Природа солнца как источника света
Атмосферная оптика является одной из наиболее древних наук. Она зародилась тысячелетия назад в процессе наблюдения человеком окружающей природы. И началась атмосферная оптика с небесного свода, поскольку все, что мы видим в атмосфере, мы мысленно относим на небесный свод как на экран. Мы не в состоянии зрительно оценить расстояние до явлений, наблюдаемых на небосводе. Мы не чувствуем, что Солнце много дальше от Земли, чем Луна, что одни созвездия ближе, а другие дальше, что полярные сияния значительно выше, чем радуги и т. п. С древнейших времен люди следили за движением по небосводу Солнца, Луны, созвездий, за перемещением облаков, появлением световых кругов вокруг Солнца и Луны и другими явлениями. Внимание человека всегда привлекали красочные зори, сопровождающие восходы и заходы Солнца, яркие радуги, неуловимая игра красок в полярных сияниях. Появление миражей удивляло, а затмения Солнца и Луны, сложные формы гало в виде нескольких солнц на небосводе одновременно, кругов и крестов долгое время наводили суеверный страх, служили дурным предзнаменованием.
Каких только световых явлений не демонстрировала Природа на небесном своде из своих неисчерпаемых запасов! Многие из них долгое время оставались загадками небесного свода. Но когда их удавалось разгадать, Природа загадывала новые!
Прежде чем приступить к разгадыванию старых и новых загадок небесного свода, мы должны познакомиться с главным их „виновником» солнечным светом. Это его лучи, проходя через атмосферу и взаимодействуя с нею, порождают многочисленные световые явления.
Мы живем в мире солнечного света. Солнце — главный источник энергии на Земле и главный источник освещения земной поверхности. Без Солнца Земля была бы темной планетой, так как у нее нет сколько-нибудь значительных собственных источников освещения. Действительно, на Земле светятся жуки-светляки и другие наземные и морские животные, светятся гнилушки за счет микроорганизмов, вызывающих гниение. Небольшое количество света испускает атмосфера в виде ночного свечения, которое происходит повсюду на земном шаре. Более интенсивное свечение в виде полярных сияний наблюдается в полярных районах. Кратковременно Земля освещается молниями и более длительно — светом, сопровождающим извержения вулканов. Роль всех перечисленных источников в освещении земной поверхности в сравнении с солнечным светом ничтожно мала, к тому же во всех них реализуется накопленная солнечная энергия.
Что же представляет собой наше Солнце? Это огромный газообразный шар радиусом 695500 км. Масса Солнца составляет 1,98·10 30 кг. Средняя плотность солнечной материи немного больше плотности воды и равна 1,4 г/см³.
Земля вращается вокруг Солнца по эллиптической орбите. Среднее расстояние Земли от Солнца равно 149500000 км, округленно 1,5·10 11 м. Это расстояние называют астрономической единицей (а. е.). Оно принято в качестве основной единицы для измерения расстояний в Солнечной системе. На самом большом удалении от Солнца (1,067 а. е.) Земля находится 4 июля. Эта точка орбиты Земли называется афелием . На самом маленьком удалении от Солнца (0,983 а. е.) Земля находится 3 января. Эта точка орбиты называется перигелием . Видимый угловой диаметр солнечного диска составляет 32′, телесный угол, под которым мы его видим с Земли, составляет 6,8·10 -5 стерадиана.
Непрозрачная внешняя светящаяся поверхность солнечного шара называется фотосферой . Она испускает основной поток солнечной энергии. Большая яркость фотосферы — мы не можем смотреть на Солнце незащищенным глазом — обусловлена высокой температурой ее поверхности, составляющей около 6000 К. Над фотосферой расположены хромосфера , простирающаяся до высоты 10000—15000 км, и солнечная корона . Последняя представляет собой почти полностью ионизированный газ (его называют плазмой ). Солнечная корона простирается до земной орбиты. Мы живем, таким образом, в солнечной короне.
Солнце излучает радиацию в широком диапазоне длин волн. 99% его энергии заключено в интервале 0,10—4 мкм. Солнечный спектр делят на три части: ультрафиолетовую (УФ) область с длинами волн короче 0,39 мкм, видимую, или световую, часть спектра с длинами волн от 0,39 до 0,76 мкм и инфракрасную (ИК) область с длинами волн более 0,76 мкм. Распределение солнечной энергии между этими тремя областями следующее: на УФ-область приходится около 9%, на видимую —47% и на ИК-область — 44%.
Общее количество солнечной радиации, поступающее в единицу времени на единичную площадку на внешней границе атмосферы, перпендикулярную солнечным лучам, при среднем расстоянии Земли от Солнца называют солнечной постоянной . Значение солнечной постоянной определялось тщательными измерениями на протяжении длительного времени, сейчас оно принято равным 1370 Вт/м². Это означает, что на каждый квадратный метр поверхности, перпендикулярной солнечным лучам и удаленной от Солнца на 1 а. е., падает 1370 Вт солнечной энергии.
Световые явления, описанные в данной книге, создаются не всем солнечным потоком, а только его световой частью. Электромагнитные волны не только от Солнца, но и от любого другого источника, длины которых заключены между 0,39 и 0,76 мкм, как известно, обладают особыми свойствами: попадая в глаз человека, они вызывают ощущение света . Поэтому их и назвали световыми или видимыми. Подробнее свойства световых потоков и их характеристики будут рассмотрены в главе 8.
Световое излучение любого источника света характеризуется специальными световыми величинами , для измерения которых применяются световые единицы . Приведем основные световые характеристики Солнца. Начнем с освещенности.
Световой поток солнечных лучей, поступающий на внешнюю границу атмосферы, создает там освещенность на площадке, перпендикулярной лучам, равную 135000 лк. Эту освещенность назвали световой солнечной постоянной или заатмосферной освещенностью . Обозначим ее Е 0 .
Все световые характеристики связаны между собой определенными простыми соотношениями. Например, освещенность Е связана с силой света I зависимостью:
Отсюда, зная Е 0 , создаваемую Солнцем на расстоянии L = 1 а. е., вычислим силу света Солнца I:
Яркость солнечного диска составляет 2·10 9 кд/м². Вычислим общий световой поток F, испускаемый Солнцем во всевозможные направления с одинаковой силой света I. Учитывая, что полный телесный угол равен 
стерадиан, получим:
Общий поток энергии Ф, излучаемой Солнцем во всех длинах волн в окружающее пространство, составляет 3,9·10 26 Вт. Солнечные лучи несут с собою солнечную массу. Дошедшая до Земли солнечная энергия — это часть массы Солнца. Чтобы нагляднее представить себе, насколько велик общий поток энергии, излучаемой Солнцем каждую секунду, подсчитаем, какую массу теряет Солнце за счет излучения потока в 3,9·10 26 Вт. Для решения воспользуемся формулой, связывающей полную энергию тела или системы Ф с его массой m:
 | (1.2) |
Здесь с — скорость света в пустоте, равная 3·10 8 м/с. Отсюда
Таким образом, Солнце «худеет» каждую секунду на 4,3 млн. т!
Однако масса Солнца настолько велика (1,98·10 30 кг), что для него такая потеря совсем неощутима. Из 4,3 млн. т массы, излучаемой Солнцем в окружающее пространство, на земную поверхность падает (на половину Земли, освещенную Солнцем) всего около 1,9 кг. Вот из этих 1,9 кг солнечной массы и черпается энергия на все процессы, протекающие в атмосфере и на земной поверхности!
Источник
Конспект образовательной деятельности в старшей группе «Солнце — источник света, тепла и жизни»
Светлана Литвак
Конспект образовательной деятельности в старшей группе «Солнце — источник света, тепла и жизни»
Конспект образовательной деятельности в старшей группе
«Солнце – источник света, тепла и жизни»
Цель: Ознакомление детей с солнцем – источником света, тепла.
Задачи:
1. Дать детям знания о том, что солнце – это звезда, раскаленный шар. Это источник света и тепла, благодаря солнцу образуется ветер.
2. Закрепить понятия «неживая природа», «живая природа».
3. Развивать навыки учебной, опытнической деятельности, умение логично отвечать на вопросы, отгадывать загадки.
4. Расширять,активизировать словарный запас детей: шарообразное тело, газовый шар, звезда, земная поверхность.
5. Воспитывать уважительное отношение к природе.
Оборудование: игрушка «Пятачок», шары, лампа, глобус, картины с изображение живой и неживой природы. «С кем дружит солнце», камушки, противень с водой, зеркало, семена гороха.
Ход занятия.
По небу ходит без кистей. Краской коричневой красит людей.
Круглое и яркое, дарит всем тепло, встало утром рано, по небу пошло.
Закатилось вечером за леском. Угадайте дети, говорю о ком?
Что вы знаете о солнце? В какое время суток мы можем увидеть солнце? В какое время года Солнце бывает больше всего на небе? Почему зимой мы редко видим Солнце? Что мы можем увидеть на чистом вечернем небе в хорошую погоду?
• Д/И «Живое – неживое»
Дети делятся на две группы. Первая группа детей – «Солнышко», а вторая – Месяц. Одна группа детей называет живые предметы, а другая – неживые. За каждое слово выставляется часть изображения. У одной группы детей получается солнце, а у другой месяц. Подводится итог.
Появляется Пятачок с красным и голубым шариками. Он поет песню «Пусть всегда будет солнце». Пятачок, какие красивые у тебя шары. Пятачок обижается и говорит, что это у него солнышко и луна.
Пятачок, ты посиди, мой рассказ послушай ты. Воспитатель вносит плакат «Солнечная система». Солнце – раскаленный, шарообразный, газовый шар. Солнце – самая близкая к Земле звезда. Оно вращается вокруг своей оси. Вокруг солнца движется наша планета Земля. Путь, по которому Земля движется вокруг Солнца, называется земной орбитой. Всего вокруг Солнца вращается девять планет. Раскаленное солнце излучает свет. Свет солнца распространяется прямолинейно.
Встаньте между зажженной лампой и стеной. Свет от лампы не может пройти через ваше тело. На стене образуется тень. Если бы лучи света не были прямолинейны, то они могли бы обогнуть тело, и никакой тени не было бы.
Кроме Земли, вокруг Солнца движутся по своим орбитам еще восемь планет. Воспитатель показывает и называет планеты. Планеты можно видеть на небе только потому, что они освещаются Солнцем.Загадка: Идет лесом – не треснет, по воде – не хлюпнет, к дому подошел – собаки не лают. (Солнечные лучи) Солнечные лучи нагревают Землю неодинаково. Чем выше Солнце над головой, тем сильнее оно греет. Воспитатель вносит иллюстрации. «Ребята загорают на пляже» Как вы думаете,какому мальчику жарче: Тому, который лежит под полуденным солнцем, или тем, ребятам, которые загорают утром и вечером? Дети приходят к выводу, что загорать безвредно утром и вечером. Солнце светит под наклоном, и человек не получит ожогов.
Люди веками думали, будто Солнце, луна и звезды движутся по небу с востока на запад. Мы говорим, что солнце восходит на востоке и заходит на западе. На самом деле Земля вращается с запада на восток и подставляет солнечным лучам то одну сторону, то другую. На стороне освещенной Солнцем, день, на стороне, которая находится в тени, ночь.
Луна – это естественный спутник Земли. Луна всегда обращена к Земле одной стороной. Другую сторону мы никогда не видим. В телескоп можно рассмотреть поверхность Луны – горы, впадины. На Луне нет воздуха, нет жизни.
Пятачок благодарит за интересный рассказ. Пятачок, присядь мы тебе покажем с детьми опыты. Ты узнаешь, что солнце нагревает предметы.
• Опыт. «Влияние солнечного света на жизнь на Земле»
Кладем два камушка: один на солнышко, другой в тень. Закрывают плотным деревянным ящиком, чтобы было темно. Через некоторое время проверяют, какой камешек теплее.
• Опыт. «Из каких цветов состоит солнечный луч»
Наполнить противень водой. Поставить на солнце, поместить зеркальце внутри противня. Взять лист бумаги и держим его перед зеркалом. Регулируем положение зеркала и бумаги, пока на ней не появится радуга. Слегка потрясите зеркало. На бумаге появляются разноцветные огоньки.
Ребята, солнце может быть другом, а может быть и врагом. Помогите мне и пятачку выбрать картинки. Кто погибнет без солнца?
• Д/и «С кем дружит солнышко?»
Дети выбирают картину и рассказывают, как солнце влияет на рост и развитие растений, животных, человека.Например: солнце дружит с растениями. Растения наклоняются в сторону света, без света растения погибают и т. д.
• На картину посмотри, чем опасно солнце расскажи.
Педагог вносит иллюстрации и дети рассказывают. (Из-за солнца может возникнуть пожар, ребенок без головного убора — получил солнечный удар, дети долго загорали и получили ожог кожи)
Пятачок радуется и говорит, что он теперь все знает о солнце, а дети все запомнили? Пятачок задает детям вопросы.
Как называют Солнце?
Назовите природный спутник Земли.
Что случилось бы на Земле, если бы Солнце стало холодным?
• Практическая деятельность.
Выкладывание солнца из семян гороха. Дети, давайте подарим Пятачку маленькие солнышки и сделаем их из семян гороха.
«Солнце — большая звезда». Конспект непосредственно образовательной деятельности для детей 4–5 лет Организация непосредственно образовательной деятельности (конспект/технологическая карта НОД) Выполнила: Томчик Инна Сергеевна воспитатель.
Конспект непосредственно образовательной деятельности «Солнце, воздух и вода — наши лучшие друзья!» Цель: расширять представления о важных компонентах здорового образа жизни – солнце, воздухе и воде. Задачи: расширять представления детей.
Конспект непосредственно образовательной деятельности «Вода — источник жизни на Земле» — Цель: Обращать внимание детей на качества и свойства объектов неживой природы (вода). Продолжить знакомить с тем, в каком виде вода.
Конспект НОД по окружающему миру «Вода — источник жизни» в старшей группе Цель: формировать познавательный интерес к миру природы, в частности, к воде как существенному компоненту неживой природы. Задачи: — Уточнять.
Конспект открытого занятия по познавательной деятельности «Наше солнце» в старшей группе Цель: Дать детям представление о Солнце, о его роли в жизни всего живого. Образовательные задачи: — закрепить знания детей о Солнце как.
Конспект открытого занятия по познавательной деятельности «Наше солнце» в старшей группе Конспект открытого занятия по познавательной деятельности «Наше солнце» в старшей группе Цель: Дать детям представление о Солнце, о его.
Проект «Чудеса Лопасненского края — «Источник жизни» в старшей группе Проект по экологическому патриотическому воспитанию дошкольников в старшей группе «Чудеса Лопасненского края — «Источник жизни». «— О.
Конспект непосредственной образовательной деятельности в старшей группе «Вода в жизни человека» Конспект непосредственной образовательной деятельности в старшей группе. Тема: «Вода в жизни человека». Воспитатель МБДОУ №27 Залеева.
Источник