солнечных вспышек, обнаружили увеличение электропроводности в 10 раз.
В период спокойного Солнца токовый слой распределяется в виде плоского диска. В период высокой активности Солнца токовый слой переходит из плоского в гофрированный. Земля в процессе своего движения по орбите находится то под токовым слоем, то над ним. Заметим, что ток по поверхности раздела течет в направлении, перпендикулярном магнитным силовым линиям.
Напряженность магнитного поля с удалением от Солнца падает. Величина его на орбитах планет достигает следующих значений (в гаммах): 25 — у Меркурия, 12 — у Венеры, 6 — у Земли, 3 — у Марса и 1,5 — у Юпитера.
В процессе возрастания и спада солнечной активности наблюдаются солнечные вспышки, обусловленные аномальными магнитными полями. Образуются они в местах максимального перепада магнитных полей. Академик А.Б.
Совет
Северный (1913—1987) и его коллеги из Крымской астрофизической обсерватории показали, что в этих областях под действием магнитных полей возникают электрические токи в сотни миллиардов ампер. При вспышках выделяется энергия величиной примерно до 1025 джоулей в виде электромагнитного излучения и заряженных частиц высоких энергий.
Величина вспышки эквивалентна ядерному взрыву в один миллиард мегатонн. Возникающее электромагнитное излучение достигает орбиты Земли за 8 минут 20 секунд, а частицы высокоэнергетической плазмы — за 1—2 суток.
То и другое излучения прежде всего воздействуют на магнитосферу Земли и вызывают различные геофизические явления: магнитные бури, изменения геоэлектрических полей, перепады давления в атмосфере, оживление зон разломов литосферы, поступление через них повышенных количеств радиоактивного газа радона. Указанные явления приводят к оживлению землетрясений и вулканизма.
Магнитные бури возникают как при воздействии излучения вспышки на магнитосферу и ионосферу Земли, так и при пересечении планетой границ магнитных секторов. При возмущении ионосферы нарушается коротковолновая радиосвязь. Интенсивные потоки солнечной плазмы могут вызывать радиационную опасность для космонавтов, выходящих в открытый космос.
Магнитные бури оказывают воздействие и на состояние здоровья человека на Земле. Возрастает число несчастных случаев на производстве, в быту и на транспорте из-за того, что снижается внимание водителей и пешеходов. В день появления сильных магнитных бурь увеличивается число заболеваний сердечно-сосудистой системы и смертельных случаев в 3—5 раз.
Влияние магнитных бурь на атмосферное давление
Солнечная активность оказывает влияние на водоносность рек путем изменения количества осадков, которое, в свою очередь, определяется характером атмосферной циркуляции. Последнее звено связи мы выяснили.
Так как же обстоит дело с зависимостью между конечными звеньями этой цепи, то есть между солнечной активностью и водоносностью рек? Ясно, что для разных регионов эта зависимость будет различной. В одних увеличение солнечной активности приведет к уменьшению водосток