Солнечная атмосфера
Фотосфера
(слой, излучающий свет) формирует видимую поверхность солнца. Его толщина
соответствует оптической толщине около 2/3 единиц. В абсолютных величинах
толщина фотосферы, по разным оценкам, достигает 100-400 км. Большая часть
оптического (видимого) излучения Солнца поступает из фотосферы, в то время как
излучение из более глубоких слоев не достигает ее. Температура падает с 6600 К
до 4400 К по мере приближения к внешнему краю фотосферы. Эффективная
температура фотосферы в целом составляет 5778 К. Его можно рассчитать по
законуСтефана-Больцмана, согласно которому мощность излучения абсолютно черного
тела прямо пропорциональна температуре четвертого градуса тела.
Хромосфера
(автор доктор — гречанка. χρομα — цвет, σφαίρα — сфера, глобус) — внешняя
оболочка Солнца толщиной около 2000 км, окружающая фотосфера. Происхождение
названия этой части солнечной атмосферы связано с ее красноватым цветом, что
обусловлено тем, что в видимом спектре хромосферы доминирует красная
H-альфа-линия водородного излучения серии Баллмер. Верхняя граница хромосферы
не имеет четко выраженной гладкой поверхности, и из нее постоянно выходят
горячие выбросы, так называемые спицы. Среднее количество одновременно
наблюдаемых спиц — 60-70 тысяч, поэтому итальянский астроном Секки в конце XIX
века наблюдал хромосферу в телескопе и сравнивал ее с горящими прериями.
Температура хромосферы повышается с высотой от 4000 до 20 000 К (диапазон
температур более 10 000 К относительно невелик).
Плотность
хромосферы низкая, поэтому яркости недостаточно для наблюдения в нормальных
условиях. Но во время полного солнечного затмения, когда Луна покрывает яркую
фотосферу, хромосфера над ней становится видимой и светится красным цветом. Его
также можно наблюдать в любое время с помощью специальных узкополосных
оптических фильтров. В дополнение к уже упомянутой линии Н-альфа с длиной волны
656,3 нм, фильтр может быть установлен на Ca II K (393,4 нм) и Ca II H (396,8 нм).
Корона — это последняя внешняя оболочка солнца. Корона состоит в основном из протуберанцев и энергетических извержений, которые излучают и извергают в космос более нескольких сотен тысяч или даже более миллиона километров, образуя солнечный ветер. Средняя корональная температура составляет от 1 000 000 до 2 000 000 000 К, а максимальная в некоторых районах от 8 000 000 до 20 000 000 К. Несмотря на эту высокую температуру, она видна невооруженным глазом только во время полного солнечного затмения, потому что плотность вещества в короне низкая, а значит и его яркость тоже низкая. Необычайно сильный нагрев этого слоя, по-видимому, вызван эффектом магнитнойсвязи и ударных волн. Форма короны меняется в зависимости от фазы цикла солнечной активности: в периоды максимальной активности она округляется и, как минимум, растягивается вдоль солнечного экватора. Поскольку температура короны очень высокая, она испускает интенсивное ультрафиолетовое и рентгеновское излучение. Эти излучения не проникают в атмосферу Земли, но в последнее время стало возможным изучать их с помощью космических аппаратов. Радиация в различных зонах короны неравномерна. Имеются горячие активные и тихие области и корональные отверстия с относительно низкой температурой 600 000 K, из которых магнитные линии силы проникают в космос. Такая («открытая») магнитная конфигурация позволяет частицам беспрепятственно покидать Солнце, так что солнечный ветер в основном испускается корональными отверстиями.
Солнечный
ветер. Солнечный ветер — поток ионизированных частиц (в основном протонов,
электронов и α-частиц) — выходит из внешней части солнечной короны и
распространяется к границам гелиосферы, постепенно уменьшая ее плотность.
Солнечный ветер делится на две составляющие: медленный солнечный ветер и быстрый
солнечный ветер. Медленный солнечный ветер имеет скорость около 400 км/с и
температуру 1,4 -1,6-106 К и расположен вблизи короны в своем составе. Быстрый
солнечный ветер имеет скорость около 750 км/с, температуру 8-105 К, а его
состав аналогичен составу фотосферы. Медленный солнечный ветер в два раза
плотнее и менее постоянен, чем быстрый. Медленный солнечный ветер имеет более
сложную структуру с регионами турбулентности.
Жизненный цикл[]
Солнце является молодой звездой третьего поколения (популяции I) с высоким содержанием металлов, то есть оно образовалось из останков звёзд первого и второго поколений (соответственно популяций III и II).
Текущий возраст Солнца (точнее — время его существования на главной последовательности), оценённый с помощью компьютерных моделей звёздной эволюции, равен приблизительно 4,57 млрд лет.
Считается, что Солнце сформировалось примерно 4,59 млрд лет назад, когда быстрое сжатие под действием сил гравитации облака молекулярного водорода привело к образованию в нашей области Галактики звезды первого типа звёздного населения.
Звезда такой массы, как Солнце, должна существовать на главной последовательности в общей сложности примерно 10 млрд лет. Таким образом, сейчас Солнце находится примерно в середине своего жизненного цикла. На современном этапе в солнечном ядре идут термоядерные реакции превращения водорода в гелий. Каждую секунду в ядре Солнца около 4 млн тонн вещества превращается в лучистую энергию, в результате чего генерируется солнечное излучение и поток солнечных нейтринов.
Масса Солнца недостаточна для того, чтобы его эволюция завершилась взрывом сверхновой. Вместо этого, согласно существующим представлениям, через 4—5 млрд лет оно превратится в красный гигант. По мере того, как водородное топливо в ядре будет выгорать, его внешняя оболочка будет расширяться, а ядро — сжиматься и нагреваться. Примерно через 7,8 млрд лет, когда температура в ядре достигнет приблизительно 100 млн К, в нём начнётся термоядерная реакция синтеза углерода и кислорода из гелия. На этой фазе развития температурные неустойчивости внутри Солнца приведут к тому, что оно начнёт терять массу и сбрасывать оболочку. По-видимому, расширяющиеся внешние слои Солнца в это время достигнут современной орбиты Земли. При этом исследования показывают, что ещё до этого момента потеря Солнцем массы приведёт к тому, что Земля перейдёт на более далёкую от Солнца орбиту и, таким образом, избежит поглощения внешними слоями солнечной плазмы.
Несмотря на это, вся вода на Земле перейдёт в газообразное состояние, а её атмосфера будет сорвана сильнейшим солнечным ветром. Увеличение температуры Солнца в этот период таково, что в течение следующих 500—700 млн лет поверхность Земли будет слишком горяча для того, чтобы на ней могла существовать жизнь в её современном понимании. По мнению профессора Дж. Кастинга, исчезновение жизни из-за повышения температуры, вследствие увеличения яркости Солнца.
После того как Солнце пройдёт фазу красного гиганта, термические пульсации приведут к тому, что его внешняя оболочка будет сорвана, и из неё образуется планетарная туманность. В центре этой туманности останется сформированный из очень горячего ядра Солнца белый карлик, который в течение многих миллиардов лет будет постепенно остывать и угасать. Данный жизненный цикл считается типичным для звёзд малой и средней массы.
Свойства и параметры плазмы
В отличие от газа вещество в состоянии плазмы обладает очень высокой электрической проводимостью. И хотя суммарный электрический заряд плазмы обычно равен нулю, она значительно подвержена влиянию магнитного поля, которое способно вызывать течение струй такого вещества и разделять его на слои, как это наблюдается на Солнце.
Спикулы — потоки солнечной плазмы
Другое свойство, которое отличает плазму от газа – коллективное взаимодействие. Если частицы газа обычно сталкиваются по двое, изредка лишь наблюдается столкновение трех частиц, то частицы плазмы, в силу наличия электромагнитных зарядов, взаимодействуют одновременно с несколькими частицами.
В зависимости от своих параметров плазму разделяют по следующим классам:
- По температуре: низкотемпературная – менее миллиона кельвин, и высокотемпературная – миллион кельвин и более. Одна из причин существования подобного разделения заключается в том, что лишь высокотемпературная плазма способна участвовать в термоядерном синтезе.
- Равновесная и неравновесная. Вещество в состоянии плазмы, температура электронов которого значительно превышает температуру ионов, называется неравновесной. В случае же когда температура электронов и ионов одинаковая говорят о равновесной плазме.
- По степени ионизации: высокоионизационная и плазма с низкой степенью ионизации. Дело в том, что даже ионизированный газ, 1% частиц которого ионизированы, проявляет некоторые свойства плазмы. Однако, обычно плазмой называют полностью ионизированный газ (100%). Примером вещества в таком состоянии является солнечное вещество. Степень ионизации напрямую зависит от температуры.
Характеристики Солнца
Солнце обладает следующими параметрами:
- Возраст –4,57 миллиарда лет;
- Расстояние до Земли: 149 600 000 км
- Масса: 332 982 масс Земли (1,9891·10³⁰ кг);
- Средняя плотность – 1,41 г/см³ (она увеличивается в 100 раз от периферии к центру);
- Орбитальная скорость Солнца равна 217 км/с;
- Скорость вращения: 1,997 км/с
- Радиус: 695-696 тыс. км;
- Температура: от 5 778 К на поверхности до 15 700 000 К в ядре;
- Температура короны: ~1 500 000 К;
- Солнце стабильно в своей яркости, оно находится в 15% самых ярких звёзд нашей Галактики. Излучает меньше ультрафиолетовых лучей, но обладает большей массой по сравнению с аналогичными звёздами.
Из чего состоит Солнце?
По своему химическому составу наше светило ничем не отличается от других звёзд и содержит: 74,5% – водорода (от массы), 24,6% – гелия, менее 1% – иных веществ (азот, кислород, углерод, никель, железо, кремний, хром, магний и другие вещества). Внутри ядра идут беспрерывные ядерные реакции превращающие водород в гелий. Абсолютное большинство массы Солнечной системы – 99,87% принадлежит Солнцу.
Состав Солнца
Интересный факт: Солнце имеет практически идеальную шарообразную форму. Разница в диаметрах, соединяющих противоположные точки экватора и полюсов, равна 10 километрам. И это при его гигантских размерах!
Общие сведения
Солнце сформировалось примерно 4,5 миллиарда лет назад, когда быстрое сжатие под действием сил гравитации облака молекулярного водорода привело к образованию в нашей области Галактики звезды первого типа.
Солнце представляет собой огромный раскаленный шар, состоящий, в основном, из двух газов — водорода и гелия. На небе Солнце кажется маленьким ослепительно ярким кружком лишь потому, что нас от Солнца отделяют 150 млн.км. Свет от Солнца до Земли доходит за 8 1/3 мин.
Солнце — ближайшая к Земле звезда. Средняя удалённость Солнца от Земли — 149,6 млн км
Температура солнечной поверхности 6000 градусов, а в его недрах, близко к центру Солнца, температура достигает 15 млн. градусов.В центре Солнца температура достигает 14 миллиардов градусов. В солнечном ядре происходит превращение водорода в гелий с выделением огромного количества энергии.
При такой невообразимо высокой температуре в солнечном веществе происходят изменения: водород постепенно превращается, как бы «перегорая», в гелий. При этом солнечное цещество превращается в свет и тепло, благодаря которым на Земле существует жизнь.
Солнечное излучение поддерживает жизнь на Земле и определяет климат.
По мере того, как Солнце постепенно расходует запасы своего водородного горючего, оно становится всё горячее, а его светимость медленно, но неуклонно увеличивается.
Солнце светит и как бы «тает», непрерывно уменьшаясь в массе. Но Солнце так огромно, что даже при таком расходе вещества и энергии оно будет светить ещё миллиарды лет.
На поверхности Солнца почти всегда наблюдают тёмные пятна. Здесь солнечные газы на несколько сотен градусов холоднее, чем окружающая их солнечная поверхность, — поэтому пятна и кажутся тёмными. Количество пятен на Солнце меняется периодически — примерно каждые лет их число становится наибольшим. В это время, как говорят астрономы, Солнце бывает особенно активным. Все процессы на Солнце становятся более бурными, усиливаются излучения Солнца, и это тотчас сказывается на жизни нашей планеты. В годы усиленной солнечной активности чаще бывают полярные сияния, погода становится неустойчивой.
Вокруг Солнца во все стороны простирается солнечная атмосфера, состоящая, как и всё Солнце, в основном из водорода и гелия. Во время полных солнечных затмений, когда Солнце полностью закрыто Луной, вокруг Солнца вспыхивает на несколько минут солнечная корона — жемчужно-серебристое сияние с длинными выступами. Это самые внешние части солнечной атмосферы.
Солнце непрерывно выбрасывает в пространство множество мельчайших частиц вещества — протонов, электронов и других. Эти частицы вещества образуют так называемый солнечный ветер, пронизывающий всю Солнечную систему. Иногда в атмосфере Солнца возникают сильнейшие взрывы — так называемые солнечные вспышки. Из того места на Солнце, где произошёл взрыв, «выстреливается» особенно много очень быстрых частиц. Некоторые из вспышек опасны для космонавтов, которые находятся в открытом космосе или совершают экспедиции по Луне. Учёные разрабатывают способы предсказания солнечных вспышек и защиты от них.
Учёные ведут наблюдения за Солнцем в обсерваториях с помощью солнечных телескопов. Большое значение имеют орбитальные обсерватории, которым не мешает земная атмосфера.
Исследование Солнца
Небесное Светило уже на протяжении многих тысячелетий вызывает восторг и интерес у человечества. У предков оно было главным объектом мифов и сказаний, о нем складывали легенды. Древние народы называли Солнце – Сол, Сурья, Сольвенел, Уту, Ра, Шамас, некоторые изображали его в виде восходящей к небу колесницы. Звезде поклонялись, а майя, ацтеки и инки считали, что она нуждается в человеческих жертвах.
В честь Солнца возводили дворцы и строили храмы. До сих пор в Англии, Ирландии, Мальте и Египте сохранились каменные мегалиты, с помощью которых определяли дни летнего и зимнего солнцестояния. Первобытные методы исследования Солнца давали мало достоверной информации о звезде, так как объект ассоциировался с божеством.
Каменные мегалиты в Англии
Первые научные работы стали появляться лишь в I тыс. до н.э. – вавилонские мудрецы отметили, что небесное светило перемещается по эклиптике неодинаково.
В V столетии до н.э. утверждали, что Солнце представляет собой огненный шар, а его свет отражается от лунного диска. Спустя два века Эратосфен вычислил расстояние от Земли до Светила — 148-153 млн. км.
Существенный перелом в астрономии произошел, когда Николай Коперник предложил гелиоцентрическую модель мира, в которой Солнце являлось центром Вселенной. А в XVII веке, после появления телескопа, удалось отобразить первые детали звезды.
Активное изучение Светила началось лишь в ХХ веке с приходом технического прогресса. В середине ушедшего столетия в космос были запущены спутники Пионеры – 5, 6, 7, 8, 9. Именно с их помощью были получены первые представления о магнитных полях на звезде и солнечном ветре. В 70-е годы имеющиеся данные уточнили благодаря Гелиос 1 и 2, которые смогли достичь орбиты Меркурия.
В 80-е годы ХХ века занялись изучением рентгеновских, гамма и УФ-лучей. В 1991-2001 г спутник Yohkoh наблюдал за солнечными вспышками. В 1995 году начала функционировать космическая обсерватория – SOHO, в 2010 ее сменила SDO.
Исследования Светила на этом не заканчиваются, так как от его активности зависит дальнейшее будущее человечества. Ни для кого уже не секрет, что активность Солнца, так или иначе, влияет на Землю. Звезда является мощным источником радиации, от которой нас спасает только магнитное поле нашей планеты. В ближайшем будущем планируется запуск зондов, которые будут отслеживать и фиксировать все перемены на Светиле, а также измерять частички и энергию солнечной короны.
Общая характеристика
Солнце – это огромный разогретый шар из газа, чей диаметр оценивается в 1,392 млн км. Это в 109 раз больше диаметра нашей планеты. На звезду приходится 99,87% всей массы Солнечной системы.
С Земли кажется, что светило имеет желтый цвет, однако это иллюзия, связанная с влиянием атмосферы нашей планеты на солнечный свет. На самом деле Солнце излучает почти белый свет.
Солнце – это одна из сотен миллиардов звезд галактики Млечный путь. Ближайшая к Солнцу звезда – это Проксима Центавра, находящаяся от неё на расстоянии 4,24 световых лет. Для сравнения – расстояние от Земли до Солнца, принимаемое за астрономическую единицу (а.е.), солнечный свет проходит всего за 8,32 минут.
Влияние Солнца на окружающие небесные тела огромно. Солнечный ветер (частицы вещества, излучаемого звездой), доминируют в межпланетном пространстве на расстоянии до 100-150 а.е. от светила. Считается, что гравитация нашей звезды определяет орбиты тел, находящихся даже на расстоянии светового года от неё (в облаке Оорта).
Само Солнце также вращается вокруг своей оси. Так как оно состоит из газов, то разные его слои вращаются с разной угловой скоростью. Если в районе экватора период обращения составляет 25 дней, то на полюсах он увеличивается до 34 дней. Более того, последние исследования показывают, что внутренние области совершают оборот значительно быстрее, чем внешняя оболочка.
Внутреннее строение Солнца
Внутренняя структура нашей звезды включает следующие слои:
В центре светила располагается ядро. Именно в этой области идут термоядерные реакции. Радиус ядра оценивается в 150 тыс. км. Температура здесь не опускается ниже 13,5 млн градусов, а давление доходит до 200 млрд атм. Из-за этого вещество здесь находится в крайне плотном состоянии. Его плотность составляет 150 г/куб. см. Это в 7,5 раз выше плотности золота. Именно такие условия необходимы для протекания термоядерных реакций. Надо понимать, что именно в ядре вырабатывается энергия, которую и излучает Солнце. Все остальные области звезды лишь обогреваются ядром, но сами ее не вырабатывают.
Зона конвективного переноса
Выше располагается зона конвективного переноса толщиной 200 тыс. км. Здесь плотность уже невысока, и вещество активно перемешивается – нагретые газы поднимаются наверх, отдают тепло, остывают и снова погружаются вниз. Скорость газовых потоков может достигать 6 км/с. Именно это движение порождает магнитное поле Солнца. Температура на поверхности падает до 6000° С, а плотность на три порядка ниже плотности земной атмосферы.
Атмосфера
Атмосфера Солнца состоит из следующих слоев:
Фотосфера
Нижний слой атмосферы называют фотосферой. Именно она излучает тот свет, который согревает планеты Солнечной системы. Толщина фотосферы колеблется от 100 до 400 км. На внешней границе фотосферы температура падает до 4700° С.
Хромосфера
Над фотосферой располагается хромосфера – слой толщиной около 2000 км. Её яркость очень мала, поэтому с Земли её можно наблюдать довольно сложно. Удобнее всего это делать во время солнечных затмений. Она имеет специфический красный оттенок. В хромосфере можно наблюдать спикулы – столбы плазмы, выбрасываемые из нижних слоев хромосферы. Время существования одной спикулы не превышает 10 минут, а длина доходит до 20 тыс. км. Одновременно в хромосфере находится около миллиона спикул. Интересно, что с увеличением высоты температура хромосферы не падает, а растет, и на верхней границе может доходить до 20 000° С.
Корона
Верхний слой атмосферы называется короной. Ее верхняя граница до сих пор четко не определена. Вещество в ней крайне разрежено, однако температура в ней может достигать нескольких миллионов градусов. На сегодня ученым не удалось полностью объяснить, за счет каких механизмов солнечная корона разогревается до такой температуры. В короне можно наблюдать протуберанцы – выбросы солнечного вещества, чья высота над поверхностью звезды может достигать 1,7 млн км.
Теоретические проблемы
Проблема солнечных нейтрино
Ядерные реакции, происходящие в ядре Солнца, приводят к образованию большого количества электронных нейтрино. При этом измерения потока нейтрино на Земле, которые постоянно производятся с конца 1960-х годов, показали, что количество регистрируемых солнечных электронных нейтрино приблизительно в два-три раза меньше, чем предсказывает стандартная солнечная модель, описывающая процессы в Солнце. Это рассогласование между экспериментом и теорией получило название «проблема солнечных нейтрино» и более 30 лет было одной из загадок солнечной физики. Положение осложняется тем, что нейтрино крайне слабо взаимодействует с веществом, и создание нейтринного детектора, который способен достаточно точно измерить поток нейтрино даже такой мощности, как исходящий от Солнца — технически сложная и дорогостоящая задача.
Предлагалось два главных пути решения проблемы солнечных нейтрино. Во-первых, можно было модифицировать модель Солнца таким образом, чтобы уменьшить предполагаемую термоядерную активность (а, значит, и температуру) в его ядре и, следовательно, поток излучаемых Солнцем нейтрино. Во-вторых, можно было предположить, что часть электронных нейтрино, излучаемых ядром Солнца, при движении к Земле превращается в нерегистрируемые обычными детекторами нейтрино других поколений (мюонные и тау-нейтрино). Сегодня понятно, что правильным, скорее всего, является второй путь.
Для того, чтобы имел место переход одного сорта нейтрино в другой — то есть происходили так называемые нейтринные осцилляции — нейтрино должно иметь отличную от нуля массу. В настоящее время установлено, что это действительно так. В 2001 году в нейтринной обсерватории в Садбери были непосредственно зарегистрированы солнечные нейтрино всех трёх сортов, и было показано, что их полный поток согласуется со стандартной солнечной моделью. При этом только около трети долетающих до Земли нейтрино оказывается электронными. Это количество согласуется с теорией, которая предсказывает переход электронных нейтрино в нейтрино другого поколения как в вакууме (собственно «нейтринные осцилляции»), так и в солнечном веществе («эффект Михеева — Смирнова — Вольфенштейна»). Таким образом, в настоящее время проблема солнечных нейтрино, по-видимому, решена.
Проблема нагрева короны
Над видимой поверхностью Солнца (фотосферой), имеющей температуру около 6000 К, находится солнечная корона с температурой более 1 000 000 К. Можно показать, что прямого потока тепла из фотосферы недостаточно для того, чтобы привести к такой высокой температуре короны.
Предполагается, что энергия для нагрева короны поставляется турбулентными движениями подфотосферной конвективной зоны. При этом для переноса энергии в корону предложено два механизма. Во-первых, это волновое нагревание — звук и магнитогидродинамические волны, генерируемые в турбулентной конвективной зоне, распространяются в корону и там рассеиваются, при этом их энергия переходит в тепловую энергию корональной плазмы. Альтернативный механизм — магнитное нагревание, при котором магнитная энергия, непрерывно генерируемая фотосферными движениями, высвобождается путём пересоединения магнитного поля в форме больших солнечных вспышек или же большого количества мелких вспышек.
В настоящий момент неясно, какой тип волн обеспечивает эффективный механизм нагрева короны. Можно показать, что все волны, кроме магнитогидродинамических альфвеновских, рассеиваются или отражаются до того, как достигнут короны, диссипация же альфвеновских волн в короне затруднена
Поэтому современные исследователи сконцентрировали основное внимание на механизм нагревания с помощью солнечных вспышек. Один из возможных кандидатов в источники нагрева короны — непрерывно происходящие мелкомасштабные вспышки, хотя окончательная ясность в этом вопросе ещё не достигнута
Основные характеристики[]
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Среднее расстояние от Земли | 149,6·106 км (8,31 световых минут) |
| Расстояние от центра Галактики | ~2,5·1020 м(Шаблон:Ly) |
| Расстояние от плоскости Галактики | ~4,6·1017 м(Шаблон:Ly) |
| Галактический период обращения | 2,25—2,50·108 лет |
| Скорость | ~2,2·105 м/с |
| Экваториальный радиус | 6,9551·108 м |
| Длина окружности экватора | 4,37001·109 м |
| Полярное сжатие | 9·10−6 |
| Площадь поверхности | 6,07877·1018 м² (11 917,607 площадей Земли) |
| Объём | 1,40927·1027 м³ (1 301 018,805 объёмов Земли) |
| Средняя плотность | 1409 кг/м³ |
| Ускорение силы тяжести на экваторе | 274,0 м/с² (27,96 g) |
| Вторая космическая скорость(для поверхности) | 617,7 км/с(55,2 земных) |
| Температуракороны | ~1 500 000 К |
| Температураядра | ~13 500 000 К |
| Яркость | 2,009·107 Вт/м²/ср |
| Наклон оси | 7,25° (относительно плоскости эклиптики)67,23°(относительно плоскости Галактики) |
| Прямое восхождение северного полюса | 286,13° (19 ч 4 мин 30 с) |
| Склонение северного полюса | +63,87° |
| Сидерический период вращения внешних видимых слоёв (на широте 16°) | 25,38 дней (25 дней 9 ч 7 мин 13 с) |
| Сидерический период вращения внешних видимых слоёв (на экваторе) | 25,05 дней |
| Сидерический период вращения внешних видимых слоёв (у полюсов) | 34,3 дней |
| Скорость вращения внешних видимых слоёв (на экваторе) | 7284 км/ч |
| Состав фотосферы |
|
Солнце и Земля
Земля зависима от солнечного света, и в то же время, солнце смертельно для всего живого. Земная атмосфера защищает от солнечной радиации, что и создает стабильную систему. Земля находится в так называемом «поясе жизни», где созданы максимально комфортные условия для зарождения живой материи.
Солнечные затмения
Солнечное затмение – это астрономическое явление, когда Солнце, Луна и Земля выстраивается в одну линию так, чтобы Луна стояла между Солнцем и Землёй. Это становится возможно только в период новолуния, когда Луну не видно с Земли. Луна полностью или частично закрывать солнечный диск, поэтому есть несколько разновидностей солнечного затмения:
- Частичное;
- Кольцеобразное;
- Полное.
Что видно на Солнце
Солнце — газовый шар, не имеющий четкой границы
Его плотность убывает постепенно, однако, первое, на что обращает внимание наблюдатель, — резкость солнечного края
Это связано с тем, что практически все видимое излучение светила исходит из очень тонкого (200–300 км) по сравнению с радиусом Солнца слоя, который называется фотосферой. Отсюда иллюзия того, что Солнце имеет «поверхность»: слои выше фотосферы прозрачны для видимого света, а ниже взгляд не проникает.
Корональные выбросы массы на Солнце. Струи плазмы вытянуты вдоль арок магнитного поля. Красноватое свечение исходит от плазмы — нагретой смеси электрически заряженных водорода и гелия.
Однородный на первый взгляд диск Солнца содержит много крупных и мелких деталей. Вся фотосфера состоит из светлых зерен (гранул) и темных промежутков между ними. Размеры гранул по солнечным масштабам невелики: 1000–2000 км в поперечнике, а темные дорожки между ними имеют ширину порядка 300–600 км. Одновременно наблюдается около миллиона гранул, каждая из которых живет не более 10 мин. Грануляцию вызывает конвекция — перенос тепла большими массами (пузырями) горячего вещества, которые поднимаются снизу, расширяясь и одновременно остывая. На фоне грануляции наблюдаются более контрастные и крупные объекты — солнечные пятна и факелы.
Магнитное поле участвует во всех процессах на Солнце. Временами в небольшой области солнечной атмосферы возникает концентрированное магнитное поле, в несколько тысяч раз сильнее, чем у поверхности Земли. Солнечное вещество, ионизованная плазма, — хороший проводник, она не может перемещаться поперек линий магнитной индукции сильного магнитного поля. Поэтому в таких местах перемешивание и подъем горячих газов снизу тормозятся и возникает темная область — солнечное пятно. Пятна холоднее окружающего вещества примерно на 1500 К. На фоне ослепительной фотосферы они кажутся совсем черными, хотя в действительности яркость пятен слабее только раз в десять.
Мелкие пятна существуют менее суток, развитые — приблизительно 10–20 суток, самые большие могут наблюдаться до 100 суток. С течением времени величина и форма пятен сильно меняются. Возникнув в виде едва заметной точки — поры, пятно постепенно увеличивается в размерах до нескольких десятков тысяч километров. По величине пятна очень разны — от малых, диаметром примерно 1000–2000 км, до гигантских, значительно превосходящих размеры нашей планеты. Размер самого большого из наблюдавшихся пятен превышал 100 тыс. км.
Крупные пятна состоят из темной области, называемой тенью. Ее окружает полутень волокнистой структуры, в 2–3 раза большего диаметра. Газ в пятнах прозрачнее, чем в окружающей атмосфере, поэтому если пятно наблюдается на краю солнечного диска, то создается впечатление, что оно вогнуто.
Пятна, большие и малые, часто образуют группы, которые могут занимать значительные, хорошо заметные области на солнечном диске. Картина группы все время меняется, пятна рождаются, растут и распадаются.
Практически всегда пятна окружены ярки ми ажурными полями, которые называют факелами (факельными полями). Особенно отчетливо они видны на краю солнечного диска и кажутся набором ярких волокон, образующих ячейки размером около 30 тыс. км. Факельные поля живут дольше, иногда по три-четыре месяца. Обычно (но не всегда) появление факельных полей предшествует появлению пятен, также они остаются жить после их исчезновения. По-видимому, факелы тоже являются местами выхода магнитного поля в наружные слои Солнца.
Темные пятна на Солнце — области низкой температуры и свидетельство магнитной активности. В июле 2017 г. было зарегистрировано пятно, размер которого в поперечнике превышал 120 000 км. Снимок космической Обсерватории солнечной динамики (SDO) NASA.
Пятна и факелы вместе образуют активные области. Все сложные процессы, происходящие в активных областях, связаны с изменчивостью магнитного поля, их породившего. Именно в активных областях происходят солнечные вспышки, а в верхних слоях солнечной атмосферы над ними висят протуберанцы. Количество активных областей характеризует солнечную активность. Она достигает максимума каждые 7–17 лет (в среднем — каждые 11 лет). В годы минимума активности на Солнце может не быть ни одного пятна десятилетиями, как в 1645–1715 гг., а в максимуме их число измеряется десятками и может превышать 100.