Человек и космос. Место человека во Вселенной. Антропный принцип и проблема внеземных цивилизаций

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего  профессионального образования

«Камская  Государственная Инженерно-Экономическая  Академия» 
 
 
 

Кафедра физики

РЕФЕРАТ

По дисциплине: « Концепции Современного Естествознания»

На тему: «Человек и космос. Место человека во Вселенной. Антропный принцип и проблема внеземных цивилизаций.» 
 
 
 
 

Выполнил  студент

группы 5116 а:

Нургалиева  А.Н.

Проверил  доцент:

Милованов В.Н. 

Набережные  Челны, 2009 год. 

Содержание 

1. Проявления  солнечной активности на Земле………………………………3
1. Общая циркуляция атмосферы………………………………………..3
2. Биологические проявления солнечной активности. Солнечная активность и биологические ритмы…………………………………..5
3. Техногенные проявления солнечной активности……………………5
4. Обнаружение солнечно-земных связей и воздействие на землю солнечного излучения………………………………………………….6
5. Применение статистики для анализа солнечно-земных связей……..8
2. Космические циклы……………………………………………………………9
3. Влияние космического излучения на общественно-политические процессы на Земле…………………………………………………………………..…...10
4. Место человека во Вселенной……………………………………………….15
5. Антропный принцип и проблема внеземных цивилизаций………………..18
1. Внеземные цивилизации………………………………………………19
2. Антропный принцип…………………………………………………..20
3. Жизнь вне Земли……………………………………………………….20

     Список литературы 
 
 
 
 
 
 

1. ПРОЯВЛЕНИЯ  СОЛНЕЧНОЙ АКТИВНОСТИ НА ЗЕМЛЕ.

Определяющее  значение в системе Солнце – Земля  играют неустойчивости, возникающие  в условиях сильного отклонения от равновесия. Так как земная атмосфера  стратифицирована по высоте, в поле тяготения она находится в неустойчивом равновесии. Изменение потока солнечной плазмы может вызывать достаточно сильное отклонение от равновесия, что приведет к дополнительному возникновению неустойчивости в целом ряде процессов в атмосфере Земли. Солнечная активность выступает как своего рода «спусковой крючок», дающий толчок развитию различных неустойчивостей.

1.1 Общая циркуляция атмосферы.

  Основными факторами, влияющими на формирование климата Земли, является солнечная радиация, циркуляция атмосферы и характер подстилающей поверхности. Под их совместным влиянием происходит формирование климатических зон земного шара. Количество поступающего солнечного тепла зависит от ряда факторов. Определяющим является угол падения солнечных лучей. Поэтому на низких географических широтах поступает значительно больше солнечной энергии, чем на средних и тем более высоких широтах. Общей циркуляцией атмосферы называют замкнутые течения воздушных масс, происходящие в масштабах полушария или всего земного шара и приводящие к широтному и меридиональному переносу вещества и энергии в атмосфере. Главная причина возникновения воздушных течений в атмосфере – неравномерное распределение тепла на поверхности Земли, что приводит к неодинаковому нагреванию почвы и воздуха в различных поясах земного шара, поэтому солнечная энергия является первопричиной всех движений в воздушной оболочке Земли.

В одной  старинной книге так описывается  циркуляция в атмосфере: «Экватор, словно горячий паровой котел. Белые  шапки полюсов там – холодильники. А топка – это Солнце. Лучистое солнечное тепло нагревает котел  – воздух экватора. Нагретый воздух поднимается и течет к холодильникам, там остывает и, опускаясь, течет  понизу к экватору. Так над Землей вращается огромное воздушное колесо, которое приводит в ход Солнце». Это первое кольцо планетарной циркуляции. Однако вращение Земли отклоняет  эти движущиеся массы вправо в  северном полушарии, и влево –  в южном. В итоге воздух течет  не на север, а на северо-восток и где-то на уровне 30 градусов от экватора идет уже не по меридиану, а по широте с запада на восток. Накопление воздуха в районе 30 градуса широты в обоих полушариях приводит к образованию пояса повышенного давления над поверхностью Земли. От этого пояса воздух растекается в обе стороны, отклоняясь под действием сил Кориолиса. Часть воздушных масс, охлаждаясь, поворачивает назад – к экватору и движется в северо-восточном направлении. Такие воздушные потоки называются пассатами, они замыкают второе кольцо циркуляции атмосферы, кольцо пассатов. Другие массы идут дальше на север, но сила Кориолиса отклоняет их вправо. Здесь образуется система юго-западных и западных ветров, преобладающих в умеренных широтах. У северного полюса воздух, охлаждаясь, опускается вниз и растекается к югу, у южного – к северу, при этом ветер приобретает направление с востока на запад. При встрече с воздухом умеренных широт происходит подъем этих воздушных масс. Так замыкается третье кольцо движения воздушных масс. Это очень упрощенная, устаревшая картина планетарной циркуляции, содержащая только три замкнутых кольца. В природе, однако, эти кольца связаны в единый механизм. Реальные ветры часто меняют свои маршруты. Экваториальный воздух иногда прорывается через пассатное кольцо и добирается до полюса. На средиземноморском побережье из-за затока арктического воздуха весной бывает так холодно, что замерзают сады. Кроме того, подстилающая поверхность Земли отличается большим разнообразием – материки, океаны и т.п. Каждый материк летом очень быстро нагревается, а зимой выхолаживается. Значит в «кухне планеты» есть и другие «котлы» и «холодильники», которые работают по-разному в каждом сезоне. Зимой материк – холодильник, а океан – котел, летом наоборот. Так в сложный круговорот воздуха вливается еще и колесо муссонов, которое летом вращается в одну сторону, а зимой – в другую.

Рис.1.

ПРОСТЕЙШАЯ  СХЕМА  ГЛОБАЛЬНОЙ ЦИРКУЛЯЦИИ АТМОСФЕРЫ

1.2 Биологические проявления солнечной активности. Солнечная активность и биологические ритмы.

Хорошо  известны воздействия ионизующей и  проникающей радиации на живые организмы, они успешно применяются в  медицине для лечения и профилактики множества заболеваний. Космические  воздействия обнаруживаются на многих уровнях биологических структур, начиная от простейших клеток вплоть до нейрофизиологических процессов  в мозге человека. А.Л.Чижевский  пришел к выводу, что солнечно-биосферные связи являются общебиологической закономерностью. Он ввел термин «гелиобиология» (гелиобиология - от гелио.. и биология, раздел биофизики, изучающий влияние изменений активности Солнца на земные организмы. Исследования по гелиобиологии включают: 1) изучение корреляции изменений определённого биологического показателя (по статистическим данным) с колебаниями активности Солнца; 2) испытания на различных биологических объектах действия условий, моделирующих отдельные факторы солнечной активности.), создал научное направление космической биологии, установил зависимость между цикличностью СА и явлениями в биосфере, показал возможность прогнозирования поведения людей и земных событий в зависимости от ритмов внешней среды. Сейчас эти взгляды развиваются профессором С.Э.Шнолем в институте теоретической и экспериментальной биофизики РАН. Здесь изучаются внешние ритмические вариации факторов среды обитания, которые могут вызывать синхронизацию биоритмов в организмах. Если организм не успевает компенсировать внешние воздействия, то наступает десинхронизация, которая может привести к функциональным нарушениям в организме.   

1.3 Техногенные проявления солнечной активности (СА).

Впервые сообщение о вспышке на Солнце было опубликовано в 1859. Одновременно и независимо друг от друга Р.Кэррингтон и Р.Ходжсон визуально наблюдали  в белом свете на фоне яркой  фотосферы блестящую точку, подобную звезде. В течение нескольких часов  спонтанно происходили короткие замыкания в телеграфных проводах, наблюдавшиеся как в США, так  и в Европе, вызвавшие ряд пожаров. В обоих полушариях Земли были видны полярные сияния на необычайно низких широтах, вплоть до Рима, Гаваны и Гавайев. Воздействие солнечных вспышек на состояние нижних слоев атмосферы отмечал также Г.Вильд в 1882 году.

Важнейшие техногенные влияния СА:

1. Вызывают  ионосферные возмущения.

2. Нарушают  радиосвязь.

3. Являются  источником радиационной опасности  для космонавтов и оборудования  космических кораблей.

4. Магнитосферные  и ионосферные вариации усиливают  электромагнитное излучение на  частотах 0,001–10 Гц и влияют на  навигацию (компасы и радио), кабельную  связь (телекс, телефон), работу линий  электропередачи, нефтепроводов  и газопроводов.

1.4 Обнаружение солнечно-земных связей и воздействие на Землю солнечного излучения.

Еще в  летописях древних наблюдателей, фиксировавших происходящие события, встречаются упоминания о возможной  зависимости между солнечными и  земными явлениями. Земные явления  проявлялись в виде грандиозных  геофизических катастроф (засухи, наводнения, землетрясения, извержения вулканов, полярные сияния, видимые во всей Европе и  даже в тропических странах), смертоносных эпидемических заболеваний и  массового голода (неурожаи пшеницы  или рост цен на нее на биржах). На основании наблюдений солнечных  пятен, полярных сияний и колебаний  магнитного поля Земли датский астроном Горребов (середина 18 в.) был одним  из первых, кто заподозрил зависимость  явлений, наблюдаемых на Земле, от количества пятен на Солнце, т.е. от его активности. Предположение о корпускулярном излучении Солнца в конце 19 в. высказал норвежец К.О.Биркеланд. Многие, исходя из наблюдаемой или подозреваемой  периодичности разных явлений в  земной атмосфере, старались точно  восстановить длину периодов и амплитуду  колебаний, а потом уже их причину. Из подобных явлений лучше всего  исследована предполагаемая приблизительно 35-летняя периодичность попеременно  теплых и сухих и холодных и  влажных периодов, на которые впервые  указал профессор Э.Брюкнер.

Еще в 1912 М.А.Боголепов в книге «Колебания климата и историческая жизнь (голод и война)» писал: «электромагнитное состояние Земли имеет прямое действие на растительную и живую жизнь организмов». Он проанализировал русские летописи, в которых нашли отражение наиболее заметные события, и пришел к выводу, что внезапные изменения климата являются проявлением периодических возмущений всей жизни на земном шаре со всем его физическим и органическим миром, что все это передается в том или ином виде жизни человека и выражается экономическими и политическими бедствиями. В наше время нет той безумной формы голода, какая описывается в летописях далекого прошлого, нет набегов азиатских кочевников, но зато появились банкротства, кризисы производства, экономические катастрофы, которые, в свою очередь, также сильно влияют на политическую жизнь народов всей Земли. Безрезультатно искать периодичность в каком-нибудь одном явлении жизни. Только совокупность всех признаков возмущений на земном шаре может обнаружить закономерность явлений: эпоха наибольших возмущений повторяется трижды в столетие, именно: большая часть 3-го десятилетия и первая половина 4-го, с начала 7-го десятка до половины 8-го, все 90-е годы и начало нового столетия.

Рис.2.

ДИНАМИКА СОЦИАЛЬНЫХ КОНФЛИКТОВ В ПРЕДЕЛАХ РОССИИ. (П.А.Сорокин (1889–1968)).

Андрю Эллиот Дуглас (A.E.Douglass), американский астроном, основатель науки дендрохронология, изучал влияние солнечных пятен  на климат Земли, разработал метод датировки по кольцам деревьев. В 1894 он опубликовал труд о связи климата с кольцами на спилах деревьев: широкое кольцо соответствует влажному климату, узкое – сухому. Разработал метод построения климатологических карт и археологического датирования по данным о годичных кольцах древесины.

Дуглас  исследовал годичные кольца на пнях дерева Sequoia gigantea. Поскольку один экземпляр  из этих тысячелетних гигантов обладал  возрастом около 3200 лет, то оказалось  возможным проследить величину прироста годичных колец на огромном промежутке времени. Из этих данных Дуглас сделал вывод о существовании колебаний  климата, периоды которых являются числами, кратными 11-летнему циклу  солнечной активности. Им был также  выделен период в 101 год, возможно, соответствующий  вековому циклу СА.

Рост  деревьев и число солнечных пятен, по исследованиям живых деревьев Англии, Норвегии, Швеции, Германии и  Австрии. Кривая роста деревьев имеет  большие максимумы вблизи максимумов солнечных пятен, а также более  слабые вторичные максимумы, приблизительно посредине между ними. Оба максимума  в пределах одного 11-летнего цикла  соответствуют ходу кривых общего выпадения  осадков, отличающихся той же периодичностью (Дуглас).

Рис.3.

РОСТ  ДЕРЕВЬЕВ (верхняя кривая) и число солнечных пятен (нижняя кривая).

1.5 Применение статистики для анализа солнечно-земных связей.

Спектральный  анализ временных рядов – важнейший  метод изучения свойств различных  физических, биологических, метеорологических  и прочих процессов в природе, для которых есть количественные характеристики в определенные моменты  времени. Его цель – разделение временных  рядов на различные частотные  составляющие. Для этого наблюдаемый  ряд данных разлагается в ряд  Фурье. Получаемая зависимость амплитуд фурье-гармоник от частоты называется спектром ряда (процесса), а зависимость  квадрата амплитуд называют спектром мощности. Анализ этой зависимости позволяет выявить важнейшие периодические закономерности изучаемого явления, провести сравнение с другими процессами и оценить соответствующие корреляции.