Предыдущая страница реферата | 1  2  3  4  5 | Следующая страница реферата

Разработка новых методов наблюдений и исследований в СЗФ [16,41,42].

В последние годы в СЗФ появилось еще одно направление работ - суть в том, что в наше время значительное развитие получили энергетика, промышленность, транспорт и различные системы, использующие мощные радиопередающие средства. Деятельность энергетических, промышленных и транспортных комплексов сильно загрязняет окружающую среду и оказывает существенное влияние на протекание естественных явлений и процессов, наблюдаемых и изучаемых СЗФ. Изучение антропогенных воздействий на окружающую среду является сегодня одной из задач СЗФ.

Длительное время отдельные дисциплины, например метеорология или климатология, развивались как таковые, но теперь, очевидно, необходима какая-то интеграция, поскольку весь механизм солнечно-земных связей надо изучать и в целом, и во взаимодействии всех его частей. Для достижения дальнейших успехов в изучении солнечно-земных связей необходимо объединить результаты исследований во всех перечисленных областях и интерпретировать эти результаты совершенно новым образом.

Менялись эпохи, менялся уровень наших знаний об окружающей среде - менялись и названия обсуждаемой совокупности научных направлений: учение о  земном магнетизме,  геофизика,  планетарная геофизика, гелиогеофизика, физика солнечно-земных связей. Теперь следует остановиться на названии солнечно-земная физика.

Отличительные особенности. Для четкого определения научного направления или совокупности наук следует указать изучаемый предмет, пространственные и временные масштабы, методику и взаимоотношения со смежными дисциплинами.

В настоящее время очевидно, что предметом СЗФ следует определить физическую систему, основные элементы которой суть Солнце, ближнее космическое пространство и планета Земля - ее твердое тело,  гидросфера, атмосфера и магнитосфера и естественный  спутник Луна [1-3,6,8,16,43]. Эта физическая система представляет собою согласованный в своих частях механизм; конечно, необходимо изучение всех его частей и каждой части в отдельности, но изучение этих частностей должно выполняться с полным представлением обо всей названной физической системе как о целом.

О временных и пространственных масштабах СЗФ можно заметить следующее. Все или почти все явления и процессы, наблюдаемые и исследуемые СЗФ, суть явления и процессы энергозависимые. Основным источником энергии в системе Солнце-Земля является Солнце. Количество энергии Солнца, испускаемое во всем диапазоне частот - от  жесткого рентгена до метрового  радиодиапазона - и получаемое по нормали единичной площадкой на границе земной атмосферы для среднего расстояния от Земли до Солнца в единицу времени называется  солнечной постоянной [22]. Солнечная постоянная очень слабо, в пределах 2,5%, зависит от среднего числа солнечных пятен. Известно, что в первой половине прошлого столетия эта величина изменялась лишь в пределах 1%. Основная часть - 99,9% общей энергии испускаемого излучения содержится в диапазоне от 1,2x103 до 1x105 ангстрем (область частично ультрафиолетового, оптического и частично инфракрасного диапазонов). Эта наиболее богатая энергией часть солнечного спектра полностью определяет энергообмен в нижней и средней атмосфере [8,22]. Экспериментальные измерения полного потока энергии Солнца относятся к очень малому, по сравнению со всей историей Земли, промежутку времени, но основные фактические данные статистики звезд и объясняющие их теоретические представления современной астрофизики приводят к выводу о стабильности  светимости Солнца для промежутков времени порядка миллиардов лет. Гарантами стабильности светимости Солнца являются, по мнению астрофизиков [2,44], устойчивое положение Солнца на диаграмме Герцшпрунга - Рассела и масса Солнца. Все это находит подтверждение в палеоклиматических исследованиях.

Плотность  потоков солнечного излучения в рентгеновском и дальнем ультрафиолетовом диапазонах варьируется очень сильно - здесь имеют место и вариации солнечной активности с различной периодичностью, и отдельные солнечные вспышки [3,14,21,45-47]. Эти вариации потока не могут изменить хотя бы на заметные доли процента общий  поток энергии, но оказывают решающее влияние на поглощение солнечного излучения и энергообмен в атмосфере на высотах 80-1000 км. Цикличность солнечной активности хорошо изучена на большом экспериментальном материале; в настоящее время известны 11-летний, 22-летний и 80-90-летний  солнечные циклы. Известны циклы большой длительности - порядка 6 столетий; хорошо изучены вариации солнечной деятельности в пределах 11-летнего цикла. Кроме того, в настоящее время в СЗФ известны натуральные процессы, имеющие четкий сезонный ход, 27-суточную повторяемость, суточный ход.

Сказанное выше объясняет значимость многолетних однородных рядов в СЗФ и невозможность решения отдельных проблем за 10-20 лет.

Так обстоит дело с характерными для СЗФ временными интервалами.

Что касается пространственных масштабов, то понятно, что основные события разыгрываются в ближнем космосе на участке Солнце-Земля, т.е. для подавляющего числа задач СЗФ пространство можно считать ограниченным орбитой Земли. Для некоторых задач следует учитывать влияние солнечного ветра на расстояниях до нескольких сотен  астрономических единиц. Есть также свидетельства о гравитационном влиянии планет на солнечную активность - в этих случаях, очевидно, должны учитываться события во всей Солнечной системе.

Методология СЗФ основана на измерительном наблюдении. СЗФ является важнейшим фрагментом естествознания. СЗФ изучает явления и процессы, происходящие в природе; все эти явления и процессы можно наблюдать при помощи измерительных приборов. Можно утверждать, что к настоящему времени все дисциплины СЗФ трансформировались из дисциплин описательных в дисциплины точные. Подавляющее большинство исследований по проблемам СЗФ выполнено путем статистического или физико-статистического анализа материалов наблюдений. Исследователь здесь не имеет в своем распоряжении лабораторных установок и не может организовать многократные эксперименты при совершенно идентичных условиях.

Во всех дисциплинах СЗФ наблюдения выполняются за явлениями и процессами природы в натуральных условиях, которые, естественно, изменяются ото дня ко дню, от сезона к сезону, от года к году. Изменения окружающих условий вызывается многими причинами - и изменением уровня солнечной активности, и изменением погодных условий, и вариациями геомагнитного поля и многими другими обстоятельствами. Здесь одновременно имеет место целый ряд причинно-следственных соотношений, соотношений оказывающих влияние, иногда и нелинейное, друг на друга, поэтому правильно и четко выделить искомое причинно-следственное соотношение часто бывает затруднительно. По этим причинам в СЗФ оперируют не только с физическими законами, но часто и с закономерностями, т.е. проявлениями причинно-следственных связей в среднем, для большого числа случаев. Одной из важнейших задач исследователя является правильная, объективная оценка условий наблюдений, извлечения из экспериментального материала достоверной информации об изучаемом явлении, и установление закономерности [48]. Еще раз следует подчеркнуть, что это обстоятельство, а также характерные временные масштабы процессов в СЗФ делают исключительно важными многолетние однородные наблюдения.

Значительную роль в СЗФ играет морфологический анализ [3,8,43]

Некоторые исследования в СЗФ выполняются путем расчетов на различных моделях. Построение модели исследуемого объекта или явления порою бывает важнейшим, иногда заключительным этапом работы. Здесь используют модели физические или эмпирические; модели часто оказываются необходимыми для ряда прикладных задач, в частности для решения задач прогнозирования.

Весьма важным, весьма актуальным является вопрос об истинности, вопрос о достоверности выводов, теорий или моделей. Каждый исследователь, находящийся на заключительном этапе работы, обобщая результаты и формулируя выводы, должен представлять, насколько правильными являются его взгляды, утверждения. Сложность обсуждаемого раздела естествознания, отсутствие экспериментального материала в нужном объеме, необходимость вводить ряд предположений и допущений приводят иногда к появлению нескольких вариантов концепций, моделей или теорий. Вопрос доказательства истинности является вопросом достаточно интересным и сложным в общенаучном и философском плане. Вопрос этот остается для СЗФ актуальным, его следовало бы рассмотреть в отдельных публикациях.

Влияние астрономии и СЗФ на формирование нашего мировоззрения переоценить трудно - оно колоссально. Значительна роль СЗФ в формировании представлений о единстве природы, взаимосвязи и взаимообусловленности явлений и процессов. Уже подчеркивалось очень большое влияние астрономии и СЗФ на формирование и развитие смежных научных дисциплин - философии, математики, физики, биологии и медицины [1,8,16,32,39,40,43,49].

Ни одна наука, кроме СЗФ, не предложила и не имела таких крупных, содержательных, комплексных проектов, как  Международные Полярные Годы,  Международный Геофизический Год и все последующие международные программы и проекты [49,50].

Задачи

В настоящее время научное сообщество располагает глобальной сетью гидрометеорологических, магнитных, ионосферных, солнечных, сейсмических и других станций, обсерваторий и экспедиций, выполняющих непрерывные наблюдения за состоянием электромагнитного поля Земли, состоянием атмосферы на различных высотных уровнях, солнечной активностью, сейсмической активностью и многими другими процессами и объектами СЗФ.

Упорядочение работы всех станций и обсерваторий в части программ наблюдений, первичной обработки получаемого материала, хранения и использования этих экспериментальных материалов было выполнено в ходе реализации ряда международных научных проектов, начиная с Международного Геофизического Года. Организованные в 1956-57гг. Международные Центры Данных имеют в настоящее время большие массивы материалов наблюдений и выполняют обмен этими материалами между организациями-участниками наблюдательных программ.

В последнее время такой обмен успешно выполняется в телекоммуникационной сети Интернет.

Получаемые экспериментальные материалы используются различными научными учреждениями для выполнения фундаментальных исследований и специальными организациями - прогностическими центрами - для нужд народного хозяйства. Гидрометеорологическими прогнозами различной срочности обеспечиваются городские и сельские регионы, прогнозами условий коротковолновой связи, условий работы бортовых и наземных технологических систем, ситуаций, представляющих угрозу для человеческой жизни или здоровья, обеспечиваются соответствующие организации и службы. В РФ обеспечение нужд народного хозяйства выполняет федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды [51,52].

Исследования по СЗФ проводятся в настоящее время во многих научных учреждениях разных стран. Известное место в этих работах занимает Институт солнечно-земной физики Сибирского Отделения РАН. Созданный на базе старейшей магнитно-метеорологической обсерватории России ИСЗФ СО РАН имеет теперь мощную экспериментальную базу и выполняет обширную программу наблюдений и исследований по всем дисциплинам СЗФ. Изучен большой круг явлений и процессов на Солнце, в ближнем космическом пространстве и атмосфере Земли. Предложены теоретические объяснения и физические механизмы этих явлений, разработан ряд последовательно усложняющихся по объему учитываемых параметров и процессов моделей глобального распределения параметров системы Солнце-магнитосфера-ионосфера-атмосфера. Получены убедительные доказательства определяющего влияния солнечных процессов на состояние околоземного пространства, магнитосферно-ионосферного взаимодействия и метеорологических эффектов в ионосферных процессах. Созданы предпосылки разработки единой модели физической системы Солнце-Земля. Внесен значительный вклад в развитие и становление СЗФ.

Основной, фундаментальной задачей СЗФ является исследование на основе многолетних однородных наблюдений, явлений и процессов на поверхности Солнца, распространение потока солнечного излучения в спокойных и возмущенных условиях в пространстве на участке от Солнца до Земли и воздействие этого излучения на магнитосферу, атмосферу и гидросферу; изучение магнитосферно-ионосферных взаимодействий, изучение формирования и протекания процессов в атмосфере на всех высотных уровнях в планетарном масштабе, взаимодействия атмосферы и гидросферы, изучение климатообразующих факторов и процессов, формирующих погоду, исследование антропогенных влияний на окружающую среду и разработка соответствующих теоретических вопросов. Это необходимо для обеспечения четкой и точной информацией об околоземном пространстве всех видов деятельности человека в этой среде [43].

Успехи и достижения в перечисленных областях СЗФ расширят наши представления о строении и эволюции Вселенной и окружающей среды, углубят и уточнят понимание единства физического мира, откроют новые ресурсы, сделают понятными процессы формирования погоды, климата и состояния ближнего космического пространства и будут способствовать развитию смежных научных дисциплин.

Рекомендуем скачать другие рефераты по теме: урок мира конспект, изложение по русскому языку 7.





Предыдущая страница реферата | 1  2  3  4  5 | Следующая страница реферата