Солнечная атмосфера — корона
Солнечная атмосфера — корона
Корона — в отличие от фотосферы и хромосферы самая наружняя часть атмосферы Солнца обладает большой протяженностью: она простирается на миллионы км, что соответствует нескольким солнечным радиусам, а ее слабенькое продолжение уходит еще далее.
Плотность вещества в солнечной короне убывает с высотой существенно медлительнее, чем плотность воздуха в земной атмосфере. Уменьшение плотности воздуха при подъеме ввысь определяется притяжением Земли. На поверхности Солнца сила тяжести существенно больше, и, казалось бы, его атмосфера не должна быть высочайшей. В реальности она необыкновенно пространна. Как следует, имеются какие-то силы, действующие против притяжения Солнца. Эти силы связаны с большими скоростями движения атомов и электронов в короне, нагретой до температуры 1-2 млн градусов!
Корону идеальнее всего следить во время полной фазы солнечного затмения. Правда, за те пару минут, что она продолжается, очень тяжело зарисовать не только лишь отдельные детали, но даже вид короны. Глаз наблюдающего чуть только начинает привыкать к в один момент наступившим сумеркам, а показавшийся из-за края Луны броский луч Солнца уже возвещает о конце затмения. Потому нередко зарисовки короны, выполненные опытнейшеми наблюдателями во время 1-го и такого же затмения, очень различались. Не удавалось даже точно найти ее цвет.
Изобретение фото отдало астрологам беспристрастный и документальный способ исследования. Но получить неплохой снимок короны тоже нелегко. Дело в том, что наиблежайшая к Солнцу ее часть, так именуемая внутренняя корона, сравнимо колоритная, в то время как далековато простирающаяся наружняя корона представляется очень бледноватым сиянием. Потому если на фото отлично видна наружняя корона, то внутренняя оказывается передержанной, а на снимках, где просматриваются детали внутренней короны, наружняя совсем неприметна. Чтоб преодолеть эту трудность, во время затмения обычно стараются получить сходу несколько снимков короны — с большенными и малеханькими выдержками. Либо же корону фотографируют, помещая перед фотопластинкой особый «круговой» фильтр, ослабляющий кольцевые зоны ярчайших внутренних частей короны. На таких снимках ее структуру можно проследить до расстояний во много солнечных радиусов.
Уже 1-ые удачные фото позволили найти в короне огромное количество деталей: корональные лучи, различные «дуги», «шлемы» и другие сложные образования, верно связанные с активными областями.
Главной особенностью короны является лучистая структура. Корональные лучи имеют самую различную форму: время от времени они недлинные, время от времени длинноватые, бывают лучи прямые, а время от времени они очень изогнуты. Еще в 1897 г. пулковский астролог Алексей Павлович Ганский нашел, что вид солнечной короны временами изменяется. Оказалось, что это связано с 11-летним циклом солнечной активности.
С 11-летним периодом изменяется как общая яркость, так и форма солнечной короны.
В эру максимума солнечных пятен она имеет сравнимо овальную форму. Прямые и направленные повдоль радиуса Солнца лучи короны наблюдаются как у солнечного экватора, так и в полярных областях. Когда же пятен не достаточно, корональные лучи образуются только в экваториальных и средних широтах. Форма короны становится вытянутой. У полюсов возникают соответствующие недлинные лучи, так именуемые полярные щеточки. При всем этом общая яркость короны миниатюризируется. Эта увлекательная особенность короны, повидимому, связана с постепенным перемещением в течении 11-летнего цикла зоны преимущественного образования пятен. После минимума пятна начинают появляться по обе стороны от экватора на широтах 30-40°. Потом зона пятнообразования равномерно опускается к экватору.
Кропотливые исследования позволили установить, что меж структурой короны и отдельными образованиями в атмосфере Солнца есть определенная связь. К примеру, над пятнами и факелами обычно наблюдаются калоритные и прямые корональные лучи. В их сторону изгибаются примыкающие лучи. В основании корональных лучей яркость хромосферы возрастает. Такую ее область именуют обычно возбужденной. Она горячее и плотнее примыкающих, невозбужденных областей. Над пятнами в короне наблюдаются калоритные сложные образования. Протуберанцы также нередко бывают окружены оболочками из корональной материи.
Корона оказалась уникальной естественной лабораторией, в какой можно следить вещество в самых необыкновенных и недосягаемых на Земле критериях.
На рубеже XIX-XX веков, когда физика плазмы практически еще не была, наблюдаемые особенности короны представлялись не поддающейся объяснению загадкой. Так, по цвету корона умопомрачительно похожа на Солнце, будто бы его свет отражается зеркалом. При всем этом, но, во внутренней короне совершенно исчезают соответствующие для солнечного диапазона фраунгоферовы полосы. Они вновь возникают далековато от края Солнца, во наружной короне, но уже очень слабенькие. Не считая того, свет короны поляризован: плоскости, в каких колеблются световые волны, размещаются в главном касательно к солнечному диску. С удалением от Солнца толика поляризованных лучей сначало возрастает (практически до 50%), а потом миниатюризируется. В конце концов, в диапазоне короны возникают калоритные эмиссионные полосы, которые практически до середины XX в. не удалось отождествить ни с одним из узнаваемых хим частей.
Оказалось, что основная причина всех этих особенностей короны — высочайшая температура очень разреженного газа. При температуре выше 1 млн градусов средние скорости атомов водорода превосходят 100 км/с, а у свободных электронов они снова в 40 больше. При таких скоростях, невзирая на сильную разреженность вещества (всего 100 млн частиц в куб см, что в 100 миллиардов раз разреженнее воздуха на Земле!), сравнимо часты столкновения атомов, в особенности с электронами. Силы электрических ударов так значительны, что атомы легких частей фактически стопроцентно лишаются всех собственных электронов и от их остаются только «нагие» атомные ядра. Более томные элементы сохраняют самые глубочайшие электрические оболочки, переходя в состояние высочайшей степени ионизации.
Итак, корональный газ — это высокоионизованная плазма; она состоит из огромного количества положительно заряженных ионов различных хим частей и чуток большего количества свободных электронов, возникающих при ионизации атомов водорода (по одному электрону), гелия (по два электрона) и поболее томных атомов. Так как в таком газе главную роль играют подвижные электроны, его нередко именуют электрическим газом, хотя при всем этом предполагается наличие такового количества положительных ионов, которое стопроцентно обеспечивало бы нейтральность плазмы в целом.
Белоснежный цвет короны разъясняется рассеиванием обыденного солнечного света на свободных электронах. Они не вкладывают собственной энергии при рассеивании: колеблясь в такт световой волны, они только изменяют направление рассеиваемого света, при всем этом поляризуя его. Загадочные калоритные полосы в диапазоне порождены необячным излучением высокоионизированных атомов железа, аргона, никеля, кальция и других частей, возникающим исключительно в критериях сильного разрежения. В конце концов, полосы поглощения во наружной короне вызваны рассеиванием на пылевых частичках, которые повсевременно находятся в межзвездной среде. А отсутствие полосы во внутренней короне связано с тем, что при рассеянии на очень стремительно передвигающихся электронах все световые кванты испытывают настолько значимые конфигурации частот, что даже сильные фраунгоферовы полосы солнечного диапазона стопроцентно «замываются».
Итак, корона Солнца — самая наружняя часть его атмосферы, самая разреженная и самая жгучая. Добавим, что она и самая близкая к нам: оказывается, она простирается далековато от Солнца в виде повсевременно передвигающегося от него потокак плазмы — солнечного ветра. Поблизости Земли его скорость составляет в среднем 400-500 км/с, а иногда добивается практически 1000 км/с. Распространяясь далековато за границы орбит Юпитера и Сатурна, солнечный ветер образует гигантсткую гелиосферу, границащую с еще больше разреженной межзвездной средой.
Практически мы живем окруженные солнечной короной, хотя и защищенные от ее проникающей радиации надежным барьером в виде земного магнитного поля. Через корону солнечная активность оказывает влияние на многие процессы, происходящие на Земле (геофизические явления).