I. Этап актуализации знаний. Мотивация учебной проблемы.

Тема: Проявление солнечной активности: пятна, вспышки, протруберанцы

Цель: формирование понятий о Солнце, космическом явлении солнечной активности и солнечно-земных связях.

Задачи обучения:

Общеобразовательные – формирование понятий:

1) о космическом явлении солнечной активности:

· о различных формах проявлений солнечной активности: коронарных дырах и коронарных конденсациях, солнечных пятнах, факельных полях, флоккулах, протуберанцах, хромосферных вспышках, блинкерах, солнечном ветре и т.д.;
- о физических процессах взаимодействия солнечной плазмы и магнитных полей, обусловливающих возникновение вышеперечисленных проявлений солнечной активности;

· о цикличности солнечной активности.

2) о солнечно-земных связях:

· о роли солнечного излучения в существовании и развитии жизни на Земле;

· о взаимодействии солнечного ветра с магнитным полем Земли, возникновении магнитных бурь и полярных сияний;

· о результатах воздействия проявлений солнечной активности на атмосферные, климатические, биосферные процессы;

· о результатах воздействия проявлений солнечной активности на общее состояние и здоровье людей, социальные явления и технические объекты;

· о мерах защиты и профилактики вредного воздействия солнечной активности на здоровье людей и техносферу.

Воспитательные:

1) Формирование научного мировоззрения учащихся.

2) Борьба с предрассудками, связанными с неверным пониманием физики солнечной активности, ее периодичности и воздействия на геосферные процессы и человека, в том числе связи магнитных бурь и здоровья людей.

3) Показать, что наблюдения и эксперимент являются основой для выдвижения гипотез и теорий.

Развивающие - формирование умений:

· анализировать информацию, объяснять причины возникновения проявлений солнечной активности на основе важнейших физических теорий

Цели применения ИКТ:

1. Реализация принципов наглядности и научности. (Иллюстративная роль, реальные научные фотографии).
2. Формирование компьютерной грамотности при выполнении самостоятельной работы над презентацией.
3. Формирование исследовательских умений в ходе в ходе подготовки видеофрагментов с орбитальной обсерватории SOHO.
4. Формирование знаний о современных методах исследования Солнца и создания условий для овладения этими методами.

I. Этап актуализации знаний. Мотивация учебной проблемы.

1. Солнечная активность (основные формы, механизм, периодичность)
2. Солнечно-земные связи: роль излучения Солнца в существовании жизни; взаимодействие солнечного ветра с магнитным полем Земли; воздействия проявлений солнечной активности на атмосферу, климат, биосферу, человека и технику

1. Каково внутреннее строение Солнца? Дайте краткую характеристику ядру, зоне лучистого переноса, зоне конвекции и атмосфере (фотосфере, хромосфере и короне) Солнца. Как рассчитать параметры внутреннего строения Солнца?
2. Что представляют собой черные и светлые пятна на Солнце? Почему они возникают?
3. Почему светит Солнце? Объясните причины выделения энергии в недрах Солнца.
4. Почему Солнце «живет» без существенных изменений миллиарды лет? Объясните причины этого космического процесса.
5. Каков возраст Солнца?
6. Как Солнце воздействует на Землю и жизнь людей? (солнечный ветер, космические лучи, электромагнитное излучение во всем спектре).

Солнечная активность - комплекс явлений, охватывающих всю атмосферу Солнца.

Коронарные дыры – области пониженной яркости короны, в которых силовые линии крупномасштабного магнитного поля, пронизывая всю корону, уходят в межпланетное пространство; наблюдаются в рентгеновском диапазоне длин волн в виде черных провалов на фоне яркого сияния короны.

Факельные поля (флоккулы) - области ослабления магнитных трубок (местных магнитных полей), где на поверхность Солнца «прорывается» более нагретое (до 10000 К) солнечное вещество. Наблюдаются в виде светлых участков фотосферы, часто окружающих солнечные пятна. Размеры факельных полей от 5000 до 50000 км, среднее «время жизни» – месяцы (до года). В годы максимумов солнечной активности факельные поля занимают до 10 % поверхности Солнца.

Солнечные пятна - темные промежутки тени, окруженные более светлой полутенью, - области солнечной поверхности с температурой около 4000 К и размерами от 1 до 35000 км (площадь солнечного пятна в апреле 1947 г. составляла 18130000000 км²), возникающие там, где местные магнитные поля с индукцией 0,4 - 0,5 Тл и напряженностью от 1000 до 4500 Э, «всплывая» на поверхность Солнца, подавляют конвекцию

Протуберанцы - сравнительно холодные плотные облака солнечного вещества (Т~ 10⁴ К), выброшенные в хромосферу в результате ускоряющего действия магнитных трубок местных полей на движение солнечного вещества на высоту около 10⁴ км. Протуберанцы имеют разнообразную причудливую форму. Вещество спокойных протуберанцев, плавающих в хромосфере до 1 года, лежит в углублениях «примятых» арок магнитного поля. В активных или эруптивных, отличающихся быстрым развитием протуберанцах, существующих в течение недель, реже – месяцев, но достигающих в длину до 1/3 R¤ (150000-250000 км), плазма течет вдоль линий магнитного поля со скоростью до 700 км/с.

Солнечные хромосферные вспышки возникают в группах пятен с противоположным направлением магнитных полей при их взаимном уничтожении (аннигиляции). Механизм их возникновения таков: меж пятнами разной полярности возникает нейтральный слой, магнитная индукция в котором равна нулю; при определенных условиях в нем может возникнуть обусловленный движением электронов и ионов плазмы электрический ток, нагревающий плазму за счет энергии магнитного поля. Поскольку плазма имеет очень небольшое сопротивление, в обычных условиях ее нагрев в нейтральном слое незначителен, но поля «выдавливают» плазму в нейтральный слой и сжимают его. По мере сжатия нейтрального слоя растет скорость частиц – носителей тока; электроны ускоряются сильнее массивных ионов. Плазма становится неоднородной, в ней возникают турбулентные движения, завихрения, возрастают электрическое сопротивление и температура плазмы (до 10⁷ К). В области размерами до 1000 км выделяется до 10²²-10²⁵ Дж/с энергии (как при одновременном взрыве миллиардов термоядерных бомб). При вспышке образуется большое коронарное облако с температурой 2–3×10⁷ К (до 10⁸ К).Вспышки (до 10 в сутки) порождают мощное ультрафиолетовое, рентгеновское и радиоизлучение, выброс заряженных частиц со скоростью до 30000 км/с - солнечные космические лучи.

В глубине хромосферы, в 1500–2500 км над фотосферой в основаниях отдельных коронарных петель, возникающих в активных областях после солнечных вспышек, в течение десятков часов наблюдаются «губчатые» образования – «солнечный мох», где раскаленная до10⁷ К плазма сильно и внешне беспорядочно «перемешана» с относительно «холодным» (до 6000 К) солнечным веществом.

Вековой цикл

Состояние околоземного космического пространства, магнитосферы и верхних слоев атмосферы Земли определяется космической погодой, основными параметрами которой являются температура и концентрация компонент низкоэнергетической плазмы, магнитные и электрические поля и токи, спектральный состав электромагнитного излучения и потоков заряженных частиц.

В максимуме солнечного цикла температура в тропиках на 0,5 градусов выше, чем в минимуме; увеличивается число гроз, возрастает амплитуда колебаний атмосферного давления; усиливается общая циркуляция атмосферных потоков. В средних широтах с увеличением солнечной активности возрастает повторяемость циклонов, ведущая к увеличению количества осадков. Ряд ученых объясняет это последовательной поэтапной передачей энергии из верхних слоев атмосферы в тропосферу; колебания ультрафиолетового излучения воздействуют на концентрацию озона и изменяют температуру воздуха, порождающую вертикальные воздушные потоки, отклоняемые вращением Земли и порождающих восточные и западные ветры и струйные течения. От уровня солнечной активности сильнее зависят летние температуры стратосферы.

Вопросы, на которые надо акцентировать внимание учащихся:

1. Солнце состоит из плазмы – ионизированного атомарного газа, хаотично движущихся заряженных частиц, взаимодействующих между собой и внешними электромагнитными полями.
2. Солнце обладает как общим сравнительно слабым магнитным полем, так и местными (локальными) мощными полями на отдельных участках атмосферы.
3. В результате взаимодействия заряженных частиц и магнитного поля изменяются характеристики движения (скорость, направление) и энергия частиц.
4. Земля находится внутри внешних слоев солнечной атмосферы – короны.
5. Солнце оказывает влияние на процессы в околоземном космическом пространстве и на Земле.
6. От Солнца зависит существование жизни на нашей планете.

Ответы можете присылать мне в личных сообщениях в вК или на электронную почту IngaGM@rambler.ru,

Подписывайте номер группы и свою фамилию и имя