Солнечная активность

К оглавлению
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 
17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 
34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 
51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 
68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 
85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 
102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 
119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 
136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 
153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 
170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 

Время от времени в солнечной атмосфере появляются так называемые активные области, количество которых регулярно повторяется с периодом в среднем около 11 лет.

Наиболее существенным проявлением актив­ной области являются наблюдаемые в фото­сфере солнечные пятна. Они возникают в виде маленьких черных точек (пор). За несколько дней поры развиваются в крупные темные обра­зования. Обычно пятно окружено менее тем­ной полутенью, состоящей из радиально вытянутых прожилок. Оно кажется как бы «дыркой» на поверхности Солнца, такой боль­шой, что в нее свободно можно закинуть «мячик» размером с Землю.

Если наблюдать Солнце изо дня в день, то по перемещению пятен можно убедиться, что оно вращается вокруг своей оси и примерно

Намного ли больше света дает Земле Солнце по сравнению с Луной и Сириусом?

Количество света, приходящее к нам от небесных светил, измеряется в звездных величинах. Самые слабые звезды, видимые простым глазом, имеют звездную величину около +6. Чем больше света дает светило, тем меньшей считается его звездная ве­личина. У Солнца она отрицательная: -26,8. У полной Луны -12,6. Увеличение звездной величины на еди­ницу соответствует уменьшению ко­личества света примерно в 2,5 раза.

Зная это, легко рассчитать, что Солнце излучает на Землю в 450 тыс. раз больше света, чем Луна в полно­луние, и в 10 млрд. раз больше, чем Сириус — самая яркая звезда всего неба.

За некоторое время до возникновения пятен на небольшом участке фотосферы появляется яркая область. По форме она напоминает силь­но размазанную лужу причудливых очертаний с бесчисленными прожилками и яркими точ­ками. Эти яркие области называются факелами. Они на несколько сотен градусов горячее фото­сферы. Атмосфера над факелами также горячее и несколько плотнее. Факелы всегда окру­жают пятна.

По мере разрастания факела в активной области постепенно усиливается магнитное поле, особенно на некотором малом участке, где в дальнейшем может образоваться пятно. Такие пятна обладают сильным магнитным полем, останавливающим всякие движения и тече­ния ионизованного газа, от чего в области пятна под фотосферой останавливаются конвек­тивные движения и тем самым прекращается дополнительный перенос энергии из более глу­боких слоев наружу. Поэтому температура пятна оказывается примерно на 1000° ниже, чем в окружающей фотосфере, на фоне которой оно кажется темным. Появление факела также объясняется магнитным полем. Когда оно еще слабое и неспособно остановить конвекцию, тормозится только беспорядочный характер движений поднимающихся струй газа в кон­вективной зоне. Поэтому в факеле горячим газам легче подняться из глубины, вследствие чего он кажется ярче окружающей его фотосферы.

В хромосфере и короне над активной обла­стью наблюдается много интереснейших явле­ний. К ним относятся хромосферные вспышки и протуберанцы.

Вспышки — один из самых быстрых процес­сов на Солнце. На фотографии, помещенной справа, видно, как менялось такое явление в течение 25 минут. Обычно вспышка начинается с того, что за несколько минут яркость неко­торой точки активной области сильно воз­растает. Бывали даже такие сильные вспышки, которые по яркости превышали ослепительную фотосферу. После возгорания несколько десят­ков минут длится постепенное ослабление све­чения, вплоть до исходного состояния. Вспыш­ки возникают вследствие особых изменений магнитных полей, приводящих к внезапному сжатию вещества хромосферы. Происходит нечто подобное взрыву, в результате которого

образуется направленный поток очень быстрых заряженных частиц и космических лучей. Этот поток, проходя через корону, увлекает с собой частицы плазмы. Как струны скрипки, колебле­мые гигантским смычком, эти частицы приходят в колебание и испускают при этом радиоволны.

Небольшая область, занятая вспышкой (всего лишь несколько сотен тысяч квадратных кило­метров), создает очень мощное излучение. Оно состоит из рентгеновских, ультрафиолетовых и видимых лучей, радиоволн, быстро движущих­ся частиц (корпускул) и космических лучей. Все виды этого излучения оказывают сильное воздействие на явления, происходящие в зем­ной атмосфере.

Ультрафиолетовые и рентгеновские лучи быстрее всего достигают Земли, прежде всего ее ионосферы — верхних, ионизированных слоев атмосферы. От состояния земной ионосферы зависит распространение радиоволн и слыши­мость радиопередач. Под воздействием солнеч­ных ультрафиолетовых и рентгеновских лучей увеличивается ионизация ионосферы. Вслед­ствие этого в нижних ее слоях начинают сильно поглощаться короткие радиоволны. Из-за этого

Ионосферные слои отража­ют короткие радиоволны и поглощают их частично

происходит замирание слышимости радиопере­дач на коротких волнах. Одновременно ионо­сфера приобретает способность лучше отражать длинные радиоволны. Поэтому во время вспыш­ки на Солнце можно обнаружить внезапное усиление слышимости далекой радиостанции, работающей на длинной волне.

Поток частиц (корпускул) достигает Земли примерно только через сутки после того, как на Солнце произошла вспышка. «Проди­раясь» через солнечную корону, корпускуляр­ный поток вытягивает ее вещество в длинные, характерные для ее структуры лучи.

Вблизи Земли поток корпускул встречается с магнитным полем Земли, которое не про-

Вверху — вид Солнца в лучах ионизированного кальция (хромосфера). Внизу — три стадии развития хромосферной вспышки за 25 минут).

Вид солнечной короны в период минимума солнеч­ных пятен (вверху) и максимума солнечных пятен (внизу).

Кадр кинофильма, показывающий движение вещества солнечного протуберанца.

пускает заряженных частиц. Однако трудно остановить частицы, мчащиеся со скоростью, всего лишь в несколько сот раз меньшей скорости света. Они прорывают преграду и как бы вдавливают магнитные силовые линии, окружающие земной шар. От этого на Зем­ле происходит так называемая магнитная буря, заключающаяся в быстрых и непра­вильных изменениях магнитного поля. Во вре­мя магнитных бурь стрелка компаса совершает беспорядочные колебания и пользоваться этим прибором становится совершенно невозможно.

Подходя к Земле, поток солнечных частиц врывается в окружающие Землю слои очень быстрых заряженных частиц, образующих так называемые радиационные пояса. Пройдя эти пояса, некоторые частицы прорываются глубже в верхние слои атмосферы и вызывают очень красивые свечения воздуха, наблюдаемые боль­шей частью в полярных широтах Земли. Эти переливающиеся различными цветами радуги свечения, то принимающие вид лучей, то как бы висящие подобно занавесям, называются полярными сияниями. Таким образом, вспыш­ки на Солнце приводят к важным последствиям и тесно связаны с различными явлениями, про­исходящими на Земле. На цветном рисунке (стр. 76—77) схематически изображено воздей­ствие на Землю солнечных явлений, сопровож­дающих вспышку.

В короне над активной областью также про­исходят грандиозные явления. Порой вещество короны начинает ярко светиться и можно ви­деть, как его потоки устремляются в хромосферу. Эти гигантские облака раскаленных газов, в десятки раз превышающие земной шар, назы­ваются протуберанцами. Протуберанцы пора­жают бесконечным разнообразием своих форм, богатой структурой, сложными движениями отдельных узлов и внезапными изменениями, которые сменяются длительными периодами спокойного существования. На вклейке при­ведены фотографии последовательных стадий развития одного из больших протуберанцев.

Протуберанцы холоднее и плотнее окружаю­щей их короны и обладают примерно такой же температурой, как и хромосфера.

На движение и возникновение протуберан­цев, как и на другие активные образования в солнечной атмосфере, сильное влияние оказы­вают магнитные поля. По-видимому, эти поля являются основной причиной всех активных явлений, происходящих в солнечной атмосфере.

С магнитными полями связана также перио­дичность солнечной активности — пожалуй,

наиболее интересная из всех особенностей сол­нечных явлений. Эту периодичность можно проследить по всем явлениям, но особенно легко ее заметить, если день за днем под­считывать количество имеющихся на Солнце пятен. Период, когда пятен совсем нет, назы­вается минимумом. Вскоре после минимума пятна начинают появляться на большом рас­стоянии от солнечного экватора. Потом посте­пенно их число увеличивается и они возникают все ближе и ближе к экватору. Через 3—4 года наступает максимум солнечных пятен, отличаю­щийся наибольшим количеством активных образований на Солнце. Затем солнечная актив­ность постепенно спадает, и примерно через 11 лет снова наступает минимум.

Возможно, «секрет» солнечной активно­сти связан с удиви­тельным характером вращения Солнца: на экваторе вращение быстрее, чем у по­люсов. Через I обо­рот Солнца (около 27 дней) детали, рас­полагавшиеся на од­ном меридиане, сно­ва пройдут через не­го неодновременно.

Периодичность солнечной активности пока еще остается увлекательной загадкой Солнца. Только в последние годы удалось приблизиться к ее решению. По-видимому, причина солнеч­ной активности связана со сложным взаимодей­ствием между ионизованным веществом Солнца и его общим магнитным полем. Результат этого взаимодействия — периодическое усиление маг­нитных полей.