Фізика Сонця. Частина друга.

Сонце

Важко назвати інше явище на Сонці, яке мало б для геофізики настільки ж велике значення, як хромосферні спалахи. Раптові спалахи світла, добре видимі в спектральних лініях водню, що тривають всього десять-двадцять хвилин, були добре відомі астрономам ще століття тому. Але справжня природа цих дивних явищ, які іноді захоплюють на Сонці площу в мільярди квадратних кілометрів, залишалася загадкою. Було тільки відомо, що спалахи бувають на різній висоті над рівнем фотосфери і що одночасно зі спалахом із Сонця виривається стовп розпечених газів, так званий протуберанець, – викид, який зі швидкістю, іноді доходить до сотень кілометрів на секунду, злітає вгору і потім, слідуючи по тому ж шляху, падає назад, у фотосферу.

Прямий зв’язок між спалахами на Сонці і магнітними бурями та полярними сяйвами на Землі показав, що спалахи є джерелами потоків заряджених частинок – сонячних корпускул. Магнітні бурі і полярні сяйва відбуваються на Землі приблизно через 30 годин після спалаху. Це означає, що корпускули рухаються до Землі зі швидкістю, трохи перевищуючи тисячу кілометрів на секунду. Підходячи до Землі, потоки корпускул відхиляються убік магнітних полюсів. Тому полярні сяйва найчастіше відбуваються над районами, близькими до магнітних полюсів Землі, хоча іноді вони бувають видні і на середніх широтах.

Крім потоку корпускул, з спалахів викидаються так звані частинки космічних променів. Ці частки, що рухаються зі швидкостями, близькими до швидкості світла, залишають Сонце трохи пізніше часу максимуму спалаху. Коли ці частинки досягають Землі, то рівень космічного випромінювання значно підвищується. Це було виявлено вперше під час хромосферного спалаху 28 лютого 1942 року.

Одночасно з появою спалаху на Сонці різко посилюється іонізація газу у верхніх шарах атмосфери (в іоносфері) Землі. При цьому погіршуються умови для відбиття від іоносфери і радіохвиль, звичайно використовуваних для радіопередач. Часто радіозв’язок на великих відстанях повністю переривається. Це явище називається ефектом Деллінджера (по імені вченого, який вперше відкрив його).

До недавнього часу вважалося, що підвищена під час спалахів іонізація газів в іоносфері викликається ультрафіолетовим випромінюванням спалахів. Однак спеціальні вимірювання, вироблені останнім часом за допомогою геофізичних ракет, які запускалися в іоносферу, переконують нас у тому, що головною причиною цього явища служить не ультрафіолетове, а рентгенівське випромінювання спалахів. Що стосується ультрафіолетового випромінювання, то воно, безсумнівно, теж збільшується під час спалахів, хоча і не настільки сильно, як вважалося до сих пір.

Отже, спалахи являють собою загадкові процеси на Сонці, під час яких утворюється космічне і корпускулярне випромінювання частинок, рентгенівська і ультрафіолетова жорстка радіація. Якоюсь мірою спалахи можна уподібнити вибухам атомних і водневих бомб, під час яких утворюються як жорстка радіація, так і потоки швидких частинок. Тому іноді спалахи називають вибухами на Сонці.

Що ж являють собою спалаху? По спектрограмах спалахів вчені визначили, що в тих місцях, де яскраво світиться водень, температура порівняно невисока – близько 10 тисяч градусів, а в той же час щільність газу значна. У тих же місцях, де в спектрі з’являються лінії металів, щільність ще вище, ніж в зонах світіння водню. Там щільність майже така ж, як у фотосфері, а температура не перевищує 5 тисяч градусів.

Отже, там, де видно спалах, немає ніяких особливих умов, що сприяють утворенню потоків швидких частинок і рентгенівського випромінювання. І лише деяке посилення ультрафіолетового випромінювання Сонця виявилося можливим пояснити появою спалаху. Найбільш сильні лінії водню розташовані в невидимому ультрафіолетовому кінці спектра. Якщо яскраво світяться лінії водню в видимих променях, то тим більш потужним має бути його випромінювання в ультрафіолетовій ділянці спектра.

Разом з тим, однак, 10 травня 1951 року вперше вдалося спостерігати появу з спалаху потоку корпускул. Над спалахом піднявся великий шаблевидний протуберанець. Швидкість підйому його була винятково велика, вона становила 400 кілометрів в секунду. Всередині ж цього гігантського протуберанця з’явилася особливо яскрава область, яка кинулася вгору зі швидкістю 800 кілометрів на секунду. Безсумнівно, що ця область світилася тому, що там проривався крізь протуберанець потік швидких корпускул. У самому же спалаху нічого особливого не сталося.

Обставини стали ще більш загадковими, коли численними спостереженнями в США (обсерваторія Клаймакс) було доведено , що газ в хромосферних спалахах струмує вниз, у фотосферу, хоча область, зайнята спалахом, росте у висоту. Часто спалах приймає вигляд так званого петлеподібного протуберанця, у якому газ тече вниз по обом гілкам петлі. Цей процес триває протягом всього часу існування спалаху. Газ як би раптово з’являється з навколишнього спалаху простору і падає у фотосферу.

Звідки ж береться цей газ? У відповіді на це питання ми знаходимо і вирішення загадки спалахів.

ПРИРОДА СПАЛАХІВ

Спалах, як показують роботи Робертса, завжди оточена згущенням дуже гарячого газу – газу сонячної корони (або корональної конденсації). Температура у короні в середньому близька до мільйона градусів. В окремих місцях вона нижча і складає всього кілька сот тисяч градусів, в інших місцях – вище. У короні плавають і «холодні» утворення – протуберанці, температура в окремих частинах яких не перевищує 5000 градусів. Нещодавно в короні виявлені і дуже розріджені «холодні» хмари. Вони були помічені подружжям М. Н. і Р. С. Гнєвишевими на Гірської астрономічній станції поблизу Кисловодська.

У сильно розріджених хмарах газу водень іонізований і тому не може світитися. У атомів водню відірвані електрони, та позбавлені електронів протони не можуть поглинати і випромінювати світло. Інша справа – атоми гелію. Їх іонізувати надзвичайно важко. Лінії гелію можуть спостерігатися і спостерігаються в розрідженому газі. При появі цих ліній в короні Гнєвишева і були відкриті ці хмари розрідженого газу. Спектр «гарячих» хмар корони, мають часто вид струменів або згустків, в даний час досить добре вивчений завдяки працям шведського астрофізика Едлена і російського астрофізика І. С. Шкловського. По зміні ліній в спектрі «гарячої» корони можна судити про зміни в її температурі і щільності.

Над спалахами корона виявляється більш щільною і гарячою, ніж в інших місцях. При великих спалахах в спектрі корони часто з’являється характерна жовта лінія, що належить атомам кальцію, у яких відірвано чотирнадцять електронів. Такі іони можуть утворюватися лише при температурі в кілька мільйонів градусів.

У міру розвитку спалаху газ корони охолоджується і у вигляді « холодних» струменів стікає у фотосферу. Всі явище спалаху , таким чином, можна описати як процес швидкого стиснення та охолодження гарячого газу, що супроводжується появою ударних хвиль, як при звичайних вибухах.

Автор: В. Крат.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *