КУРС ЗАГАЛЬНОЇ АСТРОНОМІЇ - С. М. АНДРІЄВСЬКИЙ 2007

Частина V

ФІЗИЧНА ПРИРОДА ТІЛ СОНЯЧНОЇ СИСТЕМИ

Розділ 11

СОНЦЕ

11.4. Хромосфера і корона Сонця. Сонячний вітер

Під час повних сонячних затемнень, коли диск Місяця повністю закриває сонячний і тим самим екранує випромінювання фотосфери, навколо цього диска спостерігається вузький, товщиною 16—20" (що в лінійній мірі становить 12—15 тис. км), ореол рожевого кольору. Це — хромосфера. Над нею простягається до декількох радіусів Сонця сріблясто-біля корона.

Випромінювання хромосфери і корони відповідно в сотні і мільйони разів слабкіше від фотосферного. Тому довгий час їх вивчали тільки під час сонячних затемнень. У наш час це стало можливим завдяки таким приладам, як позазатемнюваний коронограф та інтерференційно-поляризаційні фільтри.

Структура хромосфери. Як випливає зі спостережень, яскравість хромосфери зменшується у 8 разів на висоті близько 12 000 км. Важливою особливістю спектра хромосфери є наявність у ньому ліній нейтрального та іонізованого гелію з високими потенціалами збудження енергетичних рівнів. За теорією це можливе, якщо температура в хромосфері перевищує 25 000 К. Водночас у спектрі хромосфери видно також лінії бальмерівської серії водню, що можуть утворюватися лише при достатньо низькій температурі газу, який випромінює. Загалом це дає змогу зробити такі висновки: по-перше, температура в хромосфері з висотою зростає (на відміну від фотосфери, де вона з висотою спадає), і, по-друге, сама хромосфера є дуже неоднорідна. І справді, тут спостерігаються спікули — своєрідні колони порівняно холодного газу, оточеного гарячішою речовиною, які простягаються вгору на висоту 7—12 тис. км. Вони добре помітні на краю диска Сонця. Поперечник спікули 1000 км, температура менша від 20 000 К. У більшості випадків спікули локалізуються над окраїнами супер- гранул. І хоча тут атмосферний газ рухається вниз, спікули, як правило, рухаються догори зі швидкостями близько 20 км/с. Тривалість життя спікули 8—15 хв. Кожної хвилини у хромосфері налічують до 300 000 спікул.

Модель хромосфери виглядає так (рис. 11.5). У нижній її частині температура дорівнює 4500—4800 К. На висоті близько 240 км від основи хромосфери температура досягає найменшого значення 4180 К і з подальшим зростанням висоти знову збільшується. При h = 2000 км з'являються спікули. Сукупність спікул утворює хромосферну сітку.

image16

Рис. 11.5. Модель верхніх шарів сонячної атмосфери

Корона. Корона — це зовнішня частина сонячної атмосфери. Побачити її можна під час повного сонячного затемнення. Форма корони істотно залежить від того, є в цей час на Сонці плями чи їх нема або, як прийнято говорити, від фази сонячної активності (рис. 11.6). Якщо плям багато (максимум активності), то корона виглядає досить симетричною, коли ж їх немає (мінімум активності) — вона стиснута біля сонячних полюсів і простягається головним чином уздовж екватора. Корону прийнято поділяти на внутрішню, середню і зовнішню. Протяжність першої становить 0,2-0,3R0. Характерною ознакою внутрішньої корони є її емісійний спектр, в якому наявні лінії випромінювання високоіонізованих металів. Наприклад, тут виділяється яскрава лінія, яка належить атомам заліза, кожний з яких втратив 13 електронів з оболонки — FeXIV (λ = 5303 А).

image17

Рис. 11.6. Фотографія сонячної корони, зроблена одеськими астрономами під час повного сонячного затемнення 1999 року

Наявність у короні іонів такої високої стадії іонізації означає, що її середня температура повинна дорівнювати близько 1—2·106К. I хоча речовина корони розігріта ударними хвилями до такої високої температури, кількість енергії, яка запасена в ній, є порівняно невеликою. Адже корона містить лише 10-13 повної маси Сонця, а концентрація частинок тут не перевищує 1010 см-3 (порівняйте з їхньою концентрацією у фотосфері). Тонкий шар сонячної атмосфери, який відділяє хромосферу від корони названо перехідною зоною, або перехідним шаром. Тут градієнт температури особливо великий. Розподіл температури з висотою в перехідній зоні і короні показаний на рис. 11.5.

Детальне вивчення профілів спектральних ліній і спостереження корональних ліній на краю сонячного диска під час затемнень дало змогу зробити висновок, що корона фактично починається вже в хромосфері на висоті близько 2000 км. Тут між спікулами та іншими хромосферними утворами вже є корональна речовина, температура якої у 100 разів вища від температури хромосферного газу.

У середній короні, яка закінчується на відстані 1,3R0 від поверхні Сонця, головну роль відіграють процеси розсіювання випромінювання фотосфери на вільних електронах корональної плазми. Що ж стосується зовнішньої корони, яка простягається на мільйони кілометрів від поверхні Сонця, то її неперервний спектр повторює спектр фотосфери, у ньому є лінії поглинання, типові для хромосфери. Це вказує на те, що тут випромінювання розсіюється на пилових частинках.

Сонячний вітер. Як було сказано вище, хромосфера і корона нагріваються завдяки хвильовим рухам, які переносять догори механічну енергію конвективних елементів і трансформують її в теплову. Нагріта ж до високих температур речовина сонячної корони безперервно розширюється у навколосонячний простір. Особливість тут та, що з віддаленням кожної із частинок від Сонця її швидкість зростає. Так виникає спрямований від Сонця безперервний розріджений потік речовини, який названо сонячним вітром. Інакше кажучи, сонячний вітер — це потоки іонізованої плазми і вмороженого в них магнітного поля, які рухаються від Сонця. Щосекунди з сонячним вітром Сонце втрачає приблизно мільйон тонн своєї речовини.

При основі корони на відстані близько 20 000 км від поверхні Сонця швидкість частинок становить усього декілька сотень метрів за секунду. При r = 0,5 млн. км швидкість V = 8 км/с, а при r = 1,5 млн. км V = 50 км/с. На відстані орбіти Землі середні параметри сонячного вітру такі: швидкість V = 400 км/с, температура Т = 5· 104—2· 105 К, концентрація частинок N = 1—10 см-3. Напруженість поля у сонячному вітрі тут становить 610-6E. Хімічний склад сонячного вітру відповідає вмісту хімічних елементів у сонячній короні.






Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити

Віртуальна читальня освітніх матеріалів для студентів, вчителів, учнів та батьків.

Наш сайт не претендує на авторство розміщених матеріалів. Ми тільки конвертуємо у зручний формат матеріали з мережі Інтернет які знаходяться у відкритому доступі та надіслані нашими відвідувачами.

Всі матеріали на сайті доступні за ліцензією Creative Commons Attribution-Sharealike 3.0 Unported CC BY-SA 3.0 та GNU Free Documentation License (GFDL)

Якщо ви являєтесь володарем авторського права на будь-який розміщений у нас матеріал і маєте намір видалити його зверніться для узгодження до адміністратора сайту.

Дозволяється копіювати матеріали з обов'язковим гіпертекстовим посиланням на сайт, будьте вдячними ми приклали багато зусиль щоб привести інформацію у зручний вигляд.

© 2007-2019 Всі права на дизайн сайту належать С.Є.А.