Этот большой мир существует независимо от нас, людей

Вид материала

Содержание

Часть 1 Введение
Солнечные часы
Солнечная активность
Межпланетное магнитное поле
Воздействие солнечного ветра на магнитное поле Земли
Часть 2Исследовательская деятельность

Подобный материал:

Этот большой мир существует независимо от нас, людей,

и стоит перед нами как огромная вечная загадка,

доступная, однако, по крайней мере отчасти,

нашему восприятию и нашему разуму.

А. Эйнштейн

Цели и задачи

Основной целью исследовательской работы является развитие умений школьников исследовать явления природы, задавать вопросы и вести дискуссию, повышать уровень знаний по физике и информатике, формирование и развитие познавательных организаторских способностей учащихся.

- формирование умения выдвигать гипотезы, строить логические умозаключения.

- формирование умений самостоятельно приобретать и применять знания, наблюдать и объяснять физические явления.

- формирование экспериментальных умений: пользоваться приборами инструментами, обрабатывать результаты измерений и делать выводы на основе экспериментальных данных, а также умение пользоваться учебником, справочной и хрестоматийной литературой.

Гипотеза

Космическое ионизированное излучение при высокой Солнечной активности влияет на земные процессы, изменяя свойства воды, а вода в свою очередь влияет на все живое.

Часть 1

Введение

Наш дом – планета Земля, крохотный бело-голубой шар, висящий в безбрежном пространстве. Земля принадлежит Солнечной системе. Солнечная система состоит из единственной звезды – нашего Солнца – и восьми планет с их спутниками, тысяч астероидов, комет, бесчисленных частичек пыли, и все это обращается вокруг Солнца. Солнце – пылающий огненный шар. Оно то чрезвычайно активно, то относительно спокойно. Изменение потока солнечной энергии оказывает влияние на атмосферу Земли, на земной климат и погоду. Разные направления науки обладают обширными результатами исследований влияния на нас гравитационных полей Луны и планет, а также электромагнитного поля Солнца. Но эти влияния очень трудно исследовать, поскольку подчас сложно установить их связь с земными явлениями, а также отделить от прочих влияний – других небесных тел и независимых процессов, происходящих на Земле. А есть ли такие глобальные процессы на Земле, которые происходят независимо от влияний Солнечной системы? Или для всех глобальных земных процессов существует космическая причина, действующая, как пусковой механизм? Тем не менее, само наличие влияния Солнца, Луны и планет считается доказанным.

Солнечные часы

Влияние Солнца очевидно: смена времен года, суточная активность… Год, как основа нашего календаря, – это полный оборот Земли вокруг Солнца, и был заложен в календарь древними астрологами. Астрология всегда выделяла Солнце и Луну, как небесные тела, доминирующие в своем влиянии по сравнению с прочими телами – планетами. Масса Солнца несравнимо больше массы других тел Солнечной системы, а также оно (и только оно!) дарит нам тепло и свет, электромагнитное излучение. Луна же – самое близкое к Земле тело, и его гравитационное влияние на нас в 2,2 раза больше, чем Солнца. Некоторые биологические исследования показывают также воздействие отраженного Луной света на жизнедеятельность некоторых организмов. Год – это длинный солнечный цикл, соответствующий полному обороту Земли вокруг Солнца, а сутки – это короткий солнечный цикл, соответствующий обороту Земли вокруг своей оси. В те времена, когда зарождался наш календарь, сутки не имели такой же точной длительности в часах, да и само понятие часа было иным. Тогда границы суток устанавливались двумя последовательными кульминациями Солнца (кульминация – это самая высокая точка на небе, которую достигает Солнце за сутки). Или между двумя моментами восхода Солнца. И с точки зрения биологии более верны именно такие границы суток. Мы с детства привыкли считать, что все живое на земле подчинено этим двум солнечным циклам – годичному и суточному. Мы знаем также и такое обоснование этих влияний: это в основном изменяющееся количество тепла и света, которое поступает от Солнца. Летом в северном полушарии Солнце поднимается выше и светит дольше в течение суток, чем зимой, лучше прогревая Землю. А в южном полушарии – наоборот: Земля больше прогревается, когда у нас зима. Но мало кто задумывается еще и о таком факте, как скорость Земли на ее орбите. Летом она минимальна (для обоих полушарий, разумеется). В это время стрелка «солнечных часов» движется медленнее, чем зимой всего лишь на 7%, но исследования ученых самых разных направлений, от геологов до биологов, показывают, что даже такое небольшое изменение скорости Солнца относительно Земли является источником значительных перемен, имеющих циклическую основу. И причина этого не столько в изменении скорости перемещения Солнца, как в изменении расстояния между Землей и Солнцем. У Земли почти круговая орбита, но все-таки она имеет небольшой эксцентриситет, и чем ближе Земля к Солнцу, тем больше ее скорость. Близость к Солнцу усиливает взаимное влияние, а более высокая скорость движения планеты требует от всего живого на Земле более быстрой реакции на изменения во влиянии Светила. Излучение Солнца ионизирует атомы и молекулы атмосферы Земли. Степень ионизации становится существенной уже на высоте 60 километров и неуклонно растет с удалением от Земли. На различных высотах в атмосфере происходят последовательно процессы диссоциации различных молекул и последующая ионизация различных атомов и ионов. В основном это молекулы кислорода О₂, азота N₂ и их атомы. В зависимости от интенсивности этих процессов различные слои атмосферы, лежащие выше 60-ти километров, называются ионосферными слоями, а их совокупность ионосферой. Максимальная концентрация заряженных частиц в ионосфере достигается на высотах 300-400 км. Основной источник ионизации земной атмосферы — ультрафиолетовое и рентгеновское излучение Солнца, возникающее главным образом в солнечной хромосфере и короне. Кроме того, на степень ионизации верхней атмосферы влияют солнечные корпускулярные потоки, возникающие во время вспышек на Солнце, а также космические лучи и метеорные частицы.[3]

Солнце и земной магнетизм Хотя главное магнитное поле Земли – внутреннего (земного) происхождения, происхождение его незначительной части – внешнее (внеземное), эта часть магнитного поля возникает от электрических токов, текущих в проводящих слоях ионосферы и поверхности Земли. Внешнее поле составляет менее 1% от всего магнитного поля Земли и подвержено ежедневным и ежечасным колебаниям. Именно эти короткопериодические или случайные вариации представляют наибольший интерес для изучения солнечно-земных связей.

Суточные геомагнитные вариации Приливные возмущения Солнца и Луны приводят к перемещению заряженных частиц ионосферы относительно силовых линий геомагнитного поля. При этом, согласно законам электромагнитной индукции, возникают электрические токи в ионосфере, магнитные поля которых изменяют напряженность геомагнитного поля. Это изменение поля в магнитно-спокойные дни, когда нет солнечной активности, называется суточной вариацией (Sq). Суточная вариация магнитного поля в возмущенные дни после исключения Sq называется возмущенной суточной вариацией Sd. Анализ Sq вариаций позволяет определить систему электрических токов, текущих над земной поверхностью в ионосфере.

Электрические токи в ионосфере Земли Система ионосферных токов на высотах около 100 км связана с суточной вариацией магнитного поля Земли (Sq вариация), вызванной солнечными приливами в дневной ионосфере в эпоху минимума солнечных пятен. Земля как бы вращается под этой системой токов. Меридианы проведены с интервалом в один час. Токи выражены в единицах 1000 А на интервал между изолиниями и текут в направлении стрелок. [4]

ссылка скрыта
Влияние Солнца на Землю не исчерпывается только орбитальным движением Земли и ее вращением вокруг своей оси. У Солнца есть собственная «жизнь», называемая солнечной активностью: раскаленная масса Солнца находится в непрерывном движении, которое порождает пятна и факелы, меняет силу и направление солнечного ветра. На эту солнечную жизнь сразу реагирует магнитное поле Земли и ее атмосфера, порождая различные явления, воздействуя на животный и растительный мир, провоцируя вспышки рождаемости разных видов животных и насекомых, а также наши с вами заболевания. Галилео Галилей твердо установил появление и исчезновение пятен, изменение их величины и вычислил по ним период обращения Солнца вокруг своей оси. Так было положено начало изучению физики Солнца. В связи с вращением Солнца вокруг оси теперь выделяют 27-дневный короткопериодический цикл Солнца. В течение этого времени солнечные пятна медленно движутся по обращенной к Земле стороне Солнца, задавая динамику магнитных бурь на планете. Изучение спектра деталей солнечных пятен позволило определять скорости и направления движения вещества в них, и тогда оказалось, что солнечное пятно представляет собой вихревую трубку. Образовавшись из еле заметной точки, пятно живет от одного дня до нескольких месяцев, постепенно исчезая. Обычно размер пятен достигает 2’, но иногда могут появляться гигантские пятна. Появление больших пятен и групп пятен обычно сопровождается магнитными бурями на Земле, что проявляется в колебаниях магнитных стрелок компасов, нарушениях радиосвязи и т.п. Откликается полярными сияниями и грозами. Солнечные пятна и полярные сияния. Полярные сияния особенно часто наблюдаются через сутки после прохождения больших солнечных пятен через центральный меридиан Солнца. Развитие отдельных полярных сияний и магнитных бурь совпадают. [8]

ссылка скрыта
С помощью космических аппаратов сейчас установлено существование так называемого солнечного ветра (потоки заряженных частиц) и секторной структуры межпланетного магнитного поля. Солнечный ветер обусловлен, конечно, солнечной активностью, у него все время меняется скорость, поэтому он достигает Земли с различным временем запаздывания. За это время Солнце поворачивается, и мы видим совсем не ту картину на его диске; это, по сути, картина нашего будущего. Магнитное межпланетное поле оказывается разделенным на несколько перемежающихся секторов. В одном секторе напряженность направлена от Солнца, в другом – к Солнцу. И все эти сектора вращаются вслед за Солнцем примерно с той же периодичностью – около 27 дней. При этом быстрые потоки догоняют медленные, и концентрация частиц возрастает. Обычно этих секторов либо 2, либо 4. Тогда знак магнитного поля меняется соответственно через 13-14 или 6-7 дней (т.е. половину или четверть периода обращения Солнца вокруг своей оси). Сведения о влиянии магнитного поля на организм человека имелись уже в глубокой древности. Лечебные свойства магнита описывали Аристотель (IV В. до н. э.) и Плиний Старший (I В. н. э.), немецкий врач Парацельс и английский естествоиспытатель Уильям Гилберт (XVI в.). Сейчас установлено, что магнитное поле влияет, прежде всего на регуляторные системы организма (нервную, эндокринную и кровеносную). Его воздействие затормаживает условные и безусловные рефлексы, Меняет состав крови. Такая реакция на магнитное поле объясняется в первую очередь изменением свойств водных растворов в организме человека.

B 1934 r. английские yчёные Джон Вернал и Рaльф Фаулер выскaзaли гипотезу, что вода иногда может проявлять свойства, присущие твёрдым кристаллам. Впоследствии эта гипотеза была экспериментально подтверждена, а в наше время жидкие кристаллы широко распространены в быту: они применяются в электронных часах, калькуляторах, пейджерах и других устройствах. B обычных условиях кристаллическая структура воды крайне неустойчива и слабо себя проявляет. Но если воду пропустить через постоянное магнитное поле, эта структура становится заметной, а сама вода приобретает ряд необычных свойств. Так, намагниченная вода даёт гораздо меньше накипи, изменяется её диэлектрическая проницаемость, она иначе поглощает свeт, a прораcтание семян и рост растений, обработанных такой водой, происходят гораздо быстрее.
B любом живом организме более 70% воды, которая составляет неотъемлемую часть клеток и тканей. Если предположить, что для намагничивания воды внутри организма достаточно даже относительно слабого магнитного поля Земли, то в периоды магнитных бурь следует ожидать резкого изменения процессов жизнедеятельности. Поскольку эти процессы протекают на клеточном уровне, магнитная буря будет вызывать изменения в поведении всего живого. Вот почему в годы активного Солнца могут происходить столь несхожие события, как Варфоломеевская ночь и опyстошитeльные набеги саранчи. Земля живет по существу во внешней короне Солнца и потому не только получает от него свeт и тепло, но и подвергается переменным воздействиям со cтоpoны гамма-, рентгеновского и ультрафиолетового излучения, а также солнечного ветра и космических лучей. Всё это сопровождается различными, порой даже катастрофическими, изменениями в магнитосфере, атмосфере, гидросфере, биосфере, а возможно, и в твёрдой оболочке Земли. Инициатором изучения влияния этих явлений на биосферу был известный врач С.М.Мансуров. В содружестве с врачами он одним из первых показал, что биологические процессы, в том числе сердечно-сосудистые и нервно-психические заболевания, протекают в ритме, заданном солнечным ветром. Сейчас науке известно, что потоки частиц, которые идут от солнечных пятен, достигая Земли, влияют прежде всего на мозг, сердечно-сосудистую и кровеносную системы человека. А в 1915 году астроном Александр Чижевский сделал вывод, что солнечная активность провоцирует экстремальные земные события – эпидемии, войны, революции. Хочется привести слова к.ф-м.н. А. Петруковича и д.ф-м.н. Л.Зеленого, посвятивших солнечной активности статью, опубликованную в журнале «Наука и жизнь»: «Космическая погода постепенно занимает подобающее ей место в нашем сознании. Как и в случае с обыкновенной погодой, мы хотим знать, что нас ждет и в отдаленном будущем, и в ближайшие дни. Для исследований Солнца, магнитосферы и ионосферы Земли развернута сеть солнечных обсерваторий и геофизических станций, а в околоземном космосе парит целая флотилия научно-исследовательских спутников. Основываясь на приводимых ими наблюдениях, ученые предупреждают нас о солнечных вспышках и магнитных буря». [6]

Загадка крещенской воды

Доктор технических наук Владимир Цетлин предложил разгадку глобальной тайны “взаимоотношений” человека с Солнцем и Землей. Заинтересовавшись свойствами воды в Крещение, он первый в мире решился подвергнуть анализу этот феномен с исключительно научной точки зрения.

По словам доктора технических наук Владимира Цетлина, крещенская вода может быть полезна человечеству тем, что, возможно, снижает чрезмерную агрессию за счет снижения мембранного потенциала клеток.
Люди в эти дни, независимо от того, купались они в проруби или нет, становятся спокойнее, более взвешенно относятся к своим поступкам. Два года назад, изучая свойства воды, которую употребляют на Международной космической станции космонавты, он обратил внимание, что дневная вода отличается от ночной своей токовой проводимостью. «Однажды время измерения выпало как раз в канун Крещения.
Я был поражен, когда обнаружил, что молекулы 18 января вечером успокоились намного раньше обычного. Вода снизила свою проводимость до минимума аж с 18.00. И стояла в таком состоянии до полуночи».
«Начал я с осмысления изменчивости воды в зависимости от суточного цикла. Наверняка она имеет связь с земными колебаниями. Колебаться наши земные оболочки могут как по вертикали, так и по горизонтали - этот процесс зависит от гравитационного воздействия Солнца и Луны», - говорит ученый.
По словам исследователя, если считать с 18 января (канун Крещения), каждые 27 суток вода превращалась в «крещенскую». И вот что удивительно: всегда эти дни были близки к каким-нибудь православным праздникам: Стретенью, Матрениному дню, Благовещенью... «Я сконцентрировал внимание именно на Солнце, поскольку его воздействие сильнее.
Так вот, когда оболочки под воздействием светила движутся, у них начинается приливное трение. А при трении испускается электромагнитное излучение.
Более сильное или ослабленное, оно улавливается водой в океане, реке, а также водной средой нашего организма. Вот отчего порой нас посещает необычайная бодрость или, наоборот, наваливается вялость».[1]

Часть 2

Исследовательская деятельность

Целью данного исследования является экспериментальная и расчётная оценка проведения мониторинга активности цезия-137 в воде с помощью прибора РК СБ – 104.

Прочитав статью Натальи Веденеевой, в газете «Московский Комсомолец», об исследованиях доктора технических наук Владимира Цетлина о свойствах воды ее изменчивости в зависимости от суточного цикла, она вызвала интерес и множество вопросов, на которые мы хотели бы получить ответ. Начали с изучения и сбора материала о Солнце, Солнечной системе, Земле, Луне и других объектах, и их взаимосвязи. Узнали много интересных фактов, но нас больше всего интересовал вопрос, связанный со свойствами воды. Мы решили определить в воде удельную активность радионуклида цезия-137, взяв различные образцы, из природных источников и «святую» воду. Измерения проводили с помощью прибора РК СБ-104 (для измерения ионизирующих излучений). Цезий (Cs) щелочной металл 1 группы Периодической системы Д. И. Менделеева относится к микроэлементам. Цезий при любом пути поступления в организм хорошо всасываются (100%).

Важно отметить, что ионизирующее излучение не воспринимается органами чувств человека: мы не видим его, не слышим и не чувствуем воздействие на наше тело. Цезий растворим в воде, и очень быстро распространяется в окружающей среде, поэтому его легко обнаружить.

Взяли три образца. Природные образцы: один забор воды из «Святого» озера взят 18.01.2009г, другой – 19.01.2009г( праздник Богоявление Господне); третий образец – «святая» крещенская вода(из Храма Христа Спасителя). Эксперимент проводили с 20.01.2009года до 10.06.2009года. Первые опыты проводились в любое время, когда мы были свободны, но мы сразу же отметили, что удельная активность меняется. Так как у Солнца есть 27- суточный цикл, мы решили применить эти знания для наших исследований. Календарь за 2009год разбили на периоды по 27 дней в каждом, начиная с 19 января ( праздник Крещение ).

Мы попросили консультацию в лаборатории по изучению солнечной активности при ФИАН. Бочкарев С.А. нас познакомил еще с ряд интересующих моментов связывающих солнечную активность, количество и площадь солнечных пятен.

Методика измерения удельной активности радионуклида цезий-137.

Работаем с прибором для измерения ионизирующих излучений РКСБ-104. Он выполняет функции дозиметра и радиометра и обеспечивает возможность измерения удельной активности радионуклида цизий-137 в веществах, а также звуковой сигнализации при превышении порогового значения мощности эквивалентной дозы гамма-излучения. Диапазон измерений удельной активности радионуклида цизий-137, 2000-2000000 Бк/кг. Пределы допускаемых значений основной погрешности измерений + 50%. При измерениях удельной активности радионуклидов в пробах и метрологической поверке прибора соблюдались « Основные санитарные правила работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих излучений ОСП-72/87» и «Нормы радиационной безопасности НРБ-76/87».[7]

1. Устанавливаем в нужное положение движки управления прибора,

2. Заполняем измерительную кюветку (половину упаковки) заведомо чистой в радиационном отношении водой «Троица», которую поставляет в школу фирма "Торговый дом "Гигиея", до метки-буртика внутри кюветы и устанавливаем прибор на кювету.

3. Включаем прибор. Снимаем пять отсчётов показаний прибора, соответствующих собственному фону прибора (А_ф1,А_ф2,А_ф3,А_ф4,А_ф5) и записываем их. Для уменьшения общего времени измерения после снятия очередного отсчета показаний производим кратковременное выключение и новое включение прибора. После снятия всех отсчетов выключаем прибор.

А_ф1=225

А_ф2=190

А_ф3=225

А_ф4=231

А_ф5=233

Рассчитываем среднее арифметическое фоновых показаний (А_ф) прибора по формуле: А_ф ₌А_ф1+А_ф2+А_ф3+А_ф4+А_{ф5 ,} где А_ф1, А_ф2,…, А_ф5 –

5

отдельные фоновые показания прибора при пяти отсчетах. У нас среднее арифметическое показаний равно А_ф=220,8.

3. Выльем воду из кюветы, просушили её и заполнили исследуемым веществом до той же метки.

4. Вновь устанавливаем прибор на кюветку и включаем его. Снимаем пять отсчётов показаний прибора (А₁;А₂;А₃;А₄;А₅) и записываем их. Рассчитываем среднее арифметическое показаний прибора (А_изм) по формуле:

А_изм = (А₁+А₂+А₃+А₄+А₅)

5

5. Рассчитываем по формуле:

А_m=К₂(А _изм-А_ф)

величину удельной активности (А_m) радионуклида цезия-137 в веществе (в беккерелях на килограмм), где К₂-пересчётный коэффициент, равный 20.

Результаты эксперимента

п/п	Дата измерения	Вода от 18.01.09. А_m ( Бк/кг)	Вода от 19.01.09 А_m₍Бк/кг)	Святая вода А_m₍Бк/кг)	Православные праздники
1	20.01.09	192	372	-	Богоявление Господне(Крещение)
2	26.01.09	172	200	-	Богоявление Господне(Крещение)
3	26.02.09	138	92	-	Сретение Господне
4	16.04.09	-	-	448	Дни Святой Пасхи
5	20.04.09	368	472	292	Дни Святой Пасхи
6	12.05.09	548	264	324	Святых равноапостольных Мефодия и Кирилла
7	18.05.09	336	-	-	Святых равноапостольных Мефодия и Кирилла
8	20.05.09	288	108	48	Сретение чудотворной иконы Владимирской
9	2.06.09	356	476	300	День почитания.
10	04.06.09	52	496	388	Дни Троицкой родительской субботы
11	05.06.09	36	508	761	Дни Святой Троицы
12	08.06.09	420	268	216
13	09.06.09	396	360	148
14	10.06.09	256	220	376

Графики зависимости удельной активности воды.

При сравнительном анализе графиков мы обращаем внимание на точки с наибольшей и наименьшей удельной активностью, и связываем их с православными праздниками, и активностью Солнца в эти дни. Вода от 19.01.09 и святая вода ведут себя более согласованно: примерно перед православными праздниками наблюдается всплеск удельной активности. Обращаем внимание на числа 20.01; 16-20.04; 4-5.06. С наименьшей активностью 26,2; 20.05

Часть 3 Заключение

Вода - это слово известно нам с самого рождения. Подчас мы даже не задумываемся о том, что оно обозначает и что для нас значит. А ведь вода- это главная составляющая всего живого нашей планеты. Без воды никто и ничто на земле не сможет существовать. Помимо того, что мы состоим из воды, она несёт информацию, возможно, даже о состоянии нашей планеты.
В настоящее время, как это не страшно, люди практически перестали пить воду. От качества и количества выпиваемой воды, зависит наше с вами здоровье. Мы в своей работе увидели зависимость свойств воды от солнечной активности, каждому увеличению ионизирующего излучения предшествовала повышенная солнечная активность. Сравнили полученные результаты с православными праздниками и так же заметили определенную закономерность. Работа продолжается и сейчас. Скоро приближается еще праздник Крещения. Требуется дополнительное исследование, определяющее математическое описание удельной активности воды от выбранных нами независимых факторов влияющих на свойства воды.

Продолжение эксперимента

п/п	Дата измерения	Вода от 18.01.09. А_m ( Бк/кг)	Вода от 19.01.09 А_m₍Бк/кг)	Святая вода А_m₍Бк/кг)	Православные праздники
1	21.12.09	420	288	316	Солнцестояние
2	12.01.10	316	376	156	Рождество Христово
3	15.01.10	204	240	232	Рождество Христово
4	18.01.10	68	364	152	Богоявление Господне(Крещение)
5	19.01.10	292	168	444
6	20.01.10	184	248	68
7
8
9
10
11
12
13
14

Blog

Этот большой мир существует независимо от нас, людей

Содержание

Солнечные часы