Исследование Солнца
ИССЛЕДОВАНИЕ СОЛНЦА
Ва
Содержание
Ва
От молодого Солнца к современному
Почему на Солнце нет дейтерия?
Почему на Солнце мало лития?
Что произойдёт в будущем с нашим Солнцем?
Общие сведения о Солнце
Общие сведения о физических процессах на Солнце
Солнечная активность
Солнечные вспышки
Радио- и рентгеновское Солнце
'' Корональные дыры''
Список используемой литературы Ва
Ва
От молодого солнца к современному
Ва
ВаВа При конструировании модели для звёзд главной последовательности можно определить, какое количество энергии выделяется в каждой точке центральной области звезды за счёт сгорания водорода. Известно также, сколько атомов гелия возникает там в каждую секунду. В центре ВлмолодогоВ» Солнца на каждый килограмм вещества образуется за каждый год одна десятимиллионная для грамма гелия. Если вычислить для каждой точки в объёме звезды, сколько гелия образуется там за миллионы лет, то мы получим химический состав модели Солнца, который формируется через миллион лет после начала горения водорода
ВаВа Заложив в вычислительную машину новый состав центральных областей звезды, можно получить новое решение для модели. Но при увеличении концентрации гелия меняются и свойства звёздного вещества. Иной становится его прозрачность для излучения, а ядерные реакции превращения водорода в гелий идут не так полно как в ВлмолодомВ» Солнце. Такая модель звезды описывает свойства Солнца через миллионы лет после начала ядерных реакций; она отличается от модели ВлмолодогоВ» Солнца чрезвычайно слабо, поскольку миллион лет тАУ это очень малый промежуток времени по сравнению с миллиардами лет, в течение которых Солнце светит за счёт ядерных реакций. Поэтому температура поверхности в новой модели почти такая же, как у ВлмолодогоВ» Солнца, а светимость лишь не на много выше. Поскольку в центре звезды становится меньше водорода, температура центральных областей Солнца в новой модели слегка повышается. Это означает, что теперь там образуется чуть больше энергии, чем прежде
ВаВа Новая модель Солнца тоже показывает нам, где освобождается энергия ядерных реакций и сколько водорода превращается в гелий за каждую секунду. И снова мы можем определить химический состав звезды ещё через один миллион лет. Для этого нового химического состава вновь можно построить модель внутренней структуры Солнца
Структуры ВлмолодогоВ» Солнца и современного Солнца не слишком отличаются друг от друга. Здесь и там мы наблюдаем конвективный внешний слой, в то время как в более глубокой области энергия переносится от внутренних слоёв к внешним с помощью излучения. Превращения водорода в гелий происходит в реакциях протон тАУ протонной цепочки. Современное Солнце отличается от молодого только тем, что в его центральной области содержится некоторое количество гелия, возникшего в результате ядерных реакций. В то время как во внешних слоях на килограмм вещества приходится 270 граммов гелия, в центральных областях содержание достигает 590 граммов . Ва Примерно Ва 300 граммов на килограмм массы образовалось в результате сгорания водорода. Во внешнем слое Ва солнечное вещество постоянно перемешивается. Каждый грамм вещества, достигший внешней поверхности, за некоторое время до этого находится в нижней части конвективного слоя, где температура вещества составляет около одного миллиона градусов. Это примерно в 170 раз выше температуры поверхности Солнца. Ва
Ва
Почему на Солнце нет дейтерия?
Ва
ВаВа Ядро атома дейтерия одного из изотопов водорода, состоит из протона и нейтрона. Дейтерий не может существовать при высокой температуре, которые наблюдаются Ва в недрах звёзды. Ва Уже Ва при Ва температуре в 500 000 градусов ядра дейтерия могут взаимодействовать с ядрами водорода. В результате такой реакции образуется изотоп гелия. Дейтерий встречается в природе в небольших количествах: его можно найти, например, в межзвёздном веществе, из которого образовались все звёзды. При рождении Солнца дейтерий тоже должен был войти в его состав, поскольку след этого изотопа водорода наблюдается и на Земле. Так, на пример, в океанской воде на каждые 5000 атомов обычного водорода встречается 1 атом дейтерия
ВаВа Однако этот изотоп отсутствует в солнечной атмосфере. Это не удивительно, поскольку из нашей компьютерной модели следует, что во внешних слоях солнца дейтерия просто не может быть. Причиной этого является конвекция. Каждый атом дейтерия на внешней поверхности Солнца рано или поздно окажется в результате конвективного перемешивания у дна конвективной зоны. В этой области температура приближается к одному миллиону градусов. Как только атом дейтерия попадает в эту область, он
Ва при столкновении с ядром водорода превращается в изотоп гелия. За время, прошедшее с момента возникновения Солнца, весь дейтерий должен был разрушиться. Даже если сегодня дейтерий попадает на Солнце откуда-нибудь из космического пространства, то через два или три года атомы дейтерия окажутся во внутренних, горячих слоях Солнца и превратятся в атомы гелия
Ва
Почему на Солнце мало лития?
Ва
ВаВа Наша компьютерная модель не может объяснить всех фактов. Когда астрономы изучали химический состав солнечной поверхности, то оказалось, что на Солнце чрезвычайно редко встречается (по сравнению с концентрацией на Земле) ещё один элемент литий. Этот элемент относится к числу наиболее лёгких в периодической системе: ядро атома лития состоит из 4 нейтронов и 3 протонов. Такие атомы встречаются на Солнце крайне редко. По сравнению с его концентрацией на Земле, а также по сравнению с концентрацией в метеоритном веществе, которое попадает на Землю из космического пространства, один килограмм солнечного газа содержит в 100 раз меньше лития. Может быть, этот элемент тоже разрушается при высоких температурах в нижней части конвективной зоны?
ВаВа Действительно литий может поглощать протон, и распадаться на два атома гелия. Но температура в один миллион градусов, которая наблюдается в нижней части конвективной зоны, недостаточна для этой реакции. Разрушение лития происходит значительно глубже, примерно при температуре 3 миллиона градусов. Во всех компьютерных моделях, существующих к нашему времени, конвективная зона не проникает ниже слоя с температурой 1 миллион градусов. Поэтому наша модель не может объяснить малое содержание лития на Солнце. Может Ва быть литий отсутствовал с самого начала? Это чрезвычайно мало вероятно. В настоящее время считается, что Солнце, планеты и метеориты возникли из одного и того же вещества, которое первоначально имело один и тот же химический состав. Куда же девался литий на Солнце? Как объяснить это парадокс?
ВаВа Выход из положения есть: в промежуток времени между образованием звёзд и начала ядерных реакций превращения водорода в гелий, не конвективная зона на Солнце проникала существенно глубже, чем теперь. Она Ва достигала областей с температурой, по меньшей мере, в 3 миллиона градусов. В это время большая часть лития, из внешних слоёв Солнца могла проникнуть в глубину и разрушиться
Ва
Что произойдёт в будущем с нашим Солнцем?
Ва
ВаВа Что же будет дальше? Что произойдёт, когда всё больше водорода будет выгорать, и в центре Солнца будет накапливаться гелий? Модельные расчёты показывают, прежде всего, что в ближайшие 5 миллиардов лет практически ничего не изменится. Солнце будет медленно перемещаться вверх по своему пути развития. Светимость Солнца при этом будет постепенно повышаться, а температура на его поверхности станет в начале чуть выше, а затем начнёт медленно снижаться, но все эти изменения будут невелики
ВаВа Через 10 миллиардов лет после начала горения водорода светимость Солнца будет всего в два раза выше нынешней. К этому времени человечество (если оно ещё будет существовать на Земле) уже давно начнёт испытывать климатические трудности. Однако потом станет ещё хуже. А пока диаметр Солнца всего в 2 раза превышает нынешний
ВаВа Между тем, в недрах Солнца к этому времени в недрах Солнца уже произойдут существенные изменения. В центре весь водород уже будет исчерпан. Центральная область уже целиком заполнена гелием. В центре не происходит ядерных реакций, поскольку весь водород уже выгорел, а для превращения гелия в углерод температура слишком мала. Только на поверхности этого гелиевого шара, там, где гелий граничит со слоем, богатым водородом, ещё происходит сгорание водорода. Постепенно выгорает и этот водород, а радиус гелиевой сферы в центре Солнца увеличивается. Если в начале у нашего Солнца было ядро, где происходили ядерные реакции превращения водорода в гелий, то теперь горение водорода происходит в тонкой сферической оболочке, которая постепенно расширяется и перемещается во внешние области, всё ещё богатые водородом. С течением времени диаметр гелиевого шара в центре Солнца становится всё больше. Ва Солнечный шар становится всё больше и одновременно холоднее. Через 13 миллиардов лет размеры Солнца станут примерно в 100раз больше, чем сегодня, а светимость увеличится в 2000 раз. В тоже время температура поверхности снизится. Она будет составлять всего 4000 градусов, т. е. на 1800 градусов меньше, чем теперь
ВаВа Но нас это уже не спасёт. К тому времени океаны на Земле давно уже испарятся, а под палящими лучами Солнца будет плавиться даже свинец. Земля превратится в горячую печь, на которой уже не сможет ВаВа существовать ВаВа жизнь. ВаВа Над ВаВа безжизненной ВаВаВа поверхностью
Ва Земли будет светить гигантский Ва солнечный Ва шар с размером в полнеба. Было Ва бы, конечно, интересно узнать, на сколько верны эти предсказания компьютерной модели
ВаВаВа Наши наблюдения не плохо описывают основные свойства нынешнего Солнца. Но можно ли сделать из этого вывод, что модель так же хорошо предсказывает и печальные для людей последствия его развития?
Ва
Общие сведения о Солнце
Ва
ВаВа Солнце тАУ рядовая звезда нашей Галактики. Это единственная звезда столь близкая к Земле, что на ней видны отдельные детали её поверхности. Изучая их, мы можем глубже понять природу других звёзд, находящихся на значительно больших расстояниях
ВаВа Среднее расстояние от Земли до Солнца составляет 149.6 миллионов км. Так как Земля обращается вокруг Солнца по эллиптической орбите, то в январе она ближе к нему на 2.5 миллиона км, а в июле тАУ настолько же дальше. Радиус Солнца Ва R Ва = 696 000 км , масса m = 1.99 10 Ва г, средняя плотность p = 1,41 г/см. Полное количество энергии излучаемой, Солнцем, составляет L = 3.86 10 Ва эрг/сек или L = 3.86 10 Ва Вт. Но Земля получает лишь 5 10 долю всей излучаемой Солнцем энергии. Эффективная температура Солнца Ва Тэф = 5806 К , его спектральный класс G 2
ВаВа Солнце вращается не как твёрдое тело, его угловая скорость по мере удаления от экватора уменьшается. Такое вращение получило название дифференциального или зонального вращения. По наблюдениям многих тысяч пятен установлено, что w = 14.4 тАУ 2.7 ВаВаВа sin b ,где - угловое расстояние от экватора, гелиографическая широта период вращения Солнца изменяется от 25 суток на экваторе до 30 суток вблизи полюсов. Линейная скорость вращения на экваторе близка к 2 км/ с
ВаВа Наблюдаемое излучение Солнца возникает в его тонком внешнем слое, который называется фотосферой. Толщина этого слоя не превышает 0.001 радиуса Солнца, т. е. около 700 км . Плотность вещества на нижней границе фотосферы составляет 5 10 г/см, тогда как Ва на Ва верхней Ва границе ВаВа она Ва в ВаВа тысячу ВаВа раз ВаВа меньше. ВаВа Уровень ВаВа с Ва плотностью p = 10 г/см и температурой Т =4600 К условно называют ВлповерхностьюВ» Солнца. Плотность в фотосфере Солнца с высотой уменьшается непрерывно. И всё же наблюдателю бросается в глаза резкая граница Солнца, чёткий край солнечного диска. Дело в том, что при изучении края диска Солнца наблюдатель принимает излучение, образующиеся в столбике газа, ориентированном вдоль луча зрения. В каждый элементарный объём столбика, излучение поступает из более глубоких слоёв. Здесь оно поглощается и переизлучается во всех направлениях и частично в направлении наблюдателя. Очевидно, что чем дальше от центра Солнца, тем меньше число квантов будет ВлпереадресованоВ» по направлению к наблюдателю. Расчёты показывают, что изменение интенсивности от I = 0 до максимального значения происходит в слое толщиной около 300 км . С Земли этот слой виден всего под углом 0'',4. Он и воспринимается наблюдателем как резкий край Ва солнечного диска
ВаВа В моменты солнечных затмений вокруг Солнца хорошо видно небольшое кольцо яркотАУкрасного цветатАУхромосфера , окружённая серебристо-белой короной. Обычно спектры хромосферы и получают во время полных солнечных затмений. Отдельные детали её внутренней структуры изучают при помощи хромосферных телескопов с интерференционно - поляризационными фильтрами
ВаВа Протяжённость хромосферы составляет около 10 000 км . Было найдено, что плотность в ней изменяется с высотой медленнее, чем в фотосфере. Подтверждение сказоному является присутствие в спектре хромосферы линий ионизированного гелия
ВаВа В то же время в спектре хромосферы видны также линии бальмеровской серии водорода, которые могут образовываться лишь в случаях низкой температуры излучающего газа
ВаВа Эти противоречивые данные можно согласовать, если в хромосфере одновременно присутствуют и холодные, и горячие элементы газа. Поэтому модель хромосферы выглядит следующим образом. В нижней её части температура равна 4500 тАУ 4800 К. на высоте около 2000 км появляются горячие струи тАУ спикулы , температура которых достигает 50 000 К и которые окружены более холодным газом с температурой 20 000 К (рис.4.). Высота отдельной спикулы достигает нескольких тысяч километров, толщина - около одной тысячи километров. Со скоростями порядка 20 км/ сек спикулы движутся вверх и растворяются в короне
ВаВа У основания короны плотность равна 10 г/см (соответствующая концентрация частиц N = 10 см ), а температура очень резко возрастает до 100 000 К. на высоте h = 70 000 км Т = 2 млн. градусов. ВаВаВаВаВаВаВа
Ва
Общие сведения о физических процессах на Солнце .
Ва
ВаВа Солнце является одним из жёлтых карликов тАУ наиболее типичных звёзд нашей Галактики. Газообразное солнечное Ва вещество в глубоких слоях Солнца и во внешних областях его атмосферы практически полностью ионизовано, т. е. фактически является плазмой (в которой все электроны оторваны от атомов); только в сравнительно тонком поверхностном слое солнечное вещество находится в состоянии не полной ионизации. Согласно современным представлениям в глубинах Солнца уже миллиарды лет действует естественный термоядерный реактор, к созданию которого в земных условиях человеческая наука ещё только приближается. Ва
ВаВа Энергия, выделяющаяся в солнечных недрах Ва в ходе термоядерных реакций в виде жёсткого гамма-излучения, очень медленно (за миллионы лет) просачивается наружу, к поверхности Солнца. При многократных процессах поглощения и переизлучения квантов в толще солнечного вещества происходит постоянное уменьшение частоты первоначального излучения, и на видимой нам поверхности Солнца оно появляется уже в оптическом диапазоне спектра
ВаВа В основной массе Солнца, которая находится в области, ограниченной 0.8 радиуса Солнца, энергия переносится излучением, однако на глубине порядка 140 тыс. км от поверхности характер этого процесса радикально изменяется. Вследствие просачивания энергии излучения наружу, температура солнечной плазмы постепенно падает при переходе к более высоким слоям, и, если какой тАУ либо объём газа случайно окажется несколько горячее окружающей среды, он начинает расширяться и, становясь легче, всплывает вверх. В этом и заключается явление конвективного переноса энергии.
ВаВа По мере продвижения выделенного газа вверх, в более разряжённые Ва слои, Ва внешне Ва давление, Ва претерпеваемое Ва им, ВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВа
падает, и поэтому этот газ будет продолжать расширяться и охлаждаться. Хотя в окружающем газе температура также падает с высотой, его температура остаётся выше и, таким образом, данный объём будет продолжать двигаться вверх, перенося энергию. В процессе Ва движения этого объёма должно происходить его дробление (фрагментация) на объёмы газов меньших размеров. Как показывают расчёты, всплывающее горячие солнечное вещество, не распадаясь, ВаВаВаВаВаВа проходит ВаВаВаВаВа расстояние, ВаВаВа сравнимое ВаВаВа с ВаВаВа некоторой характерной высотой распределения газа в данной области Солнца. Эта высота определяется температурой плазмы и ускорением силы тяжести и, естественно, может сильно меняться в солнечных условиях
ВаВа В случае отсутствия конвекции характер изменения температуры с высотой устанавливается переносом тепла излучением и зависит, следовательно, от степени непрозрачности вещества, для данного излучения. Чем эта величина больше, тем сильнее изменяется температура с глубиной. Правда, температура с высотой может падать и из-за уменьшения плотности газа. Вообще говоря, конвекция возможна лишь тогда когда изменения температуры, вызываемое различной степенью непрозрачности вещества, больше изменения температуры, обусловленного падением его плотности. Это условие определяет толщину под поверхности зоны, охваченной конвективными ВлдвижениямиВ», которая на Солнце составляет около 140 тыс. км
ВаВа Основная часть оптического излучения Солнца в непрерывном спектре приходит к нам из фотосферы тАУ сравнительно плотного нижнего слоя солнечной атмосферы. Результатом конвективных движений газа в глубоких слоях Солнца является ячеистая структура фотосферы (грануляция). Характерные размеры ячеек (гранул) около 0.5 тАУ 0.8 тыс. км, среднее время ВлжизниВ» 5 тАУ 8 мин, в них наблюдается скорость подъёма вещества порядка 400 м/с. помимо гранул, в фотосфере видны и значительно Ва более Ва крупномасштабные Ва структуры, Ва как Ва бы ВаВа
сеть с размером ячеек около 30 тыс. км, - супергрануляция . Эта ВлсеткаВ» представляет собой ВлследВ» конвекции с более глубокого яруса, чем гранулы (приблизительно 5 тыс. км). Время ВлжизниВ» ВлсеткиВ» супергрануляции около суток. Наконец, на поверхности Солнца замечены и так называемые Влгигантские структурыВ» (так же ячеистые тела) с размерами близким к 400 тыс. км, и временем ВлжизниВ» около 10 суток. Это отражение ВлдеятельностиВ» самого глубокого уровня конвекции
ВаВа Около 0.001 всей энергии конвективных движений переносится различными типами волн: звуковыми, а также магнитозвуковыми и альвеновскими . Последние типы волн связаны с наличием у Солнца магнитного поля, которое оказывает сильное влияние на волновые движения, происхождение на Солнце магнитных полей большой напряжённости остаётся пока не вполне ясным, хотя слабые поля (в малых масштабах) вполне могут генерироваться движениями солнечной электропроводящей плазмы (в частности в конвективной зоне)
ВаВа На Ва не Ва больших Ва высотах над Ва фотосферой Ва потери энергии волн не велики, так как плотность газа здесь ещё значительна и он легко ВлвысвечиваетВ» запасённую энергию, т. е. Преобразует её в энергию теплового излучения. Поэтому в сравнительно узком (до 1 тыс. км) переходном слое от фотосферы к более высоким слоям температура даже падает (от 6000 до 5000 К). На больших высотах роль нагрева волнами начинает быстро возрастать, поскольку из-за падения плотности эффективность излучения плазмой резко уменьшается. По этой же причине на высотах выше 1 тыс. км над фотосферой температура начинает медленно, а затем всё быстрее расти. Этот слой хромосферы Солнца называют хромосферой. ВаВаВаВаВаВаВаВаВаВа
Ва Выше хромосферы наступает полн ая ио низация водорода и гелия, температура плазмы поднимается до 1-2 млн. градусов. Здесь начинается солнечная корона. Её можно увидеть во время полных солнечных затмений, когда Луна полностью закрывает Солнце, тогда на очень короткое время вокруг затмившегося солнечного диска на фоне тёмного неба вспыхивает серебристое сияние. Корону можно наблюдать и не только во время солнечных затмений тАУ с помощью специальных инструментов
ВаВа Начиная с некоторой высоты короны, возникает истечение солнечной плазмы в межпространство тАУ солнечный ветер. Разряжённая плазма солнечного ветра с большой скоростью расходится во всех направлениях, обтекая магнитосферы Земли и других планет солнечной системы, комет и т. д
Причина истечения солнечного ветра заключается в том, что размеры короны имеющей температуру несколько миллионов градусов, 2 раза превышает размеры Солнца, и гравитационное притяжение не способно её удержать. ВаВаВа
Ва
Солнечная активность .
Ва
ВаВа Все проявления солнечной активности теснейшим образом с наличием у Солнца магнитного поля. Появление магнитных областей на Солнце и их эволюция сильно воздействуют на все рассмотренные нами выше физические процессы в верхних слоях солнечной атмосферы
ВаВа Рождение магнитной области, как правило, начинается с появлением сильного, магнитного поля в атмосфере, и эта область фотосферы становится ярче тАУ появляется факел. Возрастание яркости свечения имеет и в хромосфере, где наблюдается флоккул, Ва а в короне в этом месте образуется плотное и горячие облако плазмы тАУ нормальная конденсация
ВаВа Нарастание магнитного поля (на уровне фотосферы) в области свечения факела сначала наблюдается как появление тёмных пор, которые затем, сливаясь и разрастаясь, образуют резко очертаное тёмное пятно, окружённое более светлой каймой тАУ полутенью. Размеры пятен обычно лежат в пределах 10 тАУ 15 тыс. км, а напряжённость магнитного поля составляет 80 тАУ 120 А /м (в факелах напряжённость поля достигает Ва нескольких тысяч ампер на метр). Обычно пятна возникают не в одиночку, а целыми группами. Иногда группа состоит из пятен с магнитным полем одной полярности (униполярная группа), чаще всего в активной области наблюдаются группы пятен с полем обеих полярностей тАУ биполярные группы. Ва Пятна увлекаются вращением Солнца, но имеют не большие и собственные движения. Температура плазмы в пятне ниже фотосферной на 1500 тАУ 2000 К , поэтому они и выглядят тёмными на фоне фотосферы
ВаВа Резкое понижение температуры в области пятна связано с тем, что конвективные движения здесь подавляются сильными магнитными полями. Из-за высокой проводимости плазмы магнитные силовые линии как бы ВлвмороженыВ» в вещество и следуют за ним при всех его движениях. Так происходит пока магнитное поле слабое. Однако магнитные поля с напряжённостью свыше 10 тыс. А/ м уже оказывают сопротивление и способны ограничить движение солнечной плазмы. Поэтому тАУ то перенос тепловой энергии конвекцией в этом случае резко уменьшается и газ охлаждается над остановленными ячейками супергрануляции
ВаВа В магнитном поле пятен возможен лишь один вид конвективных движений тАУ ВлскольжениеВ» газа вдоль силовых линий (вверх, вниз). Это объясняет, почему перенос энергии в пятнах всё же больше, чем, если бы существовал лишь один перенос энергии излучением
ВаВаВаВа Очень интересными структурными образованьями в атмосфере Солнца являются протуберанцы. Они Ва представляют собой массы сравнительно холодного газа, часто весьма причудливых форм, поднимающиеся над хромосферой и окружённые горячей корональной плазмой. На краю Солнца их можно наблюдать в спектральной линии водорода Н Ва как светлые облака, а в проекции на солнечный диск тАУ как тёмные волокна (поскольку протуберанец излучает меньше энергии, чем поглощает)
ВаВа Образование протуберанцев тесно связано со структурой магнитных полей Ва биполярных активных областях , так, как обычно протуберанцы ВлпредпочитаютВ» располагаться вдоль границы раздела полярности поля в таких областях. Масса газа, сосредоточенная в одном протуберанце, очень велика тАУ она лишь в 10 раз меньше массы всей солнечной короны, а его температура в 100 тАУ 500 раз ниже корональной
ВаВа Согласно современным представлениям образующийся ВлзародышВ» будущего протуберанца ВлвысасываетВ» вещество из хромосферы. Физика процесса здесь следующая. В магнитной структуре типа Влпримятой аркиВ» (т.е. с впадиной на вершине), которая может образоваться на границе раздела полярности поля в активной области, нагрев плазмы происходит снизу ( альвеновскими волнами). Интенсивность нагрева газа на боковых сторонах ВларкиВ» выше, чем на её вершине. Это уменьшение нагрева на вершине приводит к охлаждению газа, и под действием силы тяжести он опускается в ВлямуВ» магнитного поля и уплотняется. На его место поднимается нагретый газ с боковых поверхностей ВларкиВ» и так же накапливается в ВлямеВ», причём при увеличении его плотности растут потери энергии Ва на Ва излучение, Ва т.е. Ва газ Ва быстро Ва охлаждается. ВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВа
Естественно, что по мере наполнения холодного газа в ВлямеВ» магнитного поля её глубина растёт, т.к. магнитные силовые линии прогибаются под тяжестью протуберанца. Поскольку теплопроводность поперёк силовых линий поля не велика, магнитное поле, окружающее родившийся протуберанец, защищает его от нагрева горячей коронольной плазмой. Так действует этот ВлсифонВ», примерно за сутки накапливающий массу протуберанца. ВаВаВаВаВаВа
Ва
Солнечные вспышки.
Ва
ВаВа Наиболее мощным проявлением солнечной активности являются вспышки, во время которых за очень короткий промежуток времени (до 1000 с) выделяется очень большое количество энергии эквивалентное выделяемому при взрыве нескольких десятков миллионов (а в редких случаях и сотни миллионов) водородных бомб
ВаВа В годы максимальной активности может быть около 10 вспышек в сутки, в минимуме на протяжении многих месяцев их может не быть ни одной
ВаВа Чаще всего вспышки возникают в так называемых нейтральных областях между пятнами, имеющими противоположную полярность. Размеры области, охваченной вспышкой, меньше 1000км. Процесс развития не большой вспышки продолжается 5-10 мин. Самых мощных тАУ несколько часов. Обычно вспышки начинаются с внезапного выделения энергии в верхней хромосфере или нижней короне, причём за 1тАУ2мин, а для очень больших вспышек за 10 тАУ 60 мин. количество освобождённой энергии достигает 10 Ва тАУ 10 ВаВа Дж
ВаВа Основные эффекты, проявляющиеся при вспышке, - это нагрев большого объёма солнечной плазмы до очень высокой температуры (до 100 млн. К) и ускорение значительного числа частиц до релятивистских энергий (генерация солнечных космических лучей). Проявление вторичных эффектов при вспышке связанно с распространением нагретого газа и ускоренных частиц вдоль силовых линий магнитного поля в хромосферу, что вызывает интенсивное излучение в оптическом и ультрафиолетовом диапазонах. Кроме того, горячий газ испускает тепловое рентгеновское излучение, а энергичные электроны, тормозясь в плотной плазме хромосферы, дают рентгеновское излучение с нетепловым спектром (в котором интенсивность излучения изменяется с частотой по степенному закону)
ВаВа Наконец, в солнечной атмосфере от области энерговыделения вспышки распространяются ударные волны, скорости которых лежат в пределах 0.5 тАУ 1 млн. м/с. Ударные волны могут воздействовать на протуберанцы, активизируя их и иногда приводя к полному разрушению и выбрасывания вещества протуберанца высоко в корону
ВаВа За последние годы удалось установить, что вспышки почти неизбежно возникают в активной области, когда изтАУпод фотосферы начинает ВлвсплыватьВ» область с магнитным полем, имеющим противоположную Ва полярность по отношению Ва к Ва существующему Ва в Ва ВлстаройВ» области. Иногда это связано с появлением нескольких Ва небольших пятен (сателлитов), имеющих поле другого направления, в непосредственной окрестности больших пятен (даже в области их полутени) развитой активной области. Очевидно, что нарастающее магнитное поле определённого направления, вторгаясь в область, ВлзанятоюВ» полем другого направления, будет приводить к быстрому росту градиентов поля в этой области
ВаВа Исследования ультрафиолетового и рентгеновского (нетеплового) излучения вспышек, проведённые в последние годы с помощью ракет и спутников, позволили установить, что это излучение отчётливо разделяется на две компоненты тАУ медленно изменяющуюся и импульсивную. ''Медленная'' компонента обычно с начала слабо, а затем всё быстрее возрастает и после достижения максимума постепенно спадает. Импульсивная компонента появляется в момент быстрого роста медленно меняющейся и состоит обычно из одного или нескольких отдельных всплесков
ВаВа Таким образом, излучение вспышки практически во всех диапазонах спектра состоит из множества различных всплесков различной продолжительности, а, следовательно, характер изменения теплового рентгеновского излучения и эмиссии в линии Н Ва не может быть объяснён медленным нагревом и постепенным охлаждением всей области, занимаемой вспышкой. Это заставляет предположить тонкую структуру области вспышки, где процессы ускорения и нагрева частиц происходят в отдельных, сравнительно не больших объёмах плазмы с магнитным полем. Появление же всплесков рентгеновского излучения может быть связано с лучами быстрых частиц, имеющих степенное распределение по энергиям
ВаВа Коротко об основных характеристиках быстрых частиц, генерируемых вспышками можно, сказать следующее. Обычные вспышки дают электроны с энергиями 3 тАУ 10 кэВ с тепловым спектром, с их помощью можно объяснить тепловое рентгеновское излучение высокотемпературной плазмы вспышки. Более мощные вспышки порождают не ''тепловые'' электроны с энергиями 20 тАУ100 кэВ, иногда до 500 кэВ. При вспышках с ещё большей энергетикой появляются протоны с энергиями 10 тАУ 100 мэВ и релятивистские электроны. Наконец, наиболее мощные вспышки способны приводить к появлению солнечных космических лучей с максимальной энергией частиц, достигающей 1 тАУ 10 ГэВ
ВаВа И так, наблюдается картина изучения вспышки в линии Н , в оптическом, а так же в ультрафиолетовом, гамма и рентгеновском диапазонах создаётся или непосредственно самими быстрыми частицами, или Ва же Ва в Ва результате ВаВа нагрева ВаВа хромосферы ВаВа частицами
высоких энергий. Эта совокупность наблюдательных данных должна являться моделью для построения моделей вспышек. ВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВа
Ва
Радио- и рентгеновское Солнце .
Ва
ВаВа В видимом свете Солнце абсолютно доминирует над всеми другими небесными светилами, его блеск в 10 ВаВа раз больше блеска Сириуса. В радио- и рентгеновских диапазонах оно выглядит значительно скромнее. Если говорить точнее, то в радиодиапазоне на небе наблюдается не одно, а несколько примерно одинаковых ''солнц''. Ведь по мощности радиоизлучения наше Солнце одинаково с радиоисточником Кассеопея А , тогда как яркость источника Лебедь А всего в 1.6 раза, а источник Стрелец А тАУ в 5 раз меньше. Кроме того, на небе имеются ещё 10 радиоисточников, которые слабее Солнца всего в 10 раз. Аналогичная картина наблюдается и в рентгеновском диапазоне. Первые попытки обнаружить солнечное радиоизлучение были предприняты ещё в 1900 г ., однако оно было отмечено (к тому же случайно) военными радиолокационными станциями только в 1940 и 1942 гг
ВаВа Если бы Солнце излучало как тепловой источник, имеющий температуру 6000 К , то в радиодиапазоне распределение энергии в зависимости от длинны волны подчинялось бы формуле Рэлея тАУ Джинса. На самом деле это будет так лишь для волн чья длинна меньше 1 см . Интенсивность излучения спокойного Солнца на длине волны равной 1 м . Соответствует температура порядка 200 000 К , а при длине волны равной 10 м . тАУ температура около одного миллиона градусов. В период высокой солнечной активности для этих длин волн интенсивность излучения достигает температуры соответственно 10 Ва К и 10 Ва К
ВаВа На фоне усиленного радиоизлучения на метровых волнах (шумовые бури наблюдающиеся в течени и нескольких часов и даже дней) время от времени выделяются всплески длительностью около секунды. Это всплески Ва 1 Ва типа
ВаВа Всплески Ва 2 Ва типа начинаются примерно через 10 мин. после сильной вспышки и продолжается 5 тАУ 30 мин. Здесь Ва в каждый данный момент времени излучение сосредоточенно в двух частотных интервалах (на первой и второй гормон илах )п ричём в процессе развития явления происходит дрейф по частоте тАУ уменьшение её в 2 тАУ8 раз за время 10 тАУ 15 мин
ВаВа Всплески Ва 3 Ва типа тАУ самое обычное проявление радиоизлучения активного Солнца. Возникают они непосредственно в момент вспышки на частотах около 600 Мгц (длина волны около 50 см ). На Ва протяжении около 10 сек. происходит быстрый дрейф в частоте и затухание явления
ВаВа Всплесками ВаВаВаВаВа 4 ВаВаВаВа типа ВаВаВа широкодиапазонное ВаВаВаВа и ВаВаВаВаВа непрерывное (продолжающееся несколько часов) радиоизлучение, следующее обычно за всплесками Ва 2 Ва типа
ВаВа Всплесками Ва 5 Ва типа названо широкодиапазонное непрерывное излучение, следующее за всплесками Ва 3 Ва типа и продолжающееся несколько минут
ВаВа Примерно через две мин. после начала оптической вспышки начинается рентгеновская вспышка. В это время поток рентгеновского излучения от активной области Солнца увеличивается на 3 тАУ 4 порядка. Установлено, что поток излучения в отдельных рентгеновских диапазонах начинает несколько увеличиваться уже за несколько часов до начала вспышки. Это даёт возможность с большей степенью вероятности предсказать момент её появления
ВаВа Сопоставление снимков вспышки, полученных в рентгеновских лучах и в лини Н ВаВа приводит к выводу, что размеры области, охваченной рентгеновской вспышкой, меньше, чем оптической. Температура газа, излучающегося в рентгеновском диапазоне 20-40 миллионов градусов. Ва
ВаВаВаВаВаВаВаВаВа ВаВа
'' Корональные дыры''
Ва
ВаВа Уже давно известно, что в короне Солнца существуют области с низкой плотностью. Они отчётливо заметны на некоторых фотографиях короны, полученных во время солнечных затмений. Эти области называются '' коронольными дырами''. Области где практически отсутствует излучения короны. Особенно хорошо '' корональные дыры'' проявляются на гелиограммах , полученных в мягком рентгеновском диапазоне: в эти случаях на диске Солнца ''дыры'' наблюдаются как проекции на диск почти чёрных областей
ВаВа '' Корональные дыры'', потАУвидимому, характеризуются не только понижением плотности, но и резким изменением других параметров в областях короны
ВаВа Площадь занимаемая типичной ''дырой'', составляет 1 тАУ 5 % площади солнечного диска. Изменение площади занятой ''дырой'', происходит Ва со средней скоростью 20 000 км /с (около 0.1% площади солнечного диска за 1 день). '' Корональные дыры'' как и другие солнечные детали, вращаются вместе с Солнцем, делая на экваторе видимый оборот за 27 суток. Однако вращение ''дыр'' имеет некоторую особенность, которая отличает их от других деталей тАУ характерное для Солнца дифференциальное вращение (увеличение периода обращения с приближением к гелиографическим полюсам) для ''дыр'' практически отсутствует, а при переходе от экватора к полюсам период меняется всего на 3% (изменение для обычных образований на Солнце около 20%)
ВаВа Изменение температуры с высотой в области ''дыр'' происходит в 5 раз быстрее, а изменение газового давления тАУ в 2-3 раза медленнее, чем в окружающих её ''обычных'' областях солнечной атмосферы. Вследствие этого поток тепла из короны в нижележащие слои в '' корональных дырах'' примерно в 10 раз меньше. Следует отметить, что вместе с усилением солнечного ветра последние обстоятельство приводит к существенной ''утечки'' энергии из области ''дыр''
ВаВа Особое внимание привлекает устойчивость '' корональных дыр'' (до 0.5 года) и их почти ''твёрдотельное'' вращение. Возможно, эти факты отражают особенности происхождения крупномасштабных солнечных магнитных полей, которые не смотря на дифференциальный характер вращения поверхностных слоёв Солнца, вращаются с постоянной скоростью вместе с более глубокими слоями , где образуются эти пол
Ва
Список используемой литературы:
Ва
1. Никольский Г.М. Ва Не видимое Солнце. М., Ва ''Знание'', 1980
2. Томозов В.Н. и Цитович В.Н. Взрывные процессы Ва на Солнце. М., ''Знание'', 1979
3. Кипенхан Р. 100 миллионов солнц: рождение, жизнь и смерть звёзд. М., Мир, 1990
4. Климишин М.А. Ва Астрономия наших дней. М., Ва ''Наука'', 1976
5. Астрономия: учеб . п особие для студентов Ва физ. тАУ мат. А 91 фак . пед . ин-тов . М.,
ВаВаВаВа Просвещение, 1983
6. Мухин И.М. Мир астрономии: Рассказы о ВаВа Вселенной, звёздах и галактиках. М., Мол
ВаВаВа Гвардия, 1987
ВаВа
ВаВаВаВаВаВаВаВа ВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВа
Ва
Ва
Вместе с этим смотрят:
История нашего календаряКвазарыКомета ГаллеяКосмические объекты - Галактики