Под действием гравитации С., как и любая звезда, стремится сжаться. Этому сжатию противодействует перепад давления, возникающий из-за высокой темп-ры и плотности внутр. слоев С. В центре С. темп-ра Т ≈ 1,6 . 10 7 К, плотность ≈ 160 гћсм -3 . Столь высокая температура в центральных областях С. может поддерживаться длительно только синтеза гелия из водорода. Эти реакции и явл. осн. источником энергии С.
При темп-рах ~10 4 К (хромосфера) и ~10 6 (корона), а также в переходном слое с промежуточными темп-рами появляются ионы различных элементов. Соответствующие этим ионам эмиссионные линии довольно многочисленны в коротковолновой области спектра (λ < 1800 . Спектр в этой области состоит из отдельных эмиссионных линий, самые яркие из к-рых - линия водорода L a (1216 ) и линия нейтрального (584 ) и ионизованного (304 ) гелия. Излучение в этих линиях выходит из области эмиссии практически не поглощаясь. Излучение в радио- и рентг. областях сильно зависит от степени солнечной активности, увеличиваясь или уменьшаясь в несколько раз в течение 11-летнего и заметно возрастая при вспышках на Солнце.
Физ. характеристики различных слоев приведены на рис. 5 (условно выделена нижняя хромосфера толщиной ≈ 1500 км, где газ более однороден). Нагрев верхней атмосферы С.- хромосферы и короны - может быть обусловлен механич. энергией, переносимой волнами, возникающими в верхней части конвективной зоны, а также диссипацией (поглощением) энергии электрич. токов, генерируемых магн. полями, движущимися вместе с конвективными потоками.
Существование на С. поверхностной конвективной зоны обусловливает ещё ряд явлений. Ячейки самого верхнего яруса конвективной зоны наблюдаются на поверхности С. в виде гранул (см. ). Более глубокие крупномасштабные движения во втором ярусе зоны проявляются в виде ячеек сверхгрануляции и хромосферной сетки. Имеются основания считать, что конвекция в ещё более глубоком слое наблюдается в виде гигантских структур - ячеек с большими, чем сверхгрануляция, размерами.
Большие локальные магн. поля в зоне ± 30 o от экватора приводят к развитию т. н. активных областей с входящими в них пятнами. Число активных областей, их положение на диске и полярности пятен в группах изменяются с периодом ≈ 11,2 года. В период необычайно высокого максимума 1957-58 гг. активность затрагивала практически весь солнечный диск. Кроме сильных локальных полей на С. имеется более слабое крупномасштабное магн. поле. Это поле меняет знак с периодом ок. 22 лет и близ полюсов обращается в нуль в максимуме солнечной активности.
При большой вспышке выделяется громадная энергия, ~10 31 -10 32 эрг (мощность ~10 29 эрг/с). Она черпается из энергии магн. поля активной области. Согласно представлениям, к-рые успешно развиваются с 1960-х гг. в СССР, при взаимодействии магнитных потоков возникают токовые слои. Развитие в токовом слое может приводить к ускорению частиц, причём существуют триггерные (стартовые) механизмы, приводящие к внезапному развитию процесса.
Рис. 13. Виды воздействия солнечной вспышки
на Землю (по Д. X. Мензелу).
Рентг. излучение и солнечные космические лучи, приходящие от вспышки (рис. 13), вызывают дополнительную ионизацию земной ионосферы, что сказывается на условиях распространения радиоволн. Поток выброшенных при вспышке частиц примерно через сутки достигает орбиты Земли и вызывает на Земле магнитную бурю и полярные сияния (см. , ).
Помимо корпускулярных потоков, порождённых вспышками, существует непрерывное корпускулярное излучение С. Оно связано с истечением разреженной плазмы из внеш. областей солнечной короны в межпланетное пространство - солнечным ветром. Потери вещества за счёт солнечного ветра невелики,≈ 3 . 10 -14 в год, но он представляет собой осн. компонент межпланетной среды.
Солнечный ветер выносит в межпланетное пространство крупномасштабное магн. поле С. Вращение С. закручивает линии межпланетного магн. поля (ММП) в спираль Архимеда, что отчётливо наблюдается в плоскости эклиптики. Поскольку осн. особенностью крупномасштабного магн. поля С. явл. две околополюсные области противоположной полярности и прилегающие к ним поля, при спокойном С. северная полусфера межпланетного пространства оказывается заполненной полем одного знака, южная - другого (рис. 14). Близ максимума активности из-за смены знака крупномасштабного поля С. происходит переполюсовка этого регулярного магн. поля межпланетного пространства. Магн. потоки обоих полушарий разделены токовым слоем. При вращении С. Земля находится неск. дней то выше, то ниже изогнутой "гофрированной" поверхности токового слоя, т. е. попадает в ММП, направленное то к С., то от него. Это явление наз. межпланетного магнитного поля.
Близ максимума активности наиболее эффективно воздействуют на атмосферу и магнитосферу Земли потоки частиц, ускоренных при вспышках. На фазе спада активности, к концу 11-летнего цикла активности, при уменьшении числа вспышек и развитии межпланетного токового слоя становятся более существенными стационарные потоки усиленного солнечного ветра. Вращаясь вместе с С., они вызывают повторяющиеся каждые 27 сут геомагн. возмущения. Эта рекуррентная (повторяющаяся) активность особенно высока для концов циклов с чётным номером, когда направление магн. поля солнечного "диполя" антипараллельно земному.
Лит
.:
Мартынов Д. Я.,
Курс общей астрофизики, 3 изд., М., 1978;
Мензел Д. Г., Наше Солнце, пер. с англ., М., 1963;
Солнечная и солнечно-земная физика.
Иллюстрированный словарь терминов, пер. с
англ., М., 1980;
Шкловский И. С., Физика
солнечной короны, 2 изд., М., 1962;
Северный А. Б.,
Магнитные поля Солнца и звезд, "УФН",
1966, т. 88, в. 1, с. 3-50;
- Солнечная корона - грануляция
Корона составляет внешнюю атмосферу Солнца, переходя в самых внешних частях своих в межпланетную среду. Внешне она выглядит как серебр истожемчужное сияние вокруг Солнца. В ней много деталей - лучи, перья, опахала, арки и т. п. В годы максимума солнечных пятен корона окружает все Солнце довольно симметричным образом и имеет в общем «растрепанный» вид (рис. 27). В годы минимума пятен она сжата у полюсов и вытянута вдоль экватора (рис. 28). Таким образом, в известной степени корона есть продукт солнечной активности.
Солнечная корона там, где она соприкасается с хромосферой, несравненно ярче, чем, скажем, на расстоянии 10-12 от солнечного края, и дальше ее яркость продолжает убывать с высотой, но весьма медленно, так что она прослеживается на хороших фотографиях до расстояний от края Солнца, достигающих нескольких солнечных радиусов.
(кликните для просмотра скана)
Предел здесь кладет яркость фона неба, достигающая высокого уровня даже во время очень продолжительных затмений. Фотографий, полученные во время затмений с высоких гор и высотных самолетов, показывают простирание короны на десяток и более градусов от Солнца, где корона неприметно сливается с явлением зодиакального света (см. главу IX, § 39). Интегральный блеск короны составляет всего одну миллионную блеска Солнца (от до ). Даже самые яркие ее части ранее были недоступны наблюдениям вне затмений.
Рис. 29. Тонкая структура внутренней короны. Фотография получена вне затмения с коронографом Лио в свете зеленой корональной линии
В спектральном отношении солнечная корона содержит три составляющих: L, К и F, L - эмиссионная компонента, состоящая из двух-трех десятков ярких линий, простирающихся до высоты около 9. Эти линии видны на фоне К-составляющей - непрерывного спектра. На высоте около 3 от края Солнца к К-спектру начинает примешиваться в небольшом количестве F-составляющая, т. е. фраунгоферовспектр, качественно ничем не отличающийся от спектра солнечной фотосферы. F-спектр очень хорошо заметен уже на высоте 10, где кончается L-спектр, и эту высоту считают границей внутренней короны (рис. 29). Выше лежит внешняя корона, спектр которой на высоте 20 и больше состоит преимущественно из F-компоненты. Интегральный блеск F-компоненты составляет около блеска Солнца.
Свет внутренней короны заметно поляризован. После высоты над краем 10 поляризация, достигнув значения около 45%, быстро падает.
Можно считать, что поляризована К-компонента, а F-компонента - нет. Поляризация такова, что электрический вектор поляризованной составляющей света перпендикулярен к радиусу-вектору (в картинной плоскости), исходящему из центра Солнца.
Продолжительность наблюдений солнечной короны во время затмения вдоль всей полосы полной фазы составляет обычно 2-3 часа. За это время в короне обнаруживаются лишь самые незначительные движения. Но если корону систематически наблюдать вне затмений на коронографе Лио, нетрудно заметить изменения в короне от одного дня к другому. Повторение формы изофот L-короны в свете той или другой линии, а также устойчиво повторяющегося повышения ее излучения приблизительно через две недели (изофоты, бывшие на одном краю, переносятся на другой край Соднца) и через четыре недели (изофоты повторяются на данном краю) позволило установить с полной уверенностью факт вращения короны и найти период ее вращения - он совпал с периодом вращения Солнца, выводимым по солнечным пятнам и факелам. Корональные образования, пятна и факелы неразрывно связаны между собой.
Затмения относятся к числу самых зрелищных астрономических явлений. Однако никакие технические средства не могут в полной мере передать ощущения, возникающие при этом у наблюдателя. И все же в силу несовершенства человеческого глаза ему видно далеко не все сразу. Ускользающие от взгляда детали этой чудесной картины способна выявить и запечатлеть только специальная техника фотографирования и обработки сигналов. Многообразие затмений далеко не исчерпывается явлениями в системе Солнце-Земля-Луна. Относительно близко расположенные космические тела регулярно отбрасывают друг на друга тени (нужно лишь, чтобы неподалеку был какой-нибудь мощный источник светового излучения). Наблюдая за этим космическим театром теней, астрономы получают множество интересных сведений об устройстве Вселенной. Фото Вячеслав Хондырев
На болгарском курорте Шабла 11 августа 1999 года был самый обычный летний день. Голубое небо, золотой песок, теплое ласковое море. Но на пляже никто не заходил в воду — публика готовилась к наблюдениям. Именно здесь стокилометровое пятно лунной тени должно было пересечь берег Черного моря, а длительность полной фазы, согласно расчетам, достигала 3 минут 20 секунд. Отличная погода вполне соответствовала многолетним данным, но все с тревогой поглядывали на облако, висящее над горами.
На самом деле затмение уже шло, просто его частные фазы мало кого интересовали. Иное дело — полная фаза, до начала которой оставалось еще полчаса. Новенькая цифровая зеркалка, специально купленная для этого случая, стояла в полной готовности. Все продумано до мелочей, каждое движение отрепетировано десятки раз. Погода испортиться уже не успеет, и все же беспокойство почему-то нарастало. Может, дело в том, что света заметно поубавилось и резко похолодало? Но так и должно быть с приближением полной фазы. Впрочем, птицам этого не понять — все способные летать пернатые поднялись в воздух и с криками выписывали круги над нашими головами. С моря задул ветер. С каждой минутой он крепчал, и тяжелая фотокамера начинала дрожать на штативе, который еще недавно казался таким надежным.
Делать нечего — за несколько минут до расчетного момента, рискуя все испортить, я спустился с песчаного холма к его подножию, где кусты гасили ветер. Несколько движений, и буквально в последний момент техника вновь настроена. Но что это за шум? Лают и воют собаки, блеют овцы. Кажется, все животные, способные издавать звуки, делают это как в последний раз! Свет меркнет с каждой секундой. Птиц в потемневшем небе уже не видно. Все разом стихает. Нитевидный солнечный серпик освещает морской берег не ярче, чем полная Луна. Вдруг и он гаснет. Кто следил за ним в последние секунды без темного фильтра, в первые мгновения наверняка ничего не видит.Мое суетливое волнение сменилось настоящим шоком: затмение, о котором я мечтал всю жизнь, уже началось, летят драгоценные секунды, а я даже не могу поднять голову и насладиться редчайшим зрелищем — фотосъемка прежде всего! По каждому нажатию кнопки фотокамера автоматически делает серию из девяти снимков (в режиме «брекетинг»). Еще одну. Еще и еще. Пока камера щелкает затвором, все же отваживаюсь оторваться и взглянуть на корону в бинокль. От черной Луны во все стороны разбрелось множество длинных лучей, образуя жемчужную корону с желтовато-кремовым оттенком, а у самого края диска вспыхивают ярко-розовые протуберанцы. Один из них необычно далеко отлетел от края Луны. Расходясь в стороны, лучи короны постепенно бледнеют и сливаются с темно-синим фоном неба. Эффект присутствия такой, будто не на песке стою, а лечу в небе. А время словно исчезло...
Вдруг по глазам ударил яркий свет — это выплыл из-за Луны краешек Солнца. Как же быстро все кончилось! Протуберанцы и лучи короны видны еще несколько секунд, и съемка продолжается до последнего. Программа выполнена! Несколько минут спустя вновь разгорается день. Птицы сразу позабыли испуг от внеочередной скоротечной ночи. Но моя память вот уже много лет хранит ощущение абсолютной красоты и величия космоса, чувство сопричастности к его тайнам.
Как впервые измерили скорость светаЗатмения происходят не только в системе Солнце-Земля-Луна. Например, четыре крупнейших спутника Юпитера, открытых еще Галилео Галилеем в 1610 году, сыграли важную роль в развитии мореплавания. В ту эпоху, когда еще не было точных морских хронометров, по ним можно было вдали от родных берегов узнавать гринвичское время, необходимое для определения долготы судна. Затмения спутников в системе Юпитера происходят почти каждую ночь, когда то один, то другой спутник входит в тень, отбрасываемую Юпитером, или скрывается от нашего взгляда за диском самой планеты. Зная из морского альманаха предварительно вычисленные моменты этих явлений и сравнивая их с местным временем, получаемым из элементарных астрономических наблюдений, можно определить свою долготу. В 1676 году датский астроном Оле Кристенсен Рёмер заметил, что затмения спутников Юпитера немного отклоняются от предвычисленных моментов. Юпитерианские часы то уходили вперед на восемь с небольшим минут, то потом, спустя около полугода, на столько же отставали. Рёмер сопоставил эти колебания с положением Юпитера относительно Земли и пришел к выводу, что все дело в задержке распространения света: когда Земля ближе к Юпитеру, затмения его спутников наблюдаются раньше, когда дальше — позже. Разница, составлявшая 16,6 минуты, соответствовала времени, за которое свет проходил диаметр земной орбиты. Так Рёмер впервые измерил скорость света.
Встречи в небесных узлах
По удивительному совпадению видимые размеры Луны и Солнца почти одинаковы. Благодаря этому в редкие минуты полных солнечных затмений можно увидеть протуберанцы и солнечную корону — самые внешние плазменные структуры солнечной атмосферы, постоянно «улетающие» в открытый космос. Не будь у Земли такого большого спутника, до поры до времени никто бы и не догадался об их существовании.
Видимые пути по небу Солнца и Луны пересекаются в двух точках — узлах, через которые Солнце проходит примерно раз в полгода. Именно в это время и становятся возможны затмения. Когда Луна встречается с Солнцем в одном из узлов, наступает солнечное затмение: вершина конуса лунной тени, упираясь в поверхность Земли, образует овальное теневое пятно, которое с большой скоростью смещается по земной поверхности. Только попавшие в него люди увидят лунный диск, полностью перекрывающий солнечный. Для наблюдателя полосы полной фазы затмение будет частным. Причем вдали его можно даже не заметить — ведь когда закрыто менее 80—90% солнечного диска, уменьшение освещенности почти неощутимо для глаза.
Ширина полосы полной фазы зависит от расстояния до Луны, которое из-за эллиптичности ее орбиты меняется от 363 до 405 тысяч километров. При максимальном расстоянии конус лунной тени немного не дотягивается до поверхности Земли. В этом случае видимые размеры Луны оказываются немного меньше Солнца и вместо полного затмения происходит кольцеобразное: даже в максимальной фазе вокруг Луны остается яркий ободок солнечной фотосферы, мешающий увидеть корону. Астрономов, разумеется, в первую очередь интересуют полные затмения, при которых небо темнеет настолько, что можно наблюдать лучистую корону.
Лунные затмения (с точки зрения гипотетического наблюдателя на Луне они будут, разумеется, солнечными) происходят во время полнолуния, когда наш естественный спутник проходит узел, противоположный тому, где находится Солнце, и попадает в конус тени, отбрасываемой Землей. Внутри тени нет прямых солнечных лучей, но свет, преломившийся в земной атмосфере, все же попадает на поверхность Луны. Обычно он окрашивает ее в красноватый (а иногда буро-зеленоватый) цвет из-за того, что в воздухе длинноволновое (красное) излучение поглощается меньше, чем коротковолновое (синее). Можно представить себе, какой ужас наводил на первобытного человека внезапно помрачившийся зловеще красный диск Луны! Что уж говорить о солнечных затмениях, когда с неба вдруг начинало исчезать дневное светило — главное божество для многих народов?
Неудивительно, что поиск закономерностей в распорядке затмений стал одной из первых сложных астрономических задач. Ассирийские клинописные таблички, относящиеся к 1400—900 годам до н. э., содержат данные о систематических наблюдениях затмений в эпоху вавилонских царей, а также упоминание о замечательном периоде в 65851/3 суток (саросе), в течение которого повторяется последовательность лунных и солнечных затмений. Греки пошли еще дальше — по форме тени, наползающей на Луну, они сделали вывод о шарообразности Земли и о том, что Солнце намного превосходит ее по размерам.
Как определяют массы других звезд
Александр Сергеев
Шесть сотен «исходников»
С удалением от Солнца внешняя корона постепенно тускнеет. Там, где на фотоснимках она сливается с фоном неба, ее яркость в миллион раз меньше яркости протуберанцев и окружающей их внутренней короны. На первый взгляд невозможно сфотографировать корону на всем ее протяжении от края солнечного диска до слияния с фоном неба, ведь хорошо известно, что динамический диапазон фотографических матриц и эмульсий в тысячи раз меньше. Но снимки, которыми иллюстрирована эта статья, доказывают обратное. Задача имеет решение! Только идти к результату нужно не напролом, а в обход: вместо одного «идеального» кадра нужно сделать серию снимков с разной экспозицией. Разные снимки будут выявлять области короны, находящиеся на разных расстояниях от Солнца.
Такие снимки сначала обрабатываются отдельно, а потом совмещаются друг с другом по деталям лучей короны (по Луне снимки совмещать нельзя, ведь она быстро движется относительно Солнца). Цифровая обработка фотоснимков не так проста, как кажется. Однако наш опыт показывает, что свести воедино можно любые снимки одного затмения. Широкоугольные с длиннофокусными, с малой и большой экспозицией, профессиональные и любительские. В этих снимках частицы труда двадцати пяти наблюдателей, фотографировавших затмение 2006 года в Турции , на Кавказе и в Астрахани.
Шесть сотен исходных снимков, претерпев множество преобразований, превратились всего лишь в несколько отдельных изображений, но зато каких! Теперь на них есть все мельчайшие детали короны и протуберанцев, хромосфера Солнца и звезды до девятой величины. Такие звезды даже ночью видны только в хороший бинокль. Лучи короны «проработались» до рекордных 13 радиусов солнечного диска. И еще цвет! Все, что видно на итоговых изображениях, имеет реальную окраску, совпадающую с визуальными ощущениями. И достигнуто это не искусственным подкрашиванием в «Фотошопе», а с помощью строгих математических процедур в программе обработки. Размер каждого снимка приближается к гигабайту — можно сделать отпечатки шириной до полутора метров без всякой потери детализации.
Как уточняют орбиты астероидов
Затменно-переменными звездами называют тесные двойные системы, в которых две звезды обращаются вокруг общего центра масс так, что орбита повернута к нам ребром. Тогда две звезды регулярно затмевают друг друга, а земной наблюдатель видит периодические изменения их суммарного блеска. Самая известная затменно-переменная звезда — Алголь (бета Персея). Период обращения в этой системе составляет 2 суток 20 часов и 49 минут. За это время на кривой блеска наблюдается два минимума. Один глубокий, когда небольшая, но горячая белая звезда Алголь А полностью скрывается позади тусклого красного гиганта Алголя B. В это время совокупная яркость двойной звезды падает почти в 3 раза. Менее заметный спад блеска — на 5—6% — наблюдается, когда Алголь А проходит на фоне Алголя В и немного ослабляет его блеск. Тщательное изучение кривой блеска позволяет узнать много важных сведений о звездной системе: размеры и светимости каждой из двух звезд, степень вытянутости их орбиты, отклонение формы звезд от шарообразной под действием приливных сил и самое главное — массы звезд. Без этих сведений было бы трудно создать и проверить современную теорию строения и эволюции звезд. Звезды могут затмеваться не только звездами, но и планетами. Когда 8 июня 2004 года планета Венера прошла по диску Солнца, мало кому пришло в голову говорить о затмении, поскольку на блеске Солнца крошечное темное пятнышко Венеры почти не сказалось. Но если бы на ее месте оказался газовый гигант типа Юпитера, он заслонил бы примерно 1% площади солнечного диска и на столько же снизил бы его блеск. Это уже можно зарегистрировать современными инструментами, и на сегодня уже есть случаи таких наблюдений. Причем некоторые из них выполнены любителями астрономии. Фактически «экзопланетные» затмения — это единственный доступный любителям способ наблюдать планеты у других звезд.
Александр Сергеев
Панорама в лунной тени
Необыкновенная красота солнечного затмения не исчерпывается сверкающей короной. Ведь есть еще заревое кольцо по всему горизонту, которое создает в момент полной фазы уникальное освещение, как будто закат происходит сразу со всех сторон света. Вот только мало кому удается оторвать взгляд от короны и посмотреть на удивительные цвета моря и гор. И тут на помощь приходит панорамная фотосъемка. Несколько соединенных вместе снимков покажут все, что ускользнуло от взгляда или не врезалось в память.
Приведенный в этой статье панорамный снимок — особенный. Его охват по горизонту — 340 градусов (почти полный круг), а по вертикали — почти до зенита. Только на нем мы позже рассмотрели перистые облака, которые едва не испортили нам наблюдения — они же всегда к перемене погоды. И действительно, дождь начался уже через час после того, как Луна сошла с диска Солнца. Видимые на снимке инверсионные следы двух самолетов на самом деле не обрываются в небе, а просто уходят в лунную тень и из-за этого становятся невидимыми. Справа на панораме затмение в самом разгаре, а на левом краю снимка полная фаза только что закончилась.
Правее и ниже короны расположен Меркурий — он никогда не уходит далеко от Солнца, и увидеть его удается далеко не всем. Еще ниже сверкает Венера , а по другую сторону от Солнца — Марс . Все планеты расположены вдоль одной линии — эклиптики — проекции на небо плоскости, вблизи которой обращаются все планеты. Только во время затмения (и еще из космоса) можно вот так с ребра увидеть нашу планетную систему, окружающую Солнце. В центральной части панорамы видны созвездия Ориона и Возничего. Яркие звезды Капелла и Ригель белые, а красный сверхгигант Бетельгейзе и Марс получились оранжевыми (цвет виден при увеличении). Сотням людей, наблюдавшим затмение в марте 2006-го, теперь кажется, что все это они видели своими глазами. А ведь им панорамный снимок помог — он уже выставлен в Интернете.
Как нужно фотографировать?29 марта 2006 года в поселке Кемер на средиземноморском побережье Турции в ожидании начала полного затмения опытные наблюдатели делились секретами с начинающими. Самое главное на затмении — не забыть открыть объективы. Это не шутка, такое действительно случается. А еще не стоит дублировать друг друга, делая одинаковые кадры. Пусть каждый снимает то, что именно с его аппаратурой может получиться лучше, чем у других. Для наблюдателей, вооруженных камерами с широкоугольной оптикой, главная цель — внешняя корона. Надо постараться сделать серию ее снимков с разной выдержкой. Владельцы телеобъективов могут получить детальные изображения средней короны. А если у вас есть телескоп, то надо фотографировать область у самого края лунного диска и не тратить драгоценные секунды на работу с другой аппаратурой. И призыв тогда был услышан. А сразу после затмения наблюдатели стали свободно обмениваться файлами со снимками, чтобы собрать комплект для дальнейшей обработки. Позже это привело к созданию банка оригинальных снимков затмения 2006 года. Каждый теперь понимал, что от исходных снимков до детального изображения всей короны еще очень-очень далеко. Времена, когда любой резкий снимок затмения считался шедевром и окончательным результатом наблюдений, безвозвратно прошли. По возвращении домой всех ждала работа за компьютером.
Активное Солнце
Солнце, как и другие похожие на него звезды, отличается периодически наступающими состояниями активности, когда в его атмосфере в результате сложных взаимодействий движущейся плазмы с магнитными полями возникает множество неустойчивых структур. В первую очередь это солнечные пятна, где часть тепловой энергии плазмы переходит в энергию магнитного поля и в кинетическую энергию движения отдельных плазменных потоков. Солнечные пятна холоднее окружающей среды и выглядят темными на фоне более яркой фотосферы — слоя солнечной атмосферы, из которого к нам приходит большая часть видимого света. Вокруг пятен и во всей активной области атмосфера, дополнительно нагреваемая энергией затухающих магнитных полей, становится ярче, и возникают структуры, называемые факелами (видимые в белом свете) и флоккулами (наблюдаемые в монохроматическом свете от дельных спектральных линий, например, водорода).
Над фотосферой располагаются более разреженные слои солнечной атмосферы толщиной 10—20 тысяч километров, называемые хромосферой, а над ней на многие миллионы километров простирается корона. Над группами солнечных пятен, а иногда и в стороне от них часто возникают протяженные облака — протуберанцы, хорошо заметные во время полной фазы затмения на краю солнечного диска в виде ярких розовых дуг и выбросов. Корона — самая разреженная и очень горячая часть атмосферы Солнца, которая как бы испаряется в окружающее пространство, образуя непрерывный поток удаляющейся от Солнца плазмы, называемый солнечным ветром. Именно он придает солнечной короне лучистый вид, оправдывающий ее название.
По движению вещества в хвостах комет выяснилось, что скорость солнечного ветра постепенно увеличивается с удалением от Солнца. Удалившись от светила на одну астрономическую единицу (величина радиуса земной орбиты), солнечный ветер «летит» со скоростью 300—400 км/с при концентрации частиц 1—10 протонов на кубический сантиметр. Встречая на своем пути препятствия в виде планетных магнитосфер, поток солнечного ветра образует ударные волны, которые влияют на атмосферы планет и межпланетную среду. Наблюдая солнечную корону, мы получаем информацию о состоянии космической погоды в окружающем нас космическом пространстве.Самыми мощными проявлениями солнечной активности являются плазменные взрывы, называемые солнечными вспышками. Они сопровождаются сильным ионизующим излучением, а также мощными выбросами горячей плазмы. Проходя через корону, потоки плазмы заметно влияют на ее структуру. Например, в ней образуются шлемовидные образования, переходящие в длинные лучи. По сути, это вытянутые трубки магнитных полей, вдоль которых с большими скоростями распространяются потоки заряженных частиц (в основном это энергичные протоны и электроны). Фактически видимая структура солнечной короны отражает интенсивность, состав, структуру, направление движения и другие характеристики солнечного ветра, постоянно воздействующего на нашу Землю. В моменты вспышек его скорость может достигать 600—700, а иногда и более 1000 км/с.
В прошлом корона наблюдалась только во время полных солнечных затмений и исключительно вблизи Солнца. В совокупности накопилось около часа наблюдений. С изобретением внезатменного коронографа (специального телескопа, в котором устраивается искусственное затмение) стало возможным постоянно следить с Земли за внутренними областями короны. Также всегда можно регистрировать радиоизлучение короны, причем даже сквозь облака и на больших расстояниях от Солнца. Но в оптическом диапазоне внешние области короны по-прежнему видны с Земли только в полной фазе солнечного затмения.
С развитием внеатмосферных методов исследований появилась возможность непосредственно получать изображение всей короны в ультрафиолетовых и рентгеновских лучах. Наиболее впечатляющие снимки регулярно поступают с космической Солнечной орбитальной гелиосферной обсерватории SOHO, запущенной в конце 1995 года совместными усилиями Европейского космического агентства и NASA. На снимках SOHO лучи короны очень длинные, да и звезд видно много. Однако в середине, в области внутренней и средней короны, изображение отсутствует. Искусственная «луна» в коронографе великовата и заслоняет гораздо больше, чем настоящая. Но иначе нельзя — слишком уж ярко светит Солнце. Так что съемка со спутника не заменяет наблюдений с Земли. Зато космические и земные снимки солнечной короны идеально дополняют друг друга.
SOHO также постоянно наблюдает за поверхностью Солнца, причем затмения ей не помеха, ведь обсерватория находится вне пределов системы Земля-Луна. Несколько ультрафиолетовых изображений, сделанных SOHO в моменты около полной фазы затмения 2006 года, были собраны воедино и помещены на место изображения Луны. Теперь видно, какие активные области в атмосфере ближайшей к нам звезды связаны с теми или иными особенностями в ее короне. Может показаться, что некоторые «купола» и зоны турбулентности в короне ничем не вызваны, но в действительности их источники просто скрыты от наблюдения на другой стороне светила.
«Русское» затмение
Очередное полное солнечное затмение в мире уже называют «русским», поскольку главным образом оно будет наблюдаться в нашей стране. Во второй половине дня 1 августа 2008 года полоса полной фазы протянется от Северного Ледовитого океана почти по меридиану до Алтая, пройдя точно через Нижневартовск, Новосибирск, Барнаул, Бийск и Горно-Алтайск — прямо вдоль федеральной трассы M52. Кстати, в Горно-Алтайске это будет уже второе затмение за два с небольшим года — именно в этом городе пересекаются полосы затмений 2006 и 2008 годов. Во время затмения высота Солнца над горизонтом составит 30 градусов: этого достаточно для фотографирования короны и идеально для панорамной съемки. Погода в Сибири в это время обычно хорошая. Еще не поздно приготовить пару фотоаппаратов и купить билет на самолет.
Это затмение никак нельзя пропустить. Следующее полное затмение будет видно в Китае в 2009 году, а потом хорошие условия для наблюдений сложатся только в США в 2017 и 2024 годах. В России же перерыв продлится почти полвека — до 20 апреля 2061-го.
Если соберетесь, то вот вам хороший совет: наблюдайте группами и обменивайтесь полученными снимками, присылайте их для совместной обработки в Цветочную обсерваторию: www.skygarden.ru . Тогда кому-то обязательно повезет с обработкой, и тогда все, даже оставшиеся дома, благодаря вам увидят затмение Солнца — увенчанную короной звезду.
Имеет высокую температуру. На поверхности она составляет около 5500 градусов Цельсия. У Солнце есть атмосфера, называемая короной. Это область состоит из перегретого газа — плазмы. Ее температура достигает более 3 миллионов градусов. И ученые пытаются понять, почему внешний слой Солнца намного горячее, чем все то, что лежит под ним.
Проблема, которая смущает ученых, довольно проста. Поскольку источник энергии находится в центре Солнца, его тело должно становиться все более прохладным, если двигаться от центра. Но наблюдения говорят об обратном. И пока что ученые не могут объяснить, почему корона Солнца горячее, чем его другие слои.
Старая тайна
Несмотря на свою температуру солнечная корона обычно не видна земному наблюдателю. Это происходит благодаря интенсивной яркости остальной части Солнца. Даже сложные инструменты не могут исследовать ее, не учитывая свет, исходящий от поверхности Солнца. Но это не означает, что существование солнечной короны является недавним открытием. Ее можно наблюдать в редких, но предсказуемых событиях, которые очаровывали людей на протяжении тысячелетий. Это полные .
В 1869 году астрономы воспользовались таким затмением, чтобы изучить внезапно открывшийся для наблюдения внешний слой Солнца. Они направили спектрометры на Солнце, чтобы изучить неуловимый материал короны. Исследователи обнаружили в спектре короны незнакомую зеленую линию. Неизвестное вещество было названо корониум. Однако семьдесят лет спустя ученые поняли, что это был всем знакомый элемент — железо. Но нагретое до невиданных ранее миллионов градусов.
Ранняя теория говорила, что акустические волны (представьте, что материал Солнца, сжимается и расширяется, как аккордеон), могут быть ответственны за температуру короны. Во многом это похоже на то, как волна бросает капли воды с высокой скоростью на берег. Но солнечные зонды не смогли найти волны, имеющие мощность, объясняющую наблюдаемую корональную температуру.
Уже почти 150 лет эта загадка является одной из маленьких, но интересных тайн науки.При этом ученые уверены, что их знания о температуре как на поверхности, так в короне являются достаточно правильными.
Магнитное поле Солнца: как оно работает?
Частью проблемы является то, что мы не понимаем много мелких событий, происходящих на Солнце. Мы знаем, как оно выполняет свою работу по нагреванию нашей планеты. Но моделей задействованных в этом процессе материалов и сил пока просто не существует. Мы пока не можем достаточно близко подойти к Солнцу, чтобы изучить его подробно.
Ответ на большинство вопросов о Солнце в наши дни сводится к тому, что Солнце является очень сложным магнитом. Земля тоже имеет магнитное поле. Но , несмотря на океаны и подземную магму, все же намного плотнее Солнца. Которое является просто большим сгустком газа и плазмы. Земля более твердый объект.
Солнце тоже вращается. Но поскольку оно не сплошное, его полюса и экватор вращаются с разной скоростью. Материя перемещается на Солнце вверх и вниз по его слоям, как в кастрюле с кипящей водой. Этот эффект вызывает беспорядок в линиях магнитного поля. Заряженные частицы, составляющие внешние слои Солнца, перемещаются по таким линиям, как поезда на высокоскоростных железных дорогах. Эти линии ломаются и снова соединяются, высвобождая огромное количество энергии (солнечные вспышки). Или производят завихрения, полные заряженных частиц, которые могут свободно выбрасываться с этих рельсов в космос с колоссальной скоростью (выброс коронарной массы).
У нас есть много спутников, которые уже отслеживают Солнце. Solarer Pro , запущенный в этом году, только начинает свои наблюдения. Он будет продолжать свою работу до 2025 года. Ученые надеются, что миссия даст ответы на многие загадочные вопросы о Солнце.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .
– единственная звезда Солнечной системы: описание и характеристика с фото, интересные факты, состав и структура, расположение в галактике, развитие.
Солнце выступает центром и источником жизни для нашей Солнечной системы. Звезда относится к классу желтых карликов и занимает 99.86% всей массы нашей системы, а гравитация по силе преобладает над всеми небесными телами. В древности люди сразу поняли, какое значение имеет Солнце для земной жизни, поэтому упоминание о яркой звезде встречается в самых первых текстах и наскальных рисунках. Это было центральное божество, правящее над всеми.
Давайте изучим самые интересные факты о Солнца - единственной звезде Солнечной системы.
Внутри поместится миллион Земель
- Если мы заполняем нашу звезду Солнце, то внутри поместится 960000 Земель. Но если их сжать и лишить свободного пространства, то количество увеличится до 1300000. Поверхностная площадь Солнца в 11990 раз больше земной.
Вмещает 99.86% массы системы
- По массе превосходит земную в 330000 раз. Примерно ¾ отведено на водород, а остальное – гелий.
Почти идеальная сфера
- Разница между экваториальным и полярным диаметрами Солнца составляет всего 10 км. А значит, перед нами одно из наиболее приближенных к сфере небесных тел.
Температура в центре поднимается до 15 млн. °C
- В ядре Солнца такая температура возможна благодаря синтезу, где водород трансформируется в гелий. Обычно горячие объекты поддаются расширению, поэтому наша звезда могла бы взорваться, но удерживается мощной гравитацией. При этом температура поверхности Солнца равна "всего" 5780 °C.
Однажды Солнце поглотит Землю
- Когда Солнце израсходует весь водородный запас (130 млн. лет), то перейдет к гелию. Это заставит ее увеличиваться в размерах и поглощать первые три планеты. Это этап красного гиганта.
Однажды достигнет земного размера
- После красного гиганта оно рухнет и оставит сжатую массу в шарике земного размера. Это стадия белого карлика.
Солнечный луч добирается к нам за 8 минут
- Земля отдалена от Солнца на 150 млн. км. Скорость света – 300000 км/с, поэтому лучу требуется 8 минут и 20 секунд. Но важно также понимать, что ушли миллионы лет, прежде чем фотоны света перешли с солнечного ядра на поверхность.
Скорость движения Солнца – 220 км/с
- Солнце отдалено от галактического центра на 24000-26000 световых лет. Поэтому на орбитальный путь тратит 225-250 млн. лет.
Дистанция Земля-Солнце меняется в течение года
- Земля движется по эллиптическому орбитальному пути, поэтому удаленность составляет 147-152 млн. км (астрономическая единица).
Это звезда со средним возрастом
- Возраст Солнца – 4.5 млрд. лет, а значит оно уже сожгло примерно половину водородного запаса. Но процесс будет продолжаться еще 5 млрд. лет.
Наблюдается мощное магнитное поле
- Солнечные вспышки выделяются в период магнитных бурь. Мы видим это в качестве формирования солнечных пятен, где скручиваются магнитные линии и вращаются словно земные торнадо.
Звезда формирует солнечный ветер
- Солнечный ветер представляет собою поток заряженных частичек, проходящих сквозь всю Солнечную систему на ускорении в 450 км/с. Ветер появляется там, где распространяется магнитное поле Солнца.
Наименование Солнца
- Само слово произошло от древнеаглийского, обозначающего «юг». Есть также готические и германские корни. До 700 года н.э. воскресенье называли «солнечный день». Свою роль сыграл и перевод. Изначальное греческое «heméra helíou» перешло в латинское «dies solis».
Характеристики Солнца
Солнце - звезда главной последовательности G-типа с абсолютной величиной 4.83, что ярче примерно 85% других звезд в галактике, многие из которых выступают красными карликами. При диаметре 696342 км и массе – 1.988 х 10 30 кг Солнце в 109 раз крупнее Земли и в 333000 раз массивнее.
Это звезда, поэтому плотность меняется в зависимости от слоя. Средний показатель достигает 1.408 г/см 3 . Но ближе к ядру увеличивается до 162.2 г/см 3 , что в 12.4 раз превосходит земную.
В небе кажется желтым, но истинный цвет – белый. Видимость создается атмосферой. Температура возрастает с приближенностью к центру. Ядро нагревается до 15.7 млн. К, корона – 5 млн. К, а видимая поверхность – 5778 К.
| Средний диаметр | 1,392·10 9 м |
|---|---|
| Экваториальный | 6,9551·10 8 м |
| Длина окружности экватора | 4,370·10 9 м |
| Полярное сжатие | 9·10 −6 |
| Площадь поверхности | 6,078·10 18 м² |
| Объём | 1,41·10 27 м³ |
| Масса | 1,99·10 30 кг |
| Средняя плотность | 1409 кг/м³ |
| Ускорение свободного
падения на экваторе |
274,0 м/с² |
| Вторая космическая скорость (для поверхности) |
617,7 км/с |
| Эффективная температура
поверхности |
5778 К |
| Температура короны |
~1 500 000 К |
| Температура ядра |
~13 500 000 К |
| Светимость | 3,85·10 26 Вт (~3,75·10 28 Лм) |
| Яркость | 2,01·10 7 Вт/м²/ср |
Солнце выполнено из плазмы, поэтому наделено высоким магнетизмом. Есть северный и южный магнитные полюса, а линии формируют активность, наблюдаемую на поверхностном слое. Темные пятна отмечают прохладные точки и поддаются цикличности.
Выброс корональной массы и вспышки происходят, когда линии магнитного поля перенастраиваются. Цикл занимает 11 лет, во время которого активность возрастает и утихает. Наибольшее количество солнечных пятен возникает в максимуме активности.
Кажущаяся величина достигает -26.74, что в 13 млрд. раз ярче Сириуса (-1.46). Земля отдалена от Солнца на 150 млн. км = 1 а.е. Для преодоления этой дистанции световому лучу нужно 8 минут и 19 секунд.
Состав и структура Солнца
Звезда наполнена водородом (74.9%) и гелием (23.8%). Среди более тяжелых элементов присутствуют кислород (1%), углерод (0.3%), неон (0.2%) и железо (0.2%). Внутренняя часть делится на слои: ядро, радиационная и конвективная зоны, фотосфера и атмосфера. Наибольшей плотностью (150 г/см 3) наделено ядро и занимает 20-25% всего объема.
На оборот оси звезда тратит месяц, но это приблизительная оценка, потому что перед нами плазменный шар. Анализ показывает, что ядро вращается быстрее внешних слоев. Пока экваториальная линия тратит 25.4 дней на оборот, то у полюсов уходит 36 дней.
В ядре небесного тела формируется солнечная энергия из-за ядерного синтеза, трансформирующего водород в гелий. В нем создается почти 99% тепловой энергии.
Между радиационной и конвективной зонами расположен переходный слой – тахолин. В нем заметно резкая перемена равномерного вращения радиационной зоны и дифференциальное вращение конвекционной, что вызывает серьезный сдвиг. Конвективная зона находится на 200000 км ниже поверхности, где температура и плотность также ниже.
Видимая поверхность именуется фотосферой. Над этим шаром свет может свободно распространяться в пространство, высвобождая солнечную энергию. В толщину охватывает сотни километров.
Верхняя часть фотосферы уступает по нагреву нижней. Температура поднимается к 5700 К, а плотность – 0.2 г/см 3 .
Атмосфера Солнца представлена тремя слоями: хромосфера, переходная часть и корона. Первая простирается на 2000 км. Переходная занимает 200 км и прогревается до 20000-100000 К. Четких границ у слоя нет, но заметен нимб с постоянным хаотичным движением. Корона прогревается до 8-20 млн. К, на что влияет солнечное магнитное поле.
Гелиосфера – магнитная сфера, простирающаяся за черту гелиопаузы (на 50 а.е. от звезды). Ее также называют солнечным ветром.
Эволюция и будущее Солнца
Ученые убеждены, что Солнце появилось 4.57 млрд. лет назад из-за крушения части молекулярного облака, представленного водородом и гелием. При этом оно запустило вращение (из-за углового момента) и начало нагреваться с ростом давления.
Большая часть массы сконцентрировалась в центре, а остальное превратилось в диск, который позже сформирует известные нам планеты. Гравитация и давление привели к росту тепла и ядерному синтезу. Произошел взрыв и появилось Солнце. На рисунке можно проследить этапы эволюции звезд.
Сейчас звезда пребывает в фазе главной последовательности. Внутри ядра трансформируется больше 4 млн. тон вещества в энергию. Температура постоянно растет. Анализ показывает, что за последние 4.5 млрд. лет Солнце стало ярче на 30% с увеличением в 1% на каждые 100 млн. лет.
Полагают, что в итоге оно начнет расширяться и превратится в красного гиганта. Из-за увеличения размера погибнет Меркурий, Венера и, возможно, Земля. В фазе гиганта пробудет примерно 120 млн. лет.
Потом начнется процесс уменьшения размера и температуры. Оно продолжит сжигать остатки гелия в ядре, пока не закончатся запасы. Через 20 млн. лет оно потеряет стабильность. Земля уничтожится или же раскалится. Через 500000 лет останется лишь половина солнечной массы, а внешняя оболочка создаст туманность. В итоге, мы получим белый карлик, который проживет триллионы лет и лишь потом станет черным.
Расположение Солнца в галактике
Солнце находится ближе к внутреннему краю рукава Ориона в Млечном Пути. Удаленность от галактического центра составляет 7.5-8.5 тысяч парсеков. Находится внутри локального пузыря – полость в межзвездной среде с раскаленным газом.
Солнечная система проживает в галактической жилой зоне. Эта территория наделена особыми характеристиками, способными поддерживать жизнь. Солнечное движение направлено к Веге на территории Лиры и под углом в 60 градусов от галактического центра. Среди ближайших 50 систем наше Солнце стоит на 40-м месте по массивности.
Полагают, что орбитальный путь эллиптический с присутствием возмущения от галактических спиральных рукавов. Тратит 225-250 млн. лет на один орбитальный пролет. Поэтому на сегодняшний момент выполнило лишь 20-25 орбит. Ниже можно рассмотреть карту поверхности Солнца. При желании воспользуйтесь нашими телескопами онлайн в режиме реального времени, чтобы полюбоваться звездой системы. Не забывайте отслеживать космическую погоду с указанием магнитных бурь и солнечных вспышек.
Солнечные нейтрино
Физик Евгений Литвинович о частицах нейтрино, летящих от Солнца, стандартной солнечной модели и проблеме металличности:
Нажмите на изображение, чтобы его увеличить
Загрузка...