Задание 4, страница 276 - гдз по физике 11 класс учебник Закирова, Аширов

Задание 4

1. Определите время, за которое поток частиц после вспышки на Солнце достигает поверхности Земли.

2. Поясните последовательность событий в солнечно-земных связях, схематично представленную на рисунке 274.

Рис. 274. Последовательность событий в солнечно-земных связях

1. Определите время, за которое поток частиц после вспышки на Солнце достигает поверхности Земли.

Дано:

Среднее расстояние от Солнца до Земли $S \approx 150 \cdot 10^6$ км.

Средняя скорость потока частиц (солнечного ветра), выброшенного во время вспышки, $v \approx 1000$ км/с. (Это значение является усредненным, так как скорость может варьироваться).

Перевод в СИ:

$S \approx 1,5 \cdot 10^{11}$ м.

$v \approx 1000 \text{ км/с} = 1 \cdot 10^6$ м/с.

Найти:

Время $\text{t}$.

Решение:

Время движения потока частиц от Солнца до Земли можно рассчитать по формуле для равномерного движения, предполагая, что скорость частиц постоянна:

$t = \frac{S}{v}$

Подставим числовые значения в системе СИ:

$t = \frac{1,5 \cdot 10^{11} \text{ м}}{1 \cdot 10^6 \text{ м/с}} = 1,5 \cdot 10^5 \text{ с}$

Для наглядности переведем полученное время в часы и сутки:

$1,5 \cdot 10^5 \text{ с} = \frac{150000}{3600} \text{ ч} \approx 41,7 \text{ ч}$

$41,7 \text{ ч} \approx 1 \text{ сутки } 17,7 \text{ часов}$

Скорость корпускулярного потока после вспышки может сильно варьироваться (от 400 до более 2000 км/с). Поэтому время в пути может составлять от менее чем суток до 3-4 суток. Расчет проведен для среднего значения скорости.

Ответ: Поток частиц после вспышки на Солнце достигает окрестностей Земли в среднем за время от 1 до 4 суток. При средней скорости 1000 км/с это время составит примерно 1,7 суток или около 42 часов.

2. Поясните последовательность событий в солнечно-земных связях, схематично представленную на рисунке 274.

Представленная на рисунке 274 схема описывает комплексное воздействие солнечной активности на Землю и ее окружение. Последовательность событий следующая.

1. Источник воздействия. Все процессы зарождаются на Солнце, которое является источником энергии и вещества, влияющих на нашу планету.

2. Два вида излучения. Солнце испускает два основных вида излучения. Первый — электромагнитное излучение (видимый свет, ультрафиолетовое, рентгеновское и др.), которое распространяется со скоростью света и достигает Земли примерно за 8,3 минуты. Второй — корпускулярное излучение, то есть поток заряженных частиц (солнечный ветер и солнечные космические лучи от вспышек). Его скорость значительно ниже, и частицы достигают Земли в среднем за 1-4 суток после вспышки.

3. Путь к Земле. Оба вида излучения проходят через межпланетную среду, прежде чем достигнуть Земли.

4. Взаимодействие с Землей. Достигнув нашей планеты, излучения по-разному взаимодействуют с ее оболочками. Электромагнитное излучение (особенно ультрафиолетовое и рентгеновское) поглощается атмосферой, вызывая ионизацию и нагрев, что напрямую влияет на ионосферу и нейтральную атмосферу. Корпускулярное излучение взаимодействует в первую очередь с геомагнитным полем Земли. Магнитное поле отклоняет большую часть частиц, но во время мощных вспышек поток частиц может вызывать сильные возмущения магнитосферы (магнитные бури) и также влиять на ионосферу.

5. Земные проявления. В результате этих взаимодействий на Земле наблюдается каскад различных эффектов. Изменения в нейтральной атмосфере приводят к метеорологическим эффектам. Возмущения геомагнитного поля могут вызывать сбои в работе энергосистем, навигации, а также, по некоторым гипотезам, влиять на процессы внутри Земли. Наконец, совокупность изменений в геомагнитном поле, ионосфере и метеорологических условиях оказывает биологические эффекты на живые организмы.

Ответ: Схема показывает, как электромагнитное и корпускулярное излучение Солнца, пройдя через межпланетную среду, взаимодействуют с геомагнитным полем, ионосферой и нейтральной атмосферой Земли, вызывая цепную реакцию явлений: метеорологические эффекты, возмущения геомагнитного поля, изменения в ионосфере и, как следствие, биологические эффекты, а также возможное влияние на процессы внутри Земли.