Структурные элементы короны солнца

Солнечная корона: описание, особенности, яркость и интересные факты

Солнце — это огромная сфера раскаленных газов, которые вырабатывают колоссальную энергию и свет и делают жизнь на Земле возможной.

Этот небесный объект является самым крупным и массивным в Солнечной системе. От Земли до него расстояние составляет от 150 миллионов километров. Чтобы добраться до нас теплу и солнечному свету требуется около восьми минут. Это расстояние также именуют восемь световых минут.

Звезда, согревающая нашу землю, состоит из нескольких внешних слоев, таких как фотосфера, хромосфера и солнечная корона. Внешние слои атмосферы Солнца создают энергию на поверхности, которая пузырится и вырывается из внутренностей звезды, и определяется как солнечный свет.

Составляющие внешенего слоя Солнца

Слой, который мы видим, называется фотосферой или сферой света. Фотосфера отмечена яркими, кипящими гранулами плазмы и более темными, холодными солнечными пятнами, которые возникают, когда солнечные магнитные поля прорываются через поверхность. Пятна появляются и перемещаются по диску Солнца. Наблюдая это движение, астрономы заключили, что наше светило оборачивается вокруг своей оси. Так как Солнце не имеет твердой основы, различные области вращаются с разной скоростью. Области экватора проходят полный круг примерно за 24 дня, в то время как вращение полярных может занять более 30 дней (чтобы сделать оборот).

Что такое фотосфера?

Фотосфера также является источником солнечных вспышек: языки пламени, которые простираются сотни тысяч миль над поверхностью Солнца. Солнечные вспышки производят всплески рентгеновского, ультрафиолетового, электромагнитного излучения и радиоволн. Источником рентгеновского и радиоизлучения является непосредственно солнечная корона.

Что такое хромосфера?

Зону, окружающую фотосферу, которая является внешней оболочкой Солнца, называют хромосферой. Узкая область отделяет корону от хромосферы. Температура поднимается резко в переходной области, от нескольких тысяч градусов в хромосфере до более чем миллиона градусов в короне. Хромосфера излучает красноватое свечение, как от сгорания перегретого водорода. Но красный обод можно увидеть только во время затмения. В другое время свет от хромосферы, как правило, слишком слабый, чтобы увидеть его на фоне яркой фотосферы. Плотность плазмы падает быстро, через область перехода движется вверх от хромосферы к короне.

Что такое солнечная корона? Описание

Астрономы неустанно проводят исследования загадки, которую таит в себе солнечная корона. Что она из себя представляет?

Это атмосфера Солнца или его внешний слой. Такое название дали потому, что его внешний вид становится очевидным, когда происходит полное солнечное затмение. Частицы от короны простираются далеко в космос и, по сути, достигают орбиты Земли. Форма в основном определяется магнитным полем. Свободные электроны в коронном движении вдоль силовых линий магнитных полей образуют множество различных структур. Формы, которые наблюдаются в короне над солнечными пятнами, часто имеют подковообразные очертания, что еще раз подтверждает, что они следуют по линиям магнитного поля. С вершины таких «арок» длинные растяжки могут распространяться, на расстоянии диаметра Солнца или даже больше, как будто какой-то процесс вытягивает материал от верхушки арок в пространство. В этом задействован солнечный ветер, который попадает наружу через нашу солнечную систему. Астрономы назвали такие явления «шлем серпантин» из-за их сходства с зубчатыми шлемами, которые носили рыцари и использовали некоторые немецкие солдаты до 1918 г.

Из чего состоит корона?

Материал, из которого образуется солнечная корона, является чрезвычайно горячим, состоящим из разреженной плазмы. Температура внутри короны более миллиона градусов, на удивление, гораздо выше, чем температура на поверхности Солнца, которая составляет около 5500 °C. Давление и плотность короны, намного ниже, чем в атмосфере Земли.

Наблюдая видимый спектр солнечной короны, были обнаружены яркие эмиссионные линии на длинах волн, которые не соответствуют известным материалам. В связи с этим, астрономы предположили существование «корония» в качестве основного газа в короне. Истинная природа этого явления оставалась тайной, пока не обнаружили, что корональные газы перегреты выше 1.000.000 °C. При наличии такой высокой температуры два доминирующих элемента — водород и гелий — абсолютно лишены своих электронов. Даже незначительные вещества, такие как углерод, азот и кислород разделись до голых ядер. Только более тяжелые составляющие (железо и кальций) способны сохранить некоторые из своих электронов под воздействием таких температур. Излучение из этих высокоионизованных элементов, которые образуют спектральные линии, до недавних времен оставались загадочными для ранних астрономов.

Яркость и интересные факты

Солнечная поверхность слишком яркая и, как правило, нашему зрению недоступна ее солнечная атмосфера, корона Солнца тоже не видна невооруженным глазом. Внешний слой атмосферы очень тонкий и слабый, поэтому его можно увидеть только с Земли в то время когда происходит солнечное затмение или при помощи специального телескопа-коронографа, который имитирует затмение, покрывая яркий солнечный диск. Некоторые коронографы используют наземные телескопы, другие проводятся на спутниках.

Яркость солнечной короны в рентгеновских лучах происходит из-за его огромной температуры. С другой стороны, солнечная фотосфера излучает очень мало рентгеновских лучей. Это позволяет просматривать корону по диску Солнца, когда мы наблюдаем его в рентгеновских лучах. Для этого используется специальная оптика, которая позволяет видеть рентгеновские лучи. В начале 70-х годов первая космическая станция США Скайлэб использовала рентгеновский телескоп, при помощи которого были отчетливо видны солнечная корона и солнечные пятна или дыры впервые. В течение последнего десятилетия было предоставлено огромное количество информации и изображений на короне Солнца. При помощи спутников солнечная корона становится более доступной для проведения новых и интересных наблюдений Солнца, его особенностей и динамичного характера.

Температура Солнца

Хотя внутренняя структура солнечного ядра скрыта от прямых наблюдений, можно сделать вывод, с использованием различных моделей, что максимальная температура внутри нашей звезды составляет около 16 миллионов градусов (по Цельсию). Фотосфера — видимая поверхность Солнца — имеет температуру около 6000 градусов по Цельсию, однако она увеличивается очень резко от 6000 градусов до нескольких миллионов градусов в короне, в районе 500 километров над фотосферой.

Солнце горячее на внутренней стороне, чем на внешней стороне. Тем не менее, наружная атмосфера Солнца, короны, действительно горячее, чем фотосферы.

В конце тридцатых годов Гротриан (1939) и Эдлен обнаружили, что странные спектральные линии, наблюдаемые в спектре солнечной короны, излучаются элементами, такими как железо (Fe), кальций (Са) и никель (Ni) в очень высоких стадиях ионизации. Они пришли к выводу, что корональный газ сильно нагревается с температурой более 1 миллиона градусов.

Вопрос о том, почему солнечная корона настолько горяча, остается одной из самых захватывающих головоломок астрономии за последние 60 лет. Однозначного ответа на этот вопрос пока нет.

Хотя солнечная корона несоизмеримо горяча, она также имеет очень низкую плотность. Таким образом, лишь небольшая часть от общего солнечного излучения требуется для подпитки короны. Суммарная мощность, излучаемая в рентгеновских лучах, составляет лишь около одной миллионной полной светимости Солнца. Важный вопрос заключается в том, как транспортируется энергия до короны и какой механизм отвечает за транспорт.

Механизмы питания солнечной короны

На протяжении многих лет было предложено несколько различных механизмов питания короны:

Быстрые и медленные магнито-акустические волны тел.

Альфвеновские тела волны.

Медленная и быстрая магнито-акустические поверхностные волны.

Ток (или магнитное поле) — рассеивание.

Потоки частиц и магнитного потока.

Эти механизмы были проверены как теоретически, так и экспериментально и на сегодняшний день только акустические волны были исключены.

Пока что еще не изучено, где заканчивается верхняя граница короны. Земля и другие планеты Солнечной системы располагаются внутри короны. Оптическое излучение короны наблюдается на 10—20 радиусов Солнца (десятки миллионов километров) и объединяется с явлением зодиакального света.

Магнитный ковер Солнечной короны

В последнее время «магнитный ковер» был связан с головоломкой коронального отопления.

Наблюдения с высоким пространственным разрешением показывают, что поверхность Солнца покрыта слабыми магнитными полями, сосредоточенными на небольших участках противоположной полярности (магнит ковра). Эти магнитные концентрации, как полагают, являются основными точками отдельных магнитных трубок, несущих электрический ток.

Недавние наблюдения этого «магнитного ковра» показывают интересную динамику: фотосферные магнитные поля постоянно перемещаются, взаимодействуют друг с другом, рассеиваются и выходят на очень короткий период времени. Магнитное пересоединение между магнитным полем противоположной полярности может изменить топологию поля и выпустить магнитную энергию. Процесс переподключения также приведет к рассеиванию электрических токов, которые преобразуют электрическую энергию в тепло.

Это общее представление о том, как магнитный ковер может быть вовлечен в корональный нагрев. Однако утверждать, что «магнитный ковер» в конечном счете решает проблему нагрева короны нельзя, так как количественная модель процесса еще не предложена.

Может ли Солнце погаснуть?

Солнечная система настолько сложна и неизведанна, что сенсационные заявления, такие как: «Солнце скоро погаснет» или, наоборот, «Температура Солнца повышается и скоро жизнь на Земле станет невозможной» звучат по меньшей мере нелепо. Кто может делать такие прогнозы, в точности не зная, какие механизмы заложены в основу этой таинственной звезды?!

Источник

Солнечная корона

В этой статье не хватает ссылок на источники информации.

Солнечная корона — внешние слои атмосферы Солнца, начинающиеся выше тонкого переходного слоя над хромосферой, в котором температура возрастает в 100 раз [1] .

Содержание

Описание

Верхняя граница короны Солнца до сих пор не установлена, на сегодняшний день ясно, что корона продолжается, по крайней мере, до границ Солнечной системы. Земля, так же, как и другие планеты, находятся внутри короны. При наблюдениях из космоса корона прослеживается на десятки градусов от Солнца и сливается с явлением зодиакального света.

Температура короны — порядка миллиона кельвинов. Причем от хромосферы она повышается до двух миллионов на расстоянии порядка 70000 км от видимой поверхности Солнца, а затем начинает убывать, достигая у Земли ста тысяч кельвинов [1] .

Излучение солнечной короны

Интегральный блеск короны составляет от 0,8·10 −6 до 1,3·10 −6 часть блеска Солнца. Поэтому она не видна вне затмений или без технологических ухищрений. Для наблюдения Солнечной короны вне затмений используют внезатменный коронограф.

Излучение короны в основном приходится на далёкий ультрафиолетовый и рентгеновский диапазоны [1] , непропускаемые земной атмосферой, поэтому очень большое значение имеет изучение солнечной короны с помощью космических аппаратов.

Излучение в видимом диапазоне

Видимый спектр солнечной короны состоит из трех различных составляющих, названных L, K и F компонентами (или, соответственно, L-корона, K-корона и F-корона; еще одно название L-компоненты — E-корона [1] ). K-компонента — непрерывный спектр короны. На его фоне до высоты 9’÷10′ от видимого края Солнца видна эмиссионная L-компонента. Начиная с высоты около 3′ (угловой диаметр Солнца — около 30′) и выше виден фраунгоферов спектр, такой же как и спектр фотосферы. Он составляет F-компоненту солнечной короны. На высоте 20′ F-компонента доминирует в спектре короны. Высота 9’÷10′ принимается за границу, отделяющую внутреннюю корону от внешней.

При длительных наблюдениях с внезатменным коронографом L-короны было установлено, что переменность изофот происходит примерно за четыре недели, что указывает на то, что корона в целом вращается так же, как и всё Солнце.

K-составляющая короны появляется при томсоновском рассеянии солнечного излучения на свободных электронах. В непрерывном спектре были обнаружены чрезвычайно сильно размытые (до 100Å) линии H и K Ca II, что указывает на чрезвычайно большую тепловую скорость излучающих частиц (до 7500 км/с). Электроны приобретают такие скорости при температуре порядка 1,5 млн. К. В пользу того, что K-спектр принадлежит электронам, свидетельствует тот факт, что излучение внутренней короны сильно поляризовано, что и предсказывается теорией для томсоновского рассеяния.

Наблюдение эмиссионных линий L-короны также подтверждает предположение о высокой температуре в ней. Этот спектр долго оставался загадкой для астрономов, поскольку имеющиеся в нем сильные линии не воспроизводились в лабораторных опытах ни с одним из известных веществ. Долгое время этот эмиссионный спектр приписывался веществу коронию, а сами линии и по сей день называют корональными. Корональный спектр был полностью дешифрован шведским физиком Эдленом, который показал, что эти линии принадлежат многократно ионизированным атомам металлов (Fe X, Fe XI, Fe XIII, Ca XV, Ni XIII, Ni XV, Ni XVI и др.). Причем, все эти линии являются запрещенными и для их излучения необходимы экстремально низкие плотности вещества, недостижимые в земных лабораториях. Для излучения большинства линий необходима температура около 2,5 млн град. Особого внимания требует линия 5694,42Å Ca XV требующая температуры 6,3 млн градусов. Линия эта сильно переменная и вероятно проявляется только в местах короны, связанных с активными областями.

F-спектр короны формируется благодаря рассеянию солнечного излучения на частичках межпланетной пыли. В непосредственной близости к Солнцу пыль существовать не может, поэтому F-корона начинает проявлять себя на некотором отдалении от солнца.

Радиоизлучение

Солнечная корона является источником сильного радиоизлучения. То, что Солнце излучает радиоволны стало известно в 1942—1943 гг., но то, что источником является корона стало известно пять лет спустя во время солнечного затмения. В радиодиапазоне солнечное затмение началось гораздо раньше и закончилось гораздо позже, чем в видимом. При этом во время полной фазы затмения радиоизлучение не сводилось к нулю. Солнечное радиоизлучение состоит из двух компонент: постоянной и спорадической. Постоянный компонент формируется свободно-свободными переходами электронов в электрическом поле ионов. Спорадический компонент связан с активными образованиями на Солнце.

Рентгеновское излучение

Излучение Солнца с длиной волны менее 20 нанометров, полностью исходит из короны [1] . Это означает, что, например, на распространенных снимках Солнца на длинах волн 17,1 нм (171 Å), 19,3 нм (193 Å), 19,5 нм (195 Å), видна исключительно солнечная корона с её элементами, а хромосфера и фотосфера — не видны. Две корональные дыры, почти всегда существующие у северного и южного полюсов Солнца, а также другие, временно появляющиеся на его видимой поверхности, практически совсем не испускают рентгеновское излучение. Этого нельзя сказать о ярких точках на видимой поверхности Солнца, видимых в рентгеновском диапазоне и обладающих сильным магнитным полем, которых в день образуется больше тысячи. Время существования каждой из них — несколько часов. Число их возрастает при спокойном Солнце и уменьшается при активном [1] .

Элементы структуры

Основные структуры, наблюдаемые в короне — корональные дыры, корональные конденсации, корональные арки, корональные петли, лучи, перья, опахала,шлемы, яркие точки [1] . Корональные дыры являются источниками особенно сильного солнечного ветра [2] . Корональные арки представляют из себя петлю или систему петель магнитного поля с плазмой повышенной плотности. В солнечной короне нередко происходят масштабные явления — корональные выбросы массы.

Во время затмений при наблюдениях в белом свете корона видна как лучистая структура, форма и структура которой зависит от фазы солнечного цикла. В эпоху максимума солнечных пятен она имеет сравнительно округлую форму [1] . Прямые и направленные вдоль радиуса Солнца лучи короны наблюдаются как у солнечного экватора, так и в полярных областях. Когда же пятен мало, корональные лучи образуются лишь в экваториальных и средних широтах. Форма короны становится вытянутой [1] . У полюсов появляются характерные короткие лучи, так называемые полярные щёточки [1] . При этом общая яркость короны уменьшается.

Изменения солнечной короны в солнечном цикле обнаружил в 1897 году пулковский астроном Алексей Павлович Ганский.

Проблема нагрева солнечной короны

Проблема нагрева солнечной короны остаётся нерешенной. Существует много предположений относительно необычно высокой температуры в короне по сравнению с хромосферой и фотосферой. Известно, что энергия приходит из нижележащих слоёв, включающих, в частности, фотосферу и хромосферу [1] . Вот только некоторые из элементов, возможно, участвующих в нагреве короны: магнитозвуковые и альфвеновские волны, магнитное пересоединение, микровспышки (англ. Nanoflares ) в короне [1] .

Возможно, механизм нагрева короны тот же, что и для хромосферы. Поднимающиеся из глубины Солнца конвективные ячейки, проявляющиеся в фотосфере в виде грануляции, приводят к локальному нарушению равновесия в газе, которое приводит к распространению акустических волн, движущихся в различных направлениях. При этом хаотическое изменение плотности, температуры и скорости вещества, в котором распространяются эти волны, приводит к тому, что меняется скорость, частота и амплитуда акустических волн, причем изменения могут быть столь высокими, что движение газа становится сверхзвуковым. Возникают ударные волны, диссипация которых и приводит к нагреву газа.

Летом 2011 года была опубликована научная работа в которой сообщалось об обнаружении альфвеновских волн нужной амплитуды для разогрева короны до наблюдаемых температур. [3]

См. также

Примечания

1. ↑ 123456789101112 Солнечная корона // Физическая энциклопедия / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М .: Большая Российская энциклопедия, 1994. — Т. 4. Пойнтинга — Робертсона — Стримеры. — С. 579-580. — 704 с. — ISBN 5852700878
2. ↑ Солнечный ветер // Физическая энциклопедия / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М .: Большая Российская энциклопедия, 1994. — Т. 4. Пойнтинга — Робертсона — Стримеры. — С. 586-588. — 704 с. — ISBN 5852700878
3. ↑«Уточнён механизм нагрева солнечной короны», Компьюлента, 29 июля 2011 года

Литература

• фотографии короны Солнца — ежедневные изображения
• солнечная корона — энциклопедия Солнца

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое «Солнечная корона» в других словарях:

СОЛНЕЧНАЯ КОРОНА — внешняя, наиболее горячая и разреженная частьатмосферы Солнца, простирающаяся до Земли и далее. Она отделенаот хромосферы тонким переходным слоем, в к ром темп pa резко возрастаетот хромосферных ( 104 К) до корональных ( 106 К) значений. Темп pa… … Физическая энциклопедия

СОЛНЕЧНАЯ КОРОНА — внешняя часть солнечной атмосферы, состоит из горячей (1 2 млн. К) разреженной высокоионизованной плазмы. Прослеживается до расстояний в несколько десятков радиусов Солнца и постепенно рассеивается в межпланетном пространстве (см. Солнечный… … Большой Энциклопедический словарь

солнечная корона — внешняя часть солнечной атмосферы, состоит из горячей (1 2 млн. К) разреженной высокоионизованной плазмы. Прослеживается до расстояний в несколько десятков радиусов Солнца и постепенно рассеивается в межпланетном пространстве (см. Солнечный… … Энциклопедический словарь

солнечная корона — Saulės vainikas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. corona of the Sun; solar corona vok. Sonnenkorona, f rus. солнечная корона, f pranc. couronne du Soleil, f; couronne solaire, f … Fizikos terminų žodynas

Солнечная корона — внешняя, наиболее протяжённая оболочка Солнца (См. Солнце) (илл. см. при ст. Затмения). Во время полных солнечных затмений С. к. прослеживается до расстояний в несколько диаметров Солнца. В коротковолновой части спектра (λ … Большая советская энциклопедия

Солнечная корона — внешняя часть солнечной атмосферы, характеризующаяся малой яркостью и аномально высокой температурой корональной плазмы. Регистрация излучения солнечной короны возможна либо во время полных солнечных затмений, либо при помощи специальных… … Астрономический словарь

Корона солнечная — Солнечная корона, запечатленная во время солнечного затмения 1999 года Зависимость относительной яркости составляющих Солнечной короны от расстояния до края диска Солнечная корона внешние слои атмосферы Солнца, которые начинаются над хромосферой … Википедия

КОРОНА — (лат. corona т. е. венец). 1) венец, возлагаемый государями и государынями при венчании на царство. 2) знак отличия монархов во всех новейших государствах. 3) в переносном смысле: вообще правительство, царская власть. 4) два созвездия, то же, что … Словарь иностранных слов русского языка

Солнечная — топоним: Солнечная деревня в Альменевском районе Курганской области. Солнечная деревня в Боровичском районе Новгородской области. Солнечная деревня в Ярцевском районе Смоленской области. Солнечная железнодорожная станция Киевского направления… … Википедия

КОРОНА — КОРОНА, короны, жен. (лат. corona). 1. Металлический головной убор с драгоценными украшениями, являющийся знаком монархической власти. Императорская корона. Царская корона. || Изображение этого предмета на гербах царских, дворянских и т.п.… … Толковый словарь Ушакова

Источник