Физика Солнца. Часть третья.

Солнце

То, что характер погоды на обширных областях земной поверхности связан с солнечной активностью, было известно сравнительно давно. Успехи гелиофизики в изучении хромосферных вспышек позволили ученым более конкретно высказаться о влиянии на нашу погоду солнечной активности. Еще в двадцатых годах прошлого столетия известный русский геофизик В. Ю. Визе установил, что это явление приводит к усилению циклонов и антициклонов на Земле, которые в основном и определяют собой тип погоды. В одних областях земного шара их результатом может быть засуха, а в других, наоборот обильное выпадение дождей. Прямой связи между погодой в данном пункте Земли и солнечной активностью (пятнами, хромосферными вспышками и т. п.) нет. Ведь дождь идет не из солнечных пятен или вспышек, а из облаков, формирование и движение которых происходит в соответствии с законами динамической метеорологии. Солнечная активность может действовать только на всю земную атмосферу в целом, меняя, таким образом, уже характер воздушных течений и погоды.

Первый успех в построении теории влияния солнечных явлений на погоду был достигнут астрономом Б. М. Рубашевым из Пулковской обсерватории и геофизиком Л. Р. Ракиповой из Главной геофизической обсерватории. Ультрафиолетовое и рентгеновское излучение (жесткое излучение) хромосферных вспышек полностью поглощается ионосферой Земли. Такие потоки корпускул тормозятся и рассеиваются на высотах не ниже 100 километров над земной поверхностью. Однако ни жесткое излучение Солнца, ни корпускулы не проникают непосредственно в тропосферу (в прилегающий к Земле десятикилометровый слой воздуха), где разыгрываются явления погоды.

По расчетам Б. М. Рубашева, даже одни только корпускулярные потоки могут повысить температуру на высоте около 100 километров на сто градусов; менее значительное, но все еще заметное нагревание будет происходить и на несколько меньших высотах. Столь сильное изменение состояния газа ионосферы, согласно теоретическим исследованиям Л. Р. Ракиповой, должно, хотя и весьма слабо, сказываться на состоянии масс воздух уже в тропосфере, вызывая там небольшое изменение барометрического давления. Как ни мало это изменение давления, оно оказывается существенным главным образом для развития антициклонов. Именно на них в первую очередь и отражается действие хромосферных вспышек.

«КИПЯЩИЙ ВЕЧНО ОКЕАН»

Между вспышками и другими быстрыми изменениями на Солнце много общего. Фотосфера Солнца покрыта «огненной травой» — хромосферой. Хромосфера не сплошной слой газа, а множество мелких сгустков, обычно имеющих форму коротких волокон. Эти волокна находятся в быстром движении. Средняя скорость такого движения — около семи километров в секунду. Отдельные волокна выбрасываются вверх, в корону, со скоростями в десятки километров в секунду. Тогда их называют хромосферными спикулами.

Хромосферные волокна представляют собой очень разреженный газ, свечение которого происходит в отдельных спектральных линиях; как говорят, они имеют линейчатый спектр. Плотность газа в волокнах не превышает одной миллиардной плотности воды. Сплошной спектр при столь малой плотности газа образоваться не может. Поэтому хромосферу, так же как хромосферные вспышки, нужно фотографировать з свете отдельных спектральных линий. Наилучшие фотографии ее получаются с помощью интерференционно-поляризационных фильтров в красной линии водорода.

Сами хромосферные волокна неоднородны. Как показали в последние годы исследования астрономов Пулковской обсерватории, эти волокна состоят из еще более мелких элементов, толщина которых не превышает нескольких сотен километров. Увидеть их с Земли раздельно чрезвычайно трудно. Элементарные волоконца хромосферы могут иметь различную температуру: от 5 тысяч до 150 тысяч градусов и выше. Наиболее горячие из них близки по температуре к газу короны. Плотность газа в волоконцах может меняться в. тысячи и сотни тысяч раз. В отдельных случаях в хромосфере образуются плотные и сравнительно «молодые» сгустки газа, очень похожие на «холодные» сгустки в центре хромосферных вспышек.

На границе фотосферы и хромосферы располагаются солнечные факелы, плотные, состоящие из отдельных облачных «зерен» облака газа с температурой примерно на тысячу градусов более высокой, чем температура на границе фотосферы (5 тысяч градусов). Более разреженною верхнюю часть факелей, дающую только линейчатый спектр еще называют флоккулом. Во время максимума солнечной активности факелы иногда поднимаются довольно высоко в хромосферу и видны в виде ярких точек среди хромосферных волокон. Яркие «зерна» факелов очень недолговечны. Они существуют не более нескольких минут. Однако сами факелы при этом не могут долго оставаться на одном месте. Вместо исчезнувших «зёрен» почти на том же месте появляются новые. Между факельными «зернами» и слабыми хромосферными вспышками много общего. Слабые вспышки в изобилии происходят всёгда недалеко от факелов. Длятся они тоже всего несколько минут. Выбросы из таких вспышек ничем не отличаются от хромосферных спикул, а самые слабые вспышки могут быть легко спутаны с яркими «зернами» факелов.

Да и можно ли говорить о том, что их легко спутать? Не одно ли это и то же явление? Против такой гипотезы можно возразить только одно. Хромосферные спикулы наблюдаются над любым участком поверхности Солнца, и их трудно сопоставить со скоплениями факелов (факельными полями, или факельными площадками).

Какая-то часть общего потока наиболее медленных корпускул, выбрасываемых Солнцем, безусловно, идет к нам от факелов. Геофизики, изучающие земной магнетизм уже довольно давно, установили, что в изменениях напряженности геомагнитного поля легко прослеживается двадцатисемидневная периодичность. Двадцать семь дней — это примерно время одного оборота Солнца вокруг оси по отношению к Земле для участков поверхности Солнца, расположенных недалеко от экватора (чем ближе к полюсам, тем период обращения газовых масс фотосферы длиннее). Недавно Э. Р. Мустель и О. Н. Митропольская доказали, что из районов больших скоплений факелов идут к нам потоки сравнительно медленных корпускул, скорость которых не превышает нескольких сотен километров в секунду. Все факельные «зерна» выбрасываю такие потоки. Активность Солнца распространена по всей его поверхности. Группы пятен и окружающие их факельные поля являются лишь местами наибольшего усиления процессов. Вот, почему прав был М. В. Ломоносов, который писал о Солнце, что это «кипящий вечно океан». Дыхание бурь на этом океане (вспышки, факелы), долетает до Земли и отражается на явлениях природы.

ЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ НА СОЛНЦЕ

Уже сам факт возникновения при хромосферных вспышках частиц космического излучения свидетельствует о возможности кратковременных ядерных реакций, которые могут происходить под действием космических лучей даже в земной атмосфере. К тому же сам-процесс сжатия газа при вспышке, по мнению А. Б. Северного, может, создавать нагрев его небольших сгустков до температуры в 10-миллионов градусов. При такой температуре уже можно наблюдать термоядерные реакции, и прежде всего, по-видимому, реакцию превращения водорода в гелий. Первым продуктом столкновения двух протонов будет ядро тяжелого водорода — дейтерий. Сам дейтерий при столкновениях с ядрами гелия распадается, образуя ядра гелия и снова протоны…

В обычных условиях на Солнце мы не можем наблюдать заметного количества атомов тяжелого водорода, но во время вспышек появление дейтерия возможно. Правда, обосновать теоретически этот процесс крайне трудно ввиду быстрых изменений температуры во вспышке но как бы то ни было, а в последнее время А. Б. Северному все же удалось в спектрах хромосферных вспышек найти линии дейтерия.

Изучение ядерных реакций на Солнце еще только начинается, и можно думать, что в ближайшем будущем оно даст интересные результаты. Несомненно, что Солнце может и должно быть для ученых физической лабораторией, в которой хотя и нельзя ставить эксперименты по своему желанию, но они постоянно совершаются благодаря интенсивной солнечной активности, и прежде всего хромосферным вспышкам.

Автор: В. Крат.

P. S. О чем еще думают британские ученные: Подумалось, а ведь интересная, наверное работа, сидеть и изучать физику Солнца. Хотя мы считаем, что любая работа, будь-то работа в Ростове (найти ее можно на этом сайте), Лондоне, Питере, Париже или любом другом городе должна быть в первую очередь интересной.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *