Солнце – главный источник света и тепла для Земли. Но не единственный, который действует непосредственно на планету. Есть еще солнечный ветер - поток заряженных частиц, выбрасываемый из Солнца и обдувающий Землю со скоростью более 400 км/сек, согласно НАСА. Возмущения в ветре встряхивают магнитное поле нашей планеты и накачивают энергией радиационные пояса. Совокупность таких изменений называют космической погодой. Есть даже специальные институты, следящие за ней; также как и глобальная сеть обсерваторий, ведущих постоянные наблюдения за нашим светилом.
Атмосфера Солнца
Наше светило – это шар раскаленной светящейся плазмы температурой чуть менее 5780 градусов по шкале Кельвина (5.5 тыс. по Цельсию), желтый карлик. Среди слоев атмосферы Солнца, доступных наблюдениям в телескопы, различают по мере удаления от центра: фотосферу, хромосферу и корону.
Хромосферу, средний слой, можно наблюдать в телескоп при помощи фильтра, выделяющего линию водорода АШ-Альфа. Изображение видно в темно-багровом свете. Её температура 6-20 тыс. Кельвинов (варьируется с высотой).
Корона – внешний слой. Она очень сильно разрежена, с температурой порядка миллионов градусов. Ею можно любоваться только во время полных солнечных затмений или с помощью специальных инструментов - коронографов. В этих случаях либо Луна, либо специальное приспособление в телескопе закрывают ослепительный диск Солнца, и менее яркая корона становится видна.
Фотосфера Солнца
Только фотосферу человеческий глаз видит без ухищрений. Условно её считают поверхностью Солнца. Для того, чтобы разглядеть, что находится на ней, нужно что-то тёмное – закопченное стекло, кусок пленки, темный светофильтр. Без фильтра смотреть на Солнце в телескоп или бинокль категорически нельзя. Можно ослепнуть.
Солнечные пятна
Первое и почти единственное, что видно в фотосфере – это солнечные пятна. Только самые крупные из них можно увидеть невооруженным глазом. Размером они существенно больше нашей Земли.
Возникновение пятен
После открытие пятен в 1610 г. Томасом Гарриотом (правда, все приписывают это Галилею) основной гипотезой их появления было прохождение более темных тел (планет, астероидов, ядер комет) перед диском звезды. На этом свойстве основана методика поиска планет за пределами Солнечной системы космическим телескопом Кеплера.
Даже в нашем веке существует гипотеза, объясняющая происхождение пятен на Солнце падением холодных небесных тел (ледяных ядер комет, астероидов, малых лун). Утверждается, что при этом возникает кратер (воронка) на поверхности, имеющий более низкую температуру. Однако, с моей точки зрения, объяснения происхождения, группировки, цикличности появления солнечных пятен слишком натянуты.
Сейчас ясно, что солнечные пятна – это области более низкой (на 1500 градусов) температуры, пониженные на 500-700 км. Из-за контраста с яркой фотосферой они выглядят тёмными.
Грануляция на Солнце
При большом разрешении поверхность нашей звезды выглядит как кипящий бульон.
Пузырьки называют гранулами. Их образуют конвекционные потоки (колонны) раскаленного газа из нижележащих слоев. Газ поднимается по центру колонны, затем остывает в фотосфере и опускается по краям. Размер гранул около 1000 км.
Помимо этого, из центра Солнца миллионы лет просачивается излучение от термоядерных реакций в центре. За время своего путешествия изначально жесткое гамма- и рентгеновское излучение из-за многочисленных поглощений и переизлучений атомами теряет свою энергию. До фотосферы добираются уже менее энергичные фотоны видимого света.
Магнитное поле Солнца
Солнце вращается и имеет магнитное поле. Плазма на экваторе вращается быстрее, чем на полюсах. Поэтому магнитные силовые линии «убегают вперед», с каждым оборотом Солнца всё сильнее закручивая их. В конце концов линии прорываются сквозь поверхность. Они взаимодействуют с частицами плазмы, замедляя конвективный поток энергии из недр и излучения, тем самым понижая температуру. Так появляются пятна.
На снимке ниже показаны корональные петли в хромосфере и короне. Это раскаленная плазма, двигающаяся вдоль магнитных линий. Петли можно считать визуализацией силовых линий. Видно, где они выходят из фотосферы, проникают в хромосферу и корону и затем замыкаются обратно на поверхность.
Факелы на Солнце
Помимо пятен, на нашей звезде наблюдаются факелы: маленькие яркие точки, узелки или гранулы. Они горячее 100-200 градусов, чем окружающая их фотосфера. Особенно хорошо заметны в приполярных областях Солнца. Их называют полярными факелами. Их происхождение связывают с особенностями магнитного поля нашего светила. Два факельных поля видны на 3-м снимке, слева, ближе к лимбу.
В последнее время появились сообщения о солнечных точках, живущих несколько минут - маленьких ярких образованиях размером в сотни километров. Их возникновение явно связано с магнитными полями. Возможно, это – разновидность факелов.
Солнечные пятна бывают одиночными, биполярными (два пятна, образованные линиями разной полярности) или образовывают группы.
Вспышки на Солнце
Фотосфера - сравнительно тонкий слой атмосферы. Силовые линии разной полярности протыкают ее и проникают выше, в хромосферу. Здесь они могут перезамыкаться друг на друга, вызывая солнечные вспышки. Такие взрывы по мощности достигают миллиардов мегатонн тротила.
При этом помимо резкого увеличения яркости в видимом диапазоне возникает радио-, гамма и жесткое рентгеновское излучение; выбрасываются потоки ионизованного газа. Видны как в фотосфере, так и в хромосфере. Двигаются со скоростью до 1000 км/сек, легко пронзают корону, вызывая корональные выбросы массы (CME). В фотосфере вспышки менее эффектны. Ниже приведен снимок вспышки, доходящей до короны и порождающей CME.
Далее приведен самый близкий снимок Солнца (март 2022). В самом низу фото видна солнечная вспышка. Также хорошо заметны солнечные точки и яркие активные области.
"Костры" на Солнце
Далее следует скриншот с видео, снятое (также как и предыдущий снимок) Европейским Орбитальным Аппаратом (Solar Orbiter). Съемки проводились с расстояния 50 млн. км (треть расстояния от Земли до Солнца). Пока это - самая близкая дистанция, с которой удалось получить фото и видео.
На видео, которые снял Solar Orbiter, в хромосфере видны то загорающиеся, то потухающие маленькие области. Совсем как костры в темноте. По своему проявлению они похожи на солнечные точки, упомянутые выше. Вместо видео показываем скриншот со стрелками, указывающими на «костры».
Происхождение «костров» пока непонятно. Ясно, что здесь главную роль играет магнитное поле.
Рекорд не получился? Рекорд получился!
Совсем недавно была возможность побить рекорд самого близкого снимка у американского Солнечного Зонда Паркера (Parker Solar Probe). Он буквально нырнул в корону (расстояние до поверхности всего несколько радиусов Солнца). Но температура была настолько велика, что во избежание повреждений аппаратуру отвернули от светила. Рекорд не получился. Зато был поставлен рекорд минимального приближения к нашей звезде!
Последствия вспышек
Вспышки происходят в разных частях солнечного диска. Сами выбросы и излучение при вспышке двигаются в направлении, перпендикулярном поверхности. В ряде случаев, в зависимости от взаимного положения Земли и Солнца, они могут попасть в нашу планету.
Излучение практически полностью поглощается земной атмосферой. За исключением озоновых дыр в стратосфере, через которые оно может достигать поверхности планеты и, как минимум, вызывать ожоги кожи.
Магнитные бури
Заряженные частицы достигают окрестностей Земли спустя 2-3 дня после вспышки. Они ловятся/отталкиваются радиационными поясами планеты, запутываются там, вызывают полярные сияния, магнитные бури и геоштормы.
Магнитное поле Земли влияет на людей. Но за миллионы лет эволюции человечество привыкло к нему и комфортно с ним уживается. Но человеческий организм плохо реагирует на изменения магнитного поля, которые вызываются заряженными частицами Солнца после вспышек. Возмущения поля (геоштормы) незаметно действуют на человека. Наверное, каждый испытывал в некоторые дни непреодолимую сонливость, или повышение давления. Может накатить депрессия или слабость. Это – следствие изменений магнитного поля при геошторме.
Ниже на снимке показан корональный выброс массы и солнечный ветер при вспышке. Земля окружена радиационными поясами. Видно, что ветер их огибает. Пояса замыкаются на Земле в районах полюсов. Здесь заряженные частицы ветра подходят ближе всего к поверхности, проникают в атмосферу и вызывают полярные сияния.
Последствия магнитных бурь
Поток излучения и заряженных частиц при вспышках может повредить аппаратуру спутников; вызвать кратковременные сбои в электронных системах на Земле; облучить космонавтов, летающих в космосе, если защита корабля малоэффективна (то же относится и к путешествиям к другим планетам).
Кроме того, Солнце действует не только индивидуально на людей, но и на целые страны. Связь солнечной активности с социальными потрясениями, даже революциями, заметил советский ученый Ф. Л. Чижевский в тридцатых годах прошлого века. Но об этом еще будет разговор.
Кому оно нужно, это Солнце?
Из астрономических объектов нашему светилу мы уделяем мало внимания. Большей популярностью пользуются темы о других планетах, звездах, галактиках, теориях рождения и эволюции Вселенной. Добавьте сюда романтический антураж звездного неба над головой.
А Солнце светит днем, когда и без того светло.
Но оно – это источник света, тепла и жизни на Земле. Не будем это забывать.
Подписка = моральная поддержка автора.
#солнце
#фотосфера
#пятна
#вспышки
АСТРОТЕСТ «Что вы знаете о Солнце?»
Пройдите тест по Солнцу. Ответьте на 10 вопросов.
Все ответы можно найти в статье.
Правильные ответы будут даны в конце теста.
Если нравится – ставьте лайки, подписывайтесь, пишите комментарии.