Солнце — это огромная сфера раскаленных газов, которые вырабатывают колоссальную энергию и свет и делают жизнь на Земле возможной.
Этот небесный объект является самым крупным и массивным в Солнечной системе. От Земли до него расстояние составляет от 150 миллионов километров. Чтобы добраться до нас теплу и солнечному свету требуется около восьми минут. Это расстояние также именуют восемь световых минут.
Звезда, согревающая нашу землю, состоит из нескольких внешних слоев, таких как фотосфера, хромосфера и солнечная корона. Внешние слои атмосферы Солнца создают энергию на поверхности, которая пузырится и вырывается из внутренностей звезды, и определяется как солнечный свет.
Составляющие внешенего слоя Солнца
Слой, который мы видим, называется фотосферой или сферой света. Фотосфера отмечена яркими, кипящими гранулами плазмы и более темными, холодными солнечными пятнами, которые возникают, когда солнечные магнитные поля прорываются через поверхность. Пятна появляются и перемещаются по диску Солнца. Наблюдая это движение, астрономы заключили, что наше светило оборачивается вокруг своей оси. Так как Солнце не имеет твердой основы, различные области вращаются с разной скоростью. Области экватора проходят полный круг примерно за 24 дня, в то время как вращение полярных может занять более 30 дней (чтобы сделать оборот).
Что такое фотосфера?
Фотосфера также является источником солнечных вспышек: языки пламени, которые простираются сотни тысяч миль над поверхностью Солнца. Солнечные вспышки производят всплески рентгеновского, ультрафиолетового, электромагнитного излучения и радиоволн. Источником рентгеновского и радиоизлучения является непосредственно солнечная корона.
Что такое хромосфера?
Зону, окружающую фотосферу, которая является внешней оболочкой Солнца, называют хромосферой. Узкая область отделяет корону от хромосферы. Температура поднимается резко в переходной области, от нескольких тысяч градусов в хромосфере до более чем миллиона градусов в короне. Хромосфера излучает красноватое свечение, как от сгорания перегретого водорода. Но красный обод можно увидеть только во время затмения. В другое время свет от хромосферы, как правило, слишком слабый, чтобы увидеть его на фоне яркой фотосферы. Плотность плазмы падает быстро, через область перехода движется вверх от хромосферы к короне.
Что такое солнечная корона? Описание
Астрономы неустанно проводят исследования загадки, которую таит в себе солнечная корона. Что она из себя представляет?
Это атмосфера Солнца или его внешний слой. Такое название дали потому, что его внешний вид становится очевидным, когда происходит полное солнечное затмение. Частицы от короны простираются далеко в космос и, по сути, достигают орбиты Земли. Форма в основном определяется магнитным полем. Свободные электроны в коронном движении вдоль силовых линий магнитных полей образуют множество различных структур. Формы, которые наблюдаются в короне над солнечными пятнами, часто имеют подковообразные очертания, что еще раз подтверждает, что они следуют по линиям магнитного поля. С вершины таких «арок» длинные растяжки могут распространяться, на расстоянии диаметра Солнца или даже больше, как будто какой-то процесс вытягивает материал от верхушки арок в пространство. В этом задействован солнечный ветер, который попадает наружу через нашу солнечную систему. Астрономы назвали такие явления «шлем серпантин» из-за их сходства с зубчатыми шлемами, которые носили рыцари и использовали некоторые немецкие солдаты до 1918 г.
Из чего состоит корона?
Материал, из которого образуется солнечная корона, является чрезвычайно горячим, состоящим из разреженной плазмы. Температура внутри короны более миллиона градусов, на удивление, гораздо выше, чем температура на поверхности Солнца, которая составляет около 5500 °C. Давление и плотность короны, намного ниже, чем в атмосфере Земли.
Наблюдая видимый спектр солнечной короны, были обнаружены яркие эмиссионные линии на длинах волн, которые не соответствуют известным материалам. В связи с этим, астрономы предположили существование «корония» в качестве основного газа в короне. Истинная природа этого явления оставалась тайной, пока не обнаружили, что корональные газы перегреты выше 1.000.000 °C. При наличии такой высокой температуры два доминирующих элемента - водород и гелий - абсолютно лишены своих электронов. Даже незначительные вещества, такие как углерод, азот и кислород разделись до голых ядер. Только более тяжелые составляющие (железо и кальций) способны сохранить некоторые из своих электронов под воздействием таких температур. Излучение из этих высокоионизованных элементов, которые образуют спектральные линии, до недавних времен оставались загадочными для ранних астрономов.
Яркость и интересные факты
Солнечная поверхность слишком яркая и, как правило, нашему зрению недоступна ее солнечная атмосфера, корона Солнца тоже не видна невооруженным глазом. Внешний слой атмосферы очень тонкий и слабый, поэтому его можно увидеть только с Земли в то время когда происходит солнечное затмение или при помощи специального телескопа-коронографа, который имитирует затмение, покрывая яркий солнечный диск. Некоторые коронографы используют наземные телескопы, другие проводятся на спутниках.
Яркость солнечной короны в рентгеновских лучах происходит из-за его огромной температуры. С другой стороны, солнечная фотосфера излучает очень мало рентгеновских лучей. Это позволяет просматривать корону по диску Солнца, когда мы наблюдаем его в рентгеновских лучах. Для этого используется специальная оптика, которая позволяет видеть рентгеновские лучи. В начале 70-х годов первая космическая станция США Скайлэб использовала рентгеновский телескоп, при помощи которого были отчетливо видны солнечная корона и солнечные пятна или дыры впервые. В течение последнего десятилетия было предоставлено огромное количество информации и изображений на короне Солнца. При помощи спутников солнечная корона становится более доступной для проведения новых и интересных наблюдений Солнца, его особенностей и динамичного характера.
Температура Солнца
Хотя внутренняя структура солнечного ядра скрыта от прямых наблюдений, можно сделать вывод, с использованием различных моделей, что максимальная температура внутри нашей звезды составляет около 16 миллионов градусов (по Цельсию). Фотосфера — видимая поверхность Солнца - имеет температуру около 6000 градусов по Цельсию, однако она увеличивается очень резко от 6000 градусов до нескольких миллионов градусов в короне, в районе 500 километров над фотосферой.
Солнце горячее на внутренней стороне, чем на внешней стороне. Тем не менее, наружная атмосфера Солнца, короны, действительно горячее, чем фотосферы.
В конце тридцатых годов Гротриан (1939) и Эдлен обнаружили, что странные спектральные линии, наблюдаемые в спектре солнечной короны, излучаются элементами, такими как железо (Fe), кальций (Са) и никель (Ni) в очень высоких стадиях ионизации. Они пришли к выводу, что корональный газ сильно нагревается с температурой более 1 миллиона градусов.
Вопрос о том, почему солнечная корона настолько горяча, остается одной из самых захватывающих головоломок астрономии за последние 60 лет. Однозначного ответа на этот вопрос пока нет.
Хотя солнечная корона несоизмеримо горяча, она также имеет очень низкую плотность. Таким образом, лишь небольшая часть от общего солнечного излучения требуется для подпитки короны. Суммарная мощность, излучаемая в рентгеновских лучах, составляет лишь около одной миллионной полной светимости Солнца. Важный вопрос заключается в том, как транспортируется энергия до короны и какой механизм отвечает за транспорт.
Механизмы питания солнечной короны
На протяжении многих лет было предложено несколько различных механизмов питания короны:
Акустические волны.
Быстрые и медленные магнито-акустические волны тел.
Альфвеновские тела волны.
Медленная и быстрая магнито-акустические поверхностные волны.
Ток (или магнитное поле) - рассеивание.
Потоки частиц и магнитного потока.
Эти механизмы были проверены как теоретически, так и экспериментально и на сегодняшний день только акустические волны были исключены.
Пока что еще не изучено, где заканчивается верхняя граница короны. Земля и другие планеты Солнечной системы располагаются внутри короны. Оптическое излучение короны наблюдается на 10—20 радиусов Солнца (десятки миллионов километров) и объединяется с явлением зодиакального света.
Магнитный ковер Солнечной короны
В последнее время «магнитный ковер» был связан с головоломкой коронального отопления.
Наблюдения с высоким пространственным разрешением показывают, что поверхность Солнца покрыта слабыми магнитными полями, сосредоточенными на небольших участках противоположной полярности (магнит ковра). Эти магнитные концентрации, как полагают, являются основными точками отдельных магнитных трубок, несущих электрический ток.
Недавние наблюдения этого «магнитного ковра» показывают интересную динамику: фотосферные магнитные поля постоянно перемещаются, взаимодействуют друг с другом, рассеиваются и выходят на очень короткий период времени. Магнитное пересоединение между магнитным полем противоположной полярности может изменить топологию поля и выпустить магнитную энергию. Процесс переподключения также приведет к рассеиванию электрических токов, которые преобразуют электрическую энергию в тепло.
Это общее представление о том, как магнитный ковер может быть вовлечен в корональный нагрев. Однако утверждать, что «магнитный ковер» в конечном счете решает проблему нагрева короны нельзя, так как количественная модель процесса еще не предложена.
Может ли Солнце погаснуть?
Солнечная система настолько сложна и неизведанна, что сенсационные заявления, такие как: «Солнце скоро погаснет» или, наоборот, «Температура Солнца повышается и скоро жизнь на Земле станет невозможной» звучат по меньшей мере нелепо. Кто может делать такие прогнозы, в точности не зная, какие механизмы заложены в основу этой таинственной звезды?!
