Онлайн изображения Солнца со спутника SOHO. Летнеоздоровительная работа с детьми младшего дошкольного возраста

История наблюдений за Солнцем

С самых ранних времён человечество отмечало важную роль Солнца -- яркого диска на небе, несущего свет и тепло. Во многих доисторических и античных культурах Солнце почиталось как божество. Культ Солнца занимал важное место в религиях цивилизаций Египта, инков, ацтеков. Многие древние памятники связаны с Солнцем: например, мегалиты, точно отмечают положение летнего солнечного солнцестояния (одни из крупнейших мегалитов такого рода находятся в Набта-Плайя (Египет) и в Стоунхендже (Англия)), пирамиды в Чичен-Ице (Мексика) построены таким образом, чтобы тень от земли скользила по пирамиде в дни весеннего и осеннего равноденствий, и т. д. Древнегреческие астрономы, наблюдая видимое годовое движение Солнца вдоль эклиптики, считали Солнце одной из семи планет (от др.-греч. ?уф?с рлбнЮфзт -- блуждающая звезда). В некоторых языках Солнцу, наравне с планетами, посвящён день недели.

Развитие современного научного понимания

Одним из первых попытался взглянуть на Солнце с научной точки зрения греческий философ Анаксагор. Он говорил, что Солнце -- это не колесница Гелиоса, как учила греческая мифология, а гигантский, «размерами больше, чем Пелопоннес», раскалённый металлический шар. За это еретическое учение он был брошен в тюрьму, приговорён к смерти, и освобождён только из-за вмешательства Перикла.

Идея о том, что Солнце -- это центр, вокруг которого обращаются планеты, высказывалась Аристархом Самосским и древнеиндийскими учёными (см. Гелиоцентризм). Эта теория была возрождена Коперником в XVI веке.

Первым расстояние от Земли до Солнца пытался измерить Аристарх Самосский. По Аристарху, расстояние до Солнца в 18 раз больше расстояния до Луны. (На самом деле расстояние до Солнца в 394 раза больше расстояния до Луны. А вот расстояние до Луны в античности было определено весьма точно.)

Китайские астрономы в течение столетий, со времён династии Хань, наблюдали солнечные пятна. Однако европейские исследователи обратили на них внимание только в начале XVII века, после изобретения телескопа, который позволил Галилею, Томасу Хэрриоту и другим учёным рассмотреть солнечные пятна. Галилей, насколько нам известно, первым среди исследователей западного мира описал пятна на Солнце. При этом, однако, он полагал, что эти объекты не находятся на солнечной поверхности, а проходят перед ней.

Первую более или менее приемлемую оценку расстояния от Земли до Солнца способом параллакса получили Джованни Доменико Кассини и Жан Рише. В 1672 году, когда Марс находился в великом противостоянии с Землёй, они измерили положение Марса одновременно в Париже и в Кайенне -- административном центре Французской Гвианы. Наблюдавшийся параллакс составил 24?. По результатам этих наблюдений было найдено расстояние от Земли до Марса, которое было затем пересчитано в расстояние от Земли до Солнца -- 140 млн км.

В начале XIX века возник новый метод исследования -- спектроскопия -- и Фраунгофер обнаружил линии поглощения в спектре Солнца.

Долгое время непонятными оставались источники солнечной энергии. В 1848 году Роберт Майер выдвинул метеоритную гипотезу, согласно которой Солнце нагревается благодаря бомбардировке метеоритами. Однако при таком количестве метеоритов сильно нагревалась бы и Земля; кроме того, земные геологические напластования состояли бы в основном из метеоритов; наконец, масса Солнца должна была расти, и это сказалось бы на движении планет. Поэтому во второй половине XIX века многими исследователями наиболее правдоподобной считалась теория, развитая Гельмгольцем (1853) и лордом Кельвином, которые предположили, что Солнце нагревается за счёт медленного гравитационного сжатия («механизм Кельвина -- Гельмгольца»). Основанные на этом механизме расчёты оценивали максимальный возраст Солнца в 20 миллионов лет, а время, через которое Солнце потухнет -- не более чем в 15 миллионов. Однако эта гипотеза противоречила геологическим данным о возрасте горных пород, которые указывали на намного бомльшие цифры. Тем не менее, энциклопедия Брокгауза и Ефрона считает гравитационную модель единственно допустимой.

Только в XX веке было найдено правильное решение этой проблемы. Первоначально Резерфорд выдвинул гипотезу, что источником внутренней энергии Солнца является радиоактивный распад. В 1920 году Артур Эддингтон предположил, что давление и температура в недрах Солнца настолько высоки, что там могут идти термоядерные реакции, при которой ядра водорода (протоны) сливаются в ядро гелия-4. Так как масса последнего меньше, чем сумма масс четырёх свободных протонов, то часть массы в этой реакции, согласно формуле Эйнштейна E = mc2, переходит в энергию. То, что водород преобладает в составе Солнца, подтвердила в 1925 году Сесилия Пейн (англ.). Теория термоядерного синтеза была развита в 1930-х годах астрофизиками Чандрасекаром и Гансом Бете. Бете детально рассчитал две главные термоядерные реакции, которые являются источниками энергии Солнца. Наконец, в 1957 году появилась работа Маргарет Бербидж (англ.) «Синтез элементов в звёздах», в которой было показано, что большинство элементов во Вселенной возникло в результате нуклеосинтеза, идущего в звёздах.

Атмосфера Земли препятствует прохождению многих видов электромагнитного излучения из космоса. Кроме того, даже в видимой части спектра, для которой атмосфера довольно прозрачна, изображения космических объектов могут искажаться её колебаниями, поэтому наблюдения этих объектов лучше производить на больших высотах (в высокогорных обсерваториях, с помощью приборов, поднятых в верхние слои атмосферы, и т. п.) или даже из космоса. Верно это и в отношении наблюдений Солнца. Если нужно получить очень чёткое изображение Солнца, исследовать его ультрафиолетовое или рентгеновское излучение, точно измерить солнечную постоянную, то наблюдения и съёмки проводят с аэростатов, ракет, спутников и космических станций.

Первыми космическими аппаратами, предназначенными для наблюдений Солнца, были созданные NASA спутники серии «Пионер» с номерами 5--9, запущенные между 1960 и 1968 годами. Эти спутники обращались вокруг Солнца вблизи орбиты Земли и выполнили первые детальные измерения параметров солнечного ветра.

В 1970-е годы в рамках совместного проекта США и Германии были запущены спутники Гелиос-I и Гелиос-II (англ. Helios). Они находились на гелиоцентрической орбите, перигелий которой лежал внутри орбиты Меркурия, примерно в 40 миллионах километров от Солнца. Эти аппараты помогли получить новые данные о солнечном ветре. Другое интересное наблюдение, сделанное в рамках этой программы, состоит в том, что пространственная плотность мелких метеоритов вблизи Солнца в пятнадцать раз выше, чем около Земли.

В 1973 году вступила в строй космическая солнечная обсерватория Apollo Telescope Mount(англ.) на космической станции Skylab. С помощью этой обсерватории были сделаны первые наблюдения солнечной переходной области и ультрафиолетового излучения солнечной короны в динамическом режиме. С её помощью были также открыты корональные извержения массы и корональные дыры, которые, как сейчас известно, тесно связаны с солнечным ветром.

В 1980 году NASA вывел на околоземную орбиту космический зонд Solar Maximum Mission(англ.) (SolarMax), который был предназначен для наблюдений ультрафиолетового, рентгеновского и гамма-излучения от солнечных вспышек в период высокой солнечной активности. Однако всего через несколько месяцев после запуска из-за неисправности электроники зонд перешёл в пассивный режим. В 1984 году космическая экспедиция STS-41C на шаттле «Челленджер» устранила неисправность зонда и снова запустила его на орбиту. После этого, до своего входа в атмосферу в июне 1989 года, аппарат получил тысячи снимков солнечной короны. Его измерения помогли также выяснить, что мощность полного излучения Солнца за полтора года наблюдений изменилась только на 0,01 %.

Японский спутник «Ёко» (яп. ‚悤‚±‚¤ ё:ко:?, «солнечный свет»), запущенный в 1991 году, проводил наблюдения излучения Солнца в рентгеновском диапазоне. Полученные им данные помогли учёным идентифицировать несколько разных типов солнечных вспышек и показали, что корона даже вдали от областей максимальной активности намного более динамична, чем принято было считать. «Ёко» функционировал в течение полного солнечного цикла и перешёл в пассивный режим во время солнечного затмения 2001 года, когда он потерял свою ориентировку на Солнце. В 2005 году спутник вошёл в атмосферу и был разрушен.

Очень важной для исследований Солнца является программа SOHO (SOlar and Heliospheric Observatory), организованная совместно Европейским космическим агентством и NASA. Запущенный 2 декабря 1995 года космический аппарат SOHO вместо планируемых двух лет работает уже более десяти (2009). Он оказался настолько полезным, что в конце 2009 года планируется к запуску следующий, аналогичный космический аппарат SDO(англ.) (Solar Dynamics Observatory). SOHO находится в точке Лагранжа между Землёй и Солнцем (то есть в области, где земное и солнечное притяжение уравниваются) и с момента запуска передаёт на Землю изображения Солнца в различных диапазонах длин волн. Кроме своей основной задачи -- исследования Солнца -- SOHO исследовал большое количество комет, в основном очень малых, которые испаряются по мере своего приближения к Солнцу

Все эти спутники наблюдали Солнце из плоскости эклиптики и поэтому могли детально изучить только далёкие от его полюсов области. В 1990 году был запущен космический зонд Ulysses для изучения полярных областей Солнца. Сначала он совершил гравитационный манёвр возле Юпитера, чтобы выйти из плоскости эклиптики. По счастливому стечению обстоятельств ему также удалось наблюдать столкновение кометы Шумейкеров -- Леви 9 с Юпитером в 1994 году. После того как он вышел на запланированную орбиту, он приступил к наблюдению солнечного ветра и напряжённости магнитного поля на высоких гелиоширотах. Выяснилось, что солнечный ветер на этих широтах имеет скорость примерно 750 км/с, что меньше, чем ожидалось, и что на них существуют большие магнитные поля, рассеивающие галактические космические лучи.

Состав солнечной фотосферы хорошо изучен с помощью спектроскопических методов, однако данных о соотношении элементов в глубинных слоях Солнца гораздо меньше. Для того, чтобы получить прямые данные о составе Солнца, был запущен космический аппарат Genesis. Он вернулся на Землю в 2004 году, однако был повреждён при приземлении из-за неисправности одного из датчиков ускорения и не раскрывшегося вследствие этого парашюта. Несмотря на сильные повреждения, возвращаемый модуль доставил на Землю несколько пригодных для изучения образцов солнечного ветра.

22 сентября 2006 года на орбиту Земли была выведена солнечная обсерватория Hinode (Solar-B). Обсерватория создана в японском институте ISAS, где разрабатывалась обсерватория Yohkoh (Solar-A) и оснащена тремя инструментами: SOT -- солнечный оптический телескоп, XRT -- рентгеновский телескоп и EIS -- изображающий спектрометр ультрафиолетового диапазона. Основной задачей Hinode является исследование активных процессов в солнечной короне и установление их связи со структурой и динамикой магнитного поля Солнца.

В октябре 2006 года была запущена солнечная обсерватория STEREO. Она состоит из двух идентичных космических аппаратов на таких орбитах, что один из них постепенно отстанет от Земли, а другой обгонит её. Это позволит с их помощью получать стереоизображения Солнца и таких солнечных явлений, как корональные извержения массы.

В январе 2009 года состоялся запуск российского спутника «Коронас-Фотон» с комплексом космических телескопов «Тесис». В состав обсерватории входит несколько телескопов и спектрогелиографов крайнего ультрафиолетового диапазона, а также коронограф широкого поля зрения, работающий в линии ионизованного гелия HeII 304 A. Целью миссии «Тесис» является исследование наиболее динамичных солнечных процессов (вспышек и корональных выбросов массы), а также круглосуточный мониторинг солнечной активности с целью раннего прогнозирования геомагнитных возмущений.

В 2010 году также планируется запуск создаваемой в США обсерватории SDO (Solar Dynamic Observatory), планируемая дата запуска -- 3 февраля 2010 года.

Для эффективного наблюдения Солнца существуют специальные, так называемые солнечные телескопы, которые установлены во многих обсерваториях мира. Наблюдения Солнца имеют ту особенность, что яркость Солнца велика, а следовательно, светосила солнечных телескопов может быть небольшой. Гораздо важнее получить как можно больший масштаб изображения, и для достижения этой цели солнечные телескопы имеют очень большие фокусные расстояния (метры и десятки метров). Вращать такую конструкцию нелегко, однако этого и не требуется. Положение Солнца на небе ограничивается сравнительно узким поясом, его максимальная ширина -- 46 градусов. Поэтому солнечный свет с помощью зеркал направляют в стационарно установленный телескоп, а затем проецируют на экран или рассматривают с помощью затемнённых фильтров.

Солнце -- далеко не самая мощная звезда из всех существующих, но оно находится относительно близко к Земле и поэтому светит очень ярко -- в 500 000 раз ярче полной Луны. Поэтому невооружённым глазом, а тем более в бинокль или телескоп, смотреть на Солнце днём крайне опасно -- это наносит необратимый вред зрению. Наблюдения Солнца невооружённым глазом без урона зрению возможны лишь на восходе или закате (тогда блеск Солнца ослабевает в несколько тысяч раз), или днём с применением светофильтров. При любительских наблюдениях в бинокль или телескоп также следует использовать затемняющий светофильтр, помещённый перед объективом. Однако лучше пользоваться другим способом -- проецировать солнечное изображение через телескоп на белый экран. Даже с маленьким любительским телескопом можно таким образом изучать солнечные пятна, а в хорошую погоду увидеть грануляцию и факелы на поверхности Солнца.

Фотография обновляется ежедневно. Иногда возможно отключение камер на спутнике.

Солнце на длине волны 171 ангстрем (ультрафиолетовый диапазон), что соответствует температуре порядка 1 млн. градусов.

Солнце на длине волны 171 ангстрем (ультрафиолетовый диапазон), что соответствует температуре порядка 1,5 млн. градусов.

Солнце на длине волны 171 ангстрем (ультрафиолетовый диапазон), что соответствует температуре порядка 2 млн. градусов.

Солнце на длине волны 304 ангстрем (ультрафиолетовый диапазон), яркие пятна имеют температуру порядка 60-80 тыс. градусов.

На спутнике SOHO имеется спектрометрический коронограф, способный получать фотографии солнечной короны, блокируя свет, идущий непосредственно от светила, заслоняя его диском и создавая искусственное затмение в самом инструменте. Положение Солнечного диска отмечено белым кругом. Наиболее характерной особенностью короны являются корональные лучей — почти радиальные полосы, которые можно увидеть на снимках. В ыброс корональной массы также можно увидеть с помощью коронографа.

Изображение солнечного ветра онлайн со спутника SOHO

Солнечный ветер. Фотография охватывает около 8,5 миллионов километров

Изображение охватывает около 45 миллионов километров. Видны множество фоновых звезд

Инструменты SOHO

Один из основных инструментов спутника — это EIT, расшифровывается как Extreme ultraviolet Imaging Telescope (ультрафиолетовый телескоп).

Он показывает снимки атмосферы нашей звезды сделанные на длине волны 171, 195, 284 и 304 ангстрем. Яркие области на фотографии, сделанные на длине волны 304 имеют температуру от 60 000 до 80 000 градусов по Кельвину. 171 — соответствует температурам 1 млн. градусов, на 195 — яркие области имеют температуру 1,5 млн. градусов, и наконец, 284 — соответствует температуре 2 млн. градусов Кельвина.

Также на SOHO установлен прибор MDI (Michelson Doppler Imager-измеритель доплеровского смещения). Он позволяет снимать на длине волны 6768 ангстрем, на этой длине волны очень хорошо наблюдать Солнечные пятна.

Также прибор MDI делает магнитограммы, показывающие магнитное поле в солнечной фотосфере. Черные и белые области указывают противоположную полярность.

> Как наблюдать за Солнцем

Наблюдение Солнца в телескоп: описание конструкции телескопа, телескоп или бинокль, какие есть фильтры, солнечная активность и циклы, безопасность, фото Солнца.

Солнце – не просто одна из множества звезд Млечного Пути, но главная и единственная звезда Солнечной системы и причина, по которой жизнь продолжает существовать на планете Земля. Мы зависим от Солнца и это наиболее привычный объект для наблюдения в небе. Чаще всего мы обращаем на него внимание в период солнечного затмения, когда в определенных случаях видна корона (кольцо вокруг Солнца). В этой статье мы объясним не только, как наблюдать за Солнцем и какой телескоп купить или выбрать (линзы, модель, конструкция), но также представим правила безопасности и что можно наблюдать на Солнце (какие есть циклы, периоды активности, пятна). Приятным бонусом станут красивые фото Солнца, предоставленные астрономами-любителями.

Главное предназначение телескопа сводится к сбору максимального количества света от доступного источника. Каждый космический объект находится от нас на таком большом расстоянии, что пучок света, исходящий от него считается параллельным. Человеческий глаз может рассмотреть звезды со свечением более 6m, поскольку именно так он получает достаточное количество света. Причина тому такова: человеческий зрачок имеет диаметр 5 мм, при этом он не пропускает нужный объем света. Поэтому его верным помощником является телескоп с крупным объективом, способным собирать большое количество света.

Какова конструкция телескопа?

Чтобы выбрать и купить правильный телескоп для наблюдения за Солнцем, необходимо разбираться в моделях и самой конструкции. Телескоп состоит из 2 главных элементов: окуляра и объектива. Объектив призван аккумулировать световые лучи в одну точку, именуемую фокусом. Расстояние от фокуса до объектива называют фокусным расстоянием. В свою очередь, фокусное расстояние выступает в роли одной из главных характеристик оптического прибора. Что мы можем узнать с помощью фокусного расстояния? Нужно понимать, что возможности человеческого организма небезграничны. Разглядывая предмет, человек старается приблизить его к глазам. Однако на расстоянии менее 20 см человек видит только размытые очертания предмета, поэтому он вооружается лупой или увеличительным стеклом. Таким образом, предмет размером 0,1 мм человек может разглядеть только с расстояния менее 25 см. Отсюда угол, равный 1,5 минутам. Однако Луна находится от Земли на таком расстоянии и под таким углом, что земной наблюдатель сможет рассмотреть на ее поверхности только объекты размером более 150 км. С помощью объектива телескопа помогает человеку взглянуть на Луну прямо около глаза.

В то же время данное изображение выглядит маленькой точкой, рассмотреть которую крайне сложно. Как правиться с этой проблемой? На помощь придет увеличительное стекло, роль которого в телескопе выполняет окуляр. Таким образом, телескоп собирает максимальное количество света от наблюдаемого объекта и увеличивает угол его визуализации.

Существуют ли методы расчета размером выстроенного с помощью объектива изображения? Разумеется, да. Если позади объектива поместить экран, на нем можно будет увидеть изображение изучаемого объекта. Размер данного изображения равен произведению углового размера объекта на фокусное расстояние объектива. Принимая в расчет, что угловой диаметр дневного светила составляет 32’, мы получаем следующее заключение: фокусное расстояние в метрах равно диаметру изображения дневного светила в сантиметрах. Также следует узнать разрешающую способность телескопа, которая также зависит от фокусного расстояния и диаметра объектива.

Важно понимать, что Солнце – это очень яркий объект, при наблюдении которого отпадает необходимость в сборе света. Напротив, для качественных исследований телескоп должен гасить яркость Солнца. Но уменьшать размер объектива нельзя, поскольку от этого уменьшится разрешающая способность телескопа. В этом состоит главная особенность телескопа для изучения Солнца.

Решить данную проблему можно несколькими способами. Во-первых, можно построить проекцию изображения Солнца на экране. В этом случае исследователь изучает не изображение в окуляре, а картинку на специальном экране. Таким образом, разглядывая Солнце в окуляр, мы получим пучок из всего объема собранного света. Его диаметр равен диаметру зрачка или диаметру окуляра. Объяснить это можно с помощью примера: у нас есть два груза весом 1 кг каждый. Однако площадь одного составляет 1 метр, а другого – 10 см. Расположим оба груза на натянутую пленку. Очевидно, что груз меньшей площади будет оказывать большее воздействие на пленку.

Какие требования предъявляются экрану? Экран должен свободно перемещаться по оптической оси и фиксироваться на салазках с помощью стопорных винтов. Кроме того, должны быть исключены ситуации свисания экрана, когда его центральная часть под собственным весом опускается ниже оптической оси. Также экран нужно беречь от прямых солнечных лучей. Для этого его оборудуют 10-сантиметровыми бортами.

Для рефрактора или телескопа иной системы, у которой окулярный узел располагается в задней части, на трубу следует надевать защитный экран размером в несколько раз больше основного экрана. Для ньютоновского рефрактора или телескопа иной системы, у которого окуляр располагается на боку, для защиты будут достаточными только экранные бортики. Но важно понимать, что на некотором отдалении от окуляра, в месте, где располагается экран, размер светового пучка при аналогичной интенсивности будет несколько больше. Это означает, что яркость изображения немного уменьшится, что убережет наблюдателя от травмы сетчатки.

Второй метод подразумевает внесение в оптическую схему специального солнечного светофильтра. Данные фильтры бывают двух типов. Первые фиксируются непосредственно перед объективом и обладают более высокую пропускающую способность. Вторые устанавливаются позади окуляра и практически не пропускают солнечный свет. Более комфортны и безопасны в эксплуатации фильтры первого вида, поскольку окулярный фильтр может быстро прийти в негодность, если используется с неподходящим телескопом.

Вместе с тем, всегда существует риск того, что окулярный фильтр может упасть. В этом случае исследователь может получить тяжелейшую травму глаз. Сегодня растет популярность фильтров из особой пленки Astrosolar. Изготавливаются они следующим образом: в специальной крышке делается отверстие, диаметр которого равен диаметру объектива. Отверстие крышки закрывается пленкой. Затем крышка одевается на объектив, и наблюдатель получает прекрасный фильтр.

Кроме того, существует целый спектр методов снижения яркости изображения. К примеру, зеркало в зеркальном телескопе можно оставить без отражающего слоя. В этом случае серьезная доля света будет проникать за отражающую поверхность зеркала, огибая точку фокуса. От этого яркость изображения будет снижаться. Еще один метод заключается в постройке длиннофокусных телескопов, которые эффективно снижают яркость. Но в любом случае использование фильтров необходимо.

Следующий метод подразумевает применение целостатной установки. Ее конструкция имеет несколько особенностей. Основная оптическая схема телескопа находится в горизонтальном положении и надежно зафиксирована. С помощью целой системы оптических зеркал солнечные лучи направляются на главное зеркало.

Важно понимать, что склонение Солнца не постоянно, а изменяется на протяжении всего года. Поэтому солнечные лучи падают на поверхность целостатного зеркала под различными углами. Точно попадание луча на главное зеркало обеспечивается мобильным зеркалом, которое может перемещаться вдоль оси объектива. С этим связаны особенности конструкции установки. В нее входят два основных компонента: неподвижное и подвижное зеркала. Если последнее располагается южнее неподвижного (целостата), то возникает ситуация, когда тени от монтировки или подвижного зеркала падает на целостат. Решить эту проблему можно, обеспечив возможность перемещения целостата вдоль линии запад-восток. Но целостат при этом должен быть зафиксирован в таком положении, когда ось его вращения направлена на Полюс Мира.

Солнечная активность. Циклы

Солнечная активность – это общая совокупность нестационарных явлений на дневном светиле. К ним относятся факелы, пятна, вспышки, протуберанцы, флоккулы. Все эти явления взаимосвязаны друг с другом и, как правило, появляются одновременно в четко очерченной области Солнца. Важно напомнить, что солнечная активность и циклы Солнца влияют на Землю и все живое (магнитные бури, выбросы корональной массы и т.д.), поэтому важно не забывать периодически просматривать прогнозы, доступные в режиме онлайн на страницах сайта.

Для описания солнечной активности обычно используется понятие «создание пятен на Солнце» и несколько его индексов. Наиболее известны коэффициент INTER SOL и индекс Вольфа. Индекс Вольфа рассчитывается по формуле:

W=R*(10g+f), где f – общее количество пятен, g – общее число групп на диске, R – коэффициент корреляции, который рассчитывается с учетом технических характеристик телескопа и условий наблюдений. Рекомендуется по умолчанию использовать R=1.

Коэффициент INTER SOL рассчитывается по формуле:

IS=g+grfp+grfn+efp+ef, где ef – количество одиночных пятен без полутеней, efp – количество одиночных пятен с полутенями, grfn – количество сгруппированных пятен без полутеней, grfp – количество сгруппированных пятен с полутенями.

Не забывайте, что каждое одиночное пятно нужно считать отдельной группой.

В качестве международной системы выступают числа Вольфа, которые регулярно публикуются Цюрихской обсерваторией. Нельзя назвать эти индексы очень точными, да и их субъективность для каждого наблюдателя весьма велика, однако они имеют ряд неоспоримых преимуществ. Их значения рассчитаны на весьма продолжительный период времени (258 лет с 1749 года). Из-за этого индекс Вольфа успешно применяется для определения корреляций между солнечной активностью и различными геофизическими и биологическими явлениями.

Основная особенность солнечной активности – это ее цикличность. Продолжительность циклов различна. Совсем недавно произошел очередной 23-й максимум 11-летнего цикла.

В течение максимума цикла регионы солнечной активности располагаются на всей поверхности солнечного диска. Количество их максимально, развитие достигает своего пика. В течение минимума они смещаются к экватору, а количество таких регионов резко сокращается. Узнать активные регионы можно по факелам, солнечным пятнам, волокнам, протуберанцам, флоккулам.

Наибольшую известность приобрел одиннадцатилетний цикл, который был открыт Генрихом Швабе и доказан Робертом Вольфом. Именно поэтому циклическое изменение солнечной активности в течение 11,1 года именуется законом Швабе-Вольфа. Главная особенность одиннадцатилетнего цикла заключается в изменении полярности на противоположную на протяжение каждого цикла. От этого изменяется и магнитные поля Солнца. Сегодня разработана гипотеза, согласно которой магнитное поле влияет на цикличность активности Солнца. Также предполагается, что существуют 22-, 44-, 55- и 88-летние циклы изменения солнечной активности.

Ученые выяснили, что продолжительность циклических максимумов изменяется с периодом в 80 лет. Данные периоды можно увидеть на графике солнечной активности. Однако изучение колец на спилах деревьев, сталактитов, ленточной глины, раковин моллюсков и залежей ископаемых стали основой для предположения и более длительных циклов. Ученые полагают, что их продолжительность составляет 110, 210, 420 лет. Кроме того, вероятно, существуют вековые и сверхвековые циклы, которые длятся 2400, 3500, 100 000, 300 000 000 лет. Заметим, что цикличность – это характерная черта каждого явления солнечной активности.

В последнее время в научном сообществе часто ведутся споры о влиянии циклов на иные космические тела (звезды, планеты-гиганты). Например, обсуждается влияние суммарной гравитации в момент их парадов.

Вероятно, длительные сверхвековые циклы определенным образом связаны с положением Солнца в галактике Млечный Путь. А если точнее, с особенностями его вращения вокруг ядра галактики. Каждый любитель астрономии, регулярно проводящий наблюдения дневного светила, может провести сравнительный анализ графика солнечной активности с графиками интенсивности всевозможных атмосферных и биосферных явлений.

Однако остается актуальным вопрос: для чего нужно так внимательно следить за активностью главной звезды солнечной системы? Ответ достаточно прост: Солнце оказывает самое серьезное влияние на нашу планету и ее обителей. Пи росте интенсивности солнечных ветров (потока корпускул – заряженных солнечной энергией частиц) вызывает полярные сияния и мощнейшие магнитные бури. Они, в свою очередь, оказывают влияние на физическое и психическое здоровье человека (в магнитные бури наблюдается рост самоубийств), на техническое оборудование и электронику, на урожайность, рождаемость и смертность скота.

Как наблюдать Солнце

Многие знают главные правила того, как наблюдать за Солнцем в период солнечного затмения, так как это важно для зрения. Но в научных кругах во время исследований в телескоп существуют иные требования, с которыми будет полезно ознакомиться, чтобы не только получить качественное фото Солнца в высоком разрешении, но и увидеть корону, пятна и прочие признаки солнечной активности.

Разработаны четкие правила проведения наблюдений Солнца. Кроме того, в научном сообществе существуют требования к их оформлению, расчету и прочим процессам астрономической науки. Прежде всего, скажем о том, какие ошибки не должен допускать ни один астроном. Во-первых, нельзя делать зарисовку увиденного по визуальном наблюдение, когда астроном рассматривает поверхность Солнца и тут же делает соответствующие рисунки. Лучше использовать метод проекции на экран. На первом этапе нужно рассчитать диаметр солнечного диска, от него зависит диаметр зарисовки. Следует принимать в расчет яркость изображение и разрешения вашего телескопа. Далее исследование проводится в два этапа. Первый заключается в зарисовке солнечного диска со всеми образованиями на его поверхности, а также в подробном описании атмосферы. На втором этапе проводится камеральная обработка результатов, в том числе классификация групп факелов и пятен, определение площади и точного расположения образований, заполнение соответствующего бланка.

Далее следует навести оптическую трубу на Солнце. Чтобы этот процесс был более комфортным, следует использовать тень, которую отбрасывает телескоп на экран. Солнце попадет в область зрения оптического прибора в случае, если тень от телескопа будет абсолютно прямой, а не искаженной или вытянутой. Таким образом, на экране, где зафиксирован лист с нарисованной окружностью нужного диаметра, можно увидеть изображение дневного светила. Также отметим, что не нужно фиксировать к экрану бланк наблюдений. Гораздо разумнее сделать зарисовки на отдельном листе, а потом полученный рисунок скрепить с бланком. Аналогичный метод используется и при исследовании групп пятен. На следующем этапе нужно отрегулировать экран таким образом, чтобы окружность полностью совпала с изображением Солнца.

Во время зарисовки не стоит отмечать каждую мелкую деталь. В большинстве случаев такая скрупулезность нарушает масштаб. Лучше поступить следующим образом: сделав зарисовку основных деталей на изображении солнечного диска, нужно присвоить каждой группе деталей свой номер, а на обратной стороне листа детально зарисовать все группы. Основная зарисовка должна иметь суточную параллель и ориентацию по сторонам света (W, E, S, N). На суточной параллели следует отметить траекторию смещения экрана, что делается при отключении часового привода.

В объективе телескопа мы, в первую очередь, увидим группы пятен. Присмотревшись, мы заметим уменьшение яркости по краям диска, где располагаются яркие факелы. Увиденное изображение мы должны максимально точно нарисовать на листе бумаги. Для этого мы разместим лист бумаги непосредственно на экран, куда проецируется изображение солнечного диска, и точно обведем все его особенности. Осталось лишь несколько шагов, один из которых - провести суточную параллель, для чего мы должны отметить местоположение любого пятна около солнечного экватора в нескольких точках по траектории движения диска Солнца. При этом, зарисовка проводится при включенном часовом механизме или гидирировании, суточная параллель же проводится при неподвижном телескопе. После этого делаем разметку по сторонам света. Важно понимать, что запад – это направление, куда уходит солнечный диск при остановке гидирования. А север располагается в направлении северного полюса Земли.

По окончанию зарисовки солнечного диска мы должны сделать детальную зарисовку всех групп пятен. Во время этом работы уже необязательно применять экран. Вполне можно обойтись солнечным фильтром, поскольку здесь допустима небольшая погрешность изображения. Самое главное – уделить внимание всем особенностям каждой группы пятен. С этой целью рекомендуется поднять увеличение телескопа.

Для описания атмосферы астрономы создают больные системы критериев. Можно использовать системы 2 классификаций, которые оговаривают спокойствие и облачность атмосферы. Кроме того, нужно понимать некоторые тонкости, для конспектирования которых предусмотрена графа «Примечания».

Теперь подробно расскажем о том, как грамотно оформлять свои наблюдения. Для этого существует специальный бланк, состоящий из двух сторон. На лицевой стороне находятся графы для описания данных о наблюдениях, условий их проведения и характеристики солнечного диска. Здесь же осуществляется зарисовка поверхности диска.

Кроме того, каждый астроном проводит классификацию пятен по наиболее удобной для него системе: цюрихской, Цесевича и т.д. Далее следует этап обработки данных, которая начинается с классификации образований на солнечном диске. Все особенности каждой группы описываем в соответствии с выбранной системой. Также описываем все характеристики и яркость факельного поля. Крайне важно точно измерить гелиографические координаты каждого пятна. Для этого применяются специальные гелиографические координатные сетки. Поскольку солнечная ось вращения не является перпендикуляром к плоскости земной орбиты, а Земля, как известно, вращается вокруг Солнца, земной наблюдатель видит полюса дневного светила в различных точках диска. В ряде случаев визуализируются сразу два полюса, иногда видимым остается только один.

В то же время, экватор Солнца может располагаться севернее или южнее центральной части солнечного диска. Для измерения расстояния между центральной частью солнечного диска и экватором применяются такие единицы измерения, как гелиографические градусы. А само расстояние именуется гелиографической широтой центра диска В0. Значение данного параметра влияет на выбор конкретной гелиографической сетки. Существует несколько видов гелиографических сеток: 0,00; +- 1,00; +-2,00; +- 3,00; .... +-7.00.

Кроме того, каждый исследователь Солнца должен знать угол между суточной параллелью (Р) и направлением экватора. Данный угол может иметь положительное значение (восточная часть суточной параллели находится к северу от экватора) или отрицательное значение (если восточная часть суточной параллели находится к югу от экватора). Также крайне важная величина – это гелиографическая долгота центрального меридиана (L0).

Все эти величины (В, L0, Р0, d) можно узнать в астрономическом календаре. Приведем пример расчета координат образований на солнечном диске. Для более комфортного проведения расчетов можно напечатать сетку на прозрачном материале. При этом, масштаб должен быть таковым, чтобы диаметр сетки совпадал с диаметром зарисовки. Для этого подберем нужную сетку с учетом величины В0, округленной до целых. К примеру, В0, = -3,21, тогда нужная нам сетка В = -3˚. Для верного наложения сетки следует определить положение солнечного экватора. Делается это исходя из положения суточной параллели и углом между экватором и данной параллелью. Далее предполагаем, что Р = -26,03, тогда экватор с востока будет располагаться на 26,03 к северу от суточной параллели. Выстроим угол Р (вершина – центр диска Солнца), у нас получилась позиция солнечного экватора.

Разместив гелиографическую сетку, нужно интерполировать значение L0 для момента наблюдения. В календаре оно соответствует 0h всемирного времени. Это значение вы должны перевести из всемирного времени к местному. К примеру, 2 апреля L0 = 134,54, а 3 апреля L0 = 122,21. Разница в 12,33 обозначается маркировкой dL. Рассчитаем долготу центрального меридиана во время наблюдения. Если наблюдатель находится в Москве в 12:43 (по всемирному времени в 08:43), данный параметр составляет 0,36 суток (8 ч 43 мин - это 8, 75 часа, значит 8, 75 / 24 = 3,64). Для обозначения параметра используем i. Далее действуем по формуле:

L0 - dL*i= 134.54-12.33*0.36=130,10

долготы увеличиваются по направлению с востока на запад, поэтому для образований в восточной части диска нужно вычесть их угловое расстояние до центрального меридиана из значения Lн. Далее рассчитываем площадь групп пятен, факелов и пятен большого размера. Тонкость здесь заключается том, что образования на краях солнечного диска визуально вытянуты вдоль поперечника. Определить их истинный размер можно по формуле:

Dист = dнабл * R/r

r - расстояние объекта от центра солнечного диска в тех же единицах, что и радиус,

R - радиус изображения солнечного диска.

Если направление перпендикулярно перпендикулярному радиусу направлению, используется формула:

Sист = Sнабл * R/r

Sнабл обычно измеряется в квадратных секундах дуги.

Осталось сказать лишь несколько слов о фотографическом наблюдении дневного светила. Работа с фотокамерой имеет несколько преимуществ, главное из которых заключается в более коротком времени, затрачиваемом на наблюдение. Однако здесь есть и некоторые недостатки. К примеру, атмосфера Земли нестабильна, поэтому пятна со слабым свечением визуализируются далеко не всегда. В этим связана необходимость в целой серии снимков.

Также в момент легкой облачности некоторые области диска могут быть закрыты, поэтому наблюдения откладываются до более подходящей погоды.

Впрочем, проводить фотографические наблюдения Солнца очень удобно. Из серии снимков можно выбрать наиболее удачный, максимально точно отражающий все пятна. Затем фотография вставляется в бланк наблюдений. Фотографирование Солнца проводится при значительном увеличении, затем определяется суточная параллель.

Техника безопасности для Солнца

Теперь уделим внимание технике безопасности при наблюдении Солнца. Напомним, что наблюдение Солнца представляет собой наиболее опасный вид астрономических исследований. Даже невооруженный глаз может пострадать от прямых солнечных лучей, а телескоп увеличивает интенсивность светового пучка в десятки раз. Поэтому при проведении наблюдений солнечного диска нужно обязательно использовать специальные светофильтры или солнечный экран, куда будет проецироваться изображение Солнца. Фильтры нужны и при фотографировании Солнца. Помните, что пучок света, направленный на кожу обязательно вызовет сильнейший ожог. А если допустить попадание светового пучка на любой воспламеняющийся предмет вызовет его возгорание.

Мероприятия:

1. Чтение: Ю. Марцинкявичюс «Солнце отдыхает».
2. Наблюдение за солнцем на прогулке.
3. Подвижная игра: «Солнышко и дождик».

Стихотворение «Солнце отдыхает»

Раньше всех на свете солнце встало,
А как встало - принялось за дело:
Обошло всю землю
И устало.
Отдыхать за лесом темным село.
Если вдруг найдешь его в лесу ты,
Там, где на траве туман и сырость,
Не буди,
У солнца сон - минуты,
Не шуми,
Весь день оно трудилось.
(Ю. Марцинкявичюс)

Подвижная игра «Солнышко и дождик»

Цель: учить детей ходить и бегать врассыпную, не наталкиваясь друг на друга, приучать их действовать по сигналу.

Ход игры:

Дети сидят на скамейках. Воспитатель говорит: «Солнышко» Дети ходят и бегают по всей площадке. После слов «Дождик. Скорей домой!» они бегут на свои места.

Наблюдение за солнцем на прогулке

Цель: обратить внимание детей на солнце, что на него трудно смотреть, такое оно яркое, так много даёт света; обратить внимание на явление: «свет - тень»; формировать представление о том, что когда светит солнце - на улице тепло; поддерживать радостное настроение.

Ход наблюдения:

Перед прогулкой в солнечный день предложить детям посмотреть в окно. Вспомнить с детьми стихотворение.

Смотрит солнышко в окошко,
Смотрит в нашу комнату.
Мы захлопаем в ладошки,
Очень рады солнышку.

Выйдя на участок, обратить внимание детей на теплую погоду: от солнышко - тепло. Солнце огромное, раскаленное. Обогревает всю землю, посылая ей лучи.

Вынести на прогулку маленькое зеркало и сказать, что солнце послало свой лучик детям, чтобы они. Поиграли с ним. Навести луч на стену. Солнечные зайчики играют на стене. Поманить их пальчиком, пусть бегут к тебе. Вот он, светленький кружок, вот, вот, левее, левее. Убежал на потолок. По команде «Ловите зайчика!» дети пытаются поймать его. Предложить детям с закрытыми глазами постоять в тени, потом на солнце, почувствовать разницу, рассказать о своих ощущениях.

Прогулка 10
НАБЛЮДЕНИЕ ЗА СОЛНЦЕМ

Цели : формировать умение видеть красоту неба; развивать творческое воображение; вызвать желание фантазировать.

Ход прогулки

– Где светит солнышко утром? Куда садится вечером? Какие места участка освещены солнцем во время утренней прогулки, какие – во время вечерней? Сравните.

Вывод: солнце совершает определенный путь, световой день становится все короче и короче.

Дети приходят в детский сад и уходят домой, когда темно.

Закрепить представления о свойствах солнечных лучей. Если будет возможно поиграть с солнечным зайчиком, показать детям солнечный спектр.

Наблюдение за небесными светилами

Цель : приучать любоваться красотой луны и звезд.

Обратите внимание на глубокое темное небо, на котором появляется тонкий серебристый серп – месяц. Это луна – только маленькая. Проследите за всеми изменениями луны: от появления месяца до полнолуния, отметьте ее цвет. Когда светит полная луна, вокруг светло, видны все предметы. Осенью на темном небе особенно ярко светят звезды. Обратить внимание, что они разные, большие и маленькие, и светят по разному: одни ярче, другие более тускло.

Приметы: если солнце взошло быстро и светит ярко – погода переменится; солнце в туман садится – к дождю; ночное небо звездное – будет солнечная, морозная погода; луна в тусклой дымке – к ненастью.

Поговорки и пословицы: в ноябре рассвет с сумерками среди дня встречается; ноябрь – сумерки года.

Стихотворение.

ОСЕНЬ

Что ни день – то резче ветер

Рвет в лесу листву с ветвей…

Что ни день – то раньше вечер,

А светает все поздней.

Медлит солнышко, как будто

Подниматься силы нет…

Потому и всходит утро

Над землей почти в обед.

И. Мазнин

Загадки.

На тарелке колобок – золотой горячий бок.

А тарелка голубая – не видать конца и края.

(Солнце и небо.)

Лишь солнце погасло и стало темно,

Как по небу кто-то рассыпал зерно.

Какое? Не знаю…

Но лишь добавляю, что было блестящим

И ярким оно.

(Звезды.)

Дидактическая игра «Догони свою тень».

Цель : познакомить с понятием света и тени.

Ход игры:

Воспитатель . Кто отгадает загадку?

Я иду – она идет,

Я стою – она стоит,

Побегу – она бежит.

(Тень.)

В солнечный день, если вы встанете лицом, спиной или боком к солнышку, то на земле появится темное пятно, это ваше отражение, оно называется тенью. Солнце посылает на землю свои лучи, они распространяются во все стороны. Стоя на свету, вы закрываете путь лучам, они освещают вас, но на землю падает ваша тень. Где еще есть тень? На что похожа? Догони тень. Потанцуем с тенью.

Дидактическая игра «Лето или осень?».

Подвижные игры «Ловишки», «Охотник и зайцы».

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

Конспект прогулки 2-я младшая группа. Наблюдение за солнцем.

Прогулка-путешествие по разным станциям. На станциях дети наблюдают за солнцем, отмечают признаки весны, вспоминают названия цветов, рисуют и выкладывают из камешков солнце, играют в подвижную игру "С...

Наблюдение за солнцем во 2-й младшей группе

Цель: Формировать представление о том, что когда светит солнце - на улице тепло, поддерживать радостное настроение.Обратить внимание на то, что когда светит солнышко на улице тепло. Отметить, что лето...