Солнечная активность

Солнечная активность

Время от времени в солнечной атмосфере появляются так называемые активные области, количество которых регулярно повторяется с периодом в среднем около 11 лет.

Наиболее существенным проявлением актив­ной области являются наблюдаемые в фото­сфере солнечные пятна. Они возникают в виде маленьких черных точек (пор). За несколько дней поры развиваются в крупные темные обра­зования. Обычно пятно окружено менее тем­ной полутенью, состоящей из радиально вытянутых прожилок. Оно кажется как бы «дыркой» на поверхности Солнца, такой боль­шой, что в нее свободно можно закинуть «мячик» размером с Землю.

Если наблюдать Солнце изо дня в день, то по перемещению пятен можно убедиться, что оно вращается вокруг своей оси и примерно через 27 дней то или иное пятно снова проходит через центральный меридиан. Интересно, что на разных широтах скорость вращения Солнца различна: вблизи экватора вращение быстрее, а у полюсов оно медленнее.

За некоторое время до возникновения пятен на небольшом участке фотосферы появляется яркая область. По форме она напоминает силь­но размазанную лужу причудливых очертаний с бесчисленными прожилками и яркими точ­ками. Эти яркие области называются факелами. Они на несколько сотен градусов горячее фото­сферы. Атмосфера над факелами также горячее и несколько плотнее. Факелы всегда окру­жают пятна.

По мере разрастания факела в активной области постепенно усиливается магнитное поле, особенно на некотором малом участке, где в дальнейшем может образоваться пятно. Такие пятна обладают сильным магнитным полем, останавливающим всякие движения и тече­ния ионизованного газа, от чего в области пятна под фотосферой останавливаются конвек­тивные движения и тем самым прекращается дополнительный перенос энергии из более глу­боких слоев наружу. Поэтому температура пятна оказывается примерно на 1000° ниже, чем в окружающей фотосфере, на фоне которой оно кажется темным. Появление факела также объясняется магнитным полем. Когда оно еще слабое и неспособно остановить конвекцию, тормозится только беспорядочный характер движений поднимающихся струй газа в кон­вективной зоне. Поэтому в факеле горячим газам легче подняться из глубины, вследствие чего он кажется ярче окружающей его фотосферы.

В хромосфере и короне над активной обла­стью наблюдается много интереснейших явле­ний. К ним относятся хромосферные вспышки и протуберанцы.

Вспышки — один из самых быстрых процес­сов на Солнце. На фотографии, помещенной справа, видно, как менялось такое явление в течение 25 минут. Обычно вспышка начинается с того, что за несколько минут яркость неко­торой точки активной области сильно воз­растает. Бывали даже такие сильные вспышки, которые по яркости превышали ослепительную фотосферу. После возгорания несколько десят­ков минут длится постепенное ослабление све­чения, вплоть до исходного состояния. Вспыш­ки возникают вследствие особых изменений магнитных полей, приводящих к внезапному сжатию вещества хромосферы. Происходит нечто подобное взрыву, в результате которого образуется направленный поток очень быстрых заряженных частиц и космических лучей. Этот поток, проходя через корону, увлекает с собой частицы плазмы. Как струны скрипки, колебле­мые гигантским смычком, эти частицы приходят в колебание и испускают при этом радиоволны.

Небольшая область, занятая вспышкой (всего лишь несколько сотен тысяч квадратных кило­метров), создает очень мощное излучение. Оно состоит из рентгеновских, ультрафиолетовых и видимых лучей, радиоволн, быстро движущих­ся частиц (корпускул) и космических лучей. Все виды этого излучения оказывают сильное воздействие на явления, происходящие в зем­ной атмосфере.

Ультрафиолетовые и рентгеновские лучи быстрее всего достигают Земли, прежде всего ее ионосферы — верхних, ионизированных слоев атмосферы. От состояния земной ионосферы зависит распространение радиоволн и слыши­мость радиопередач. Под воздействием солнеч­ных ультрафиолетовых и рентгеновских лучей увеличивается ионизация ионосферы. Вслед­ствие этого в нижних ее слоях начинают сильно поглощаться короткие радиоволны. Из-за этого Ионосферные слои отража­ют короткие радиоволны и поглощают их частично происходит замирание слышимости радиопере­дач на коротких волнах. Одновременно ионо­сфера приобретает способность лучше отражать длинные радиоволны. Поэтому во время вспыш­ки на Солнце можно обнаружить внезапное усиление слышимости далекой радиостанции, работающей на длинной волне.

Поток частиц (корпускул) достигает Земли примерно только через сутки после того, как на Солнце произошла вспышка. «Проди­раясь» через солнечную корону, корпускуляр­ный поток вытягивает ее вещество в длинные, характерные для ее структуры лучи.

Вблизи Земли поток корпускул встречается с магнитным полем Земли, которое не пропускает заряженных частиц. Однако трудно остановить частицы, мчащиеся со скоростью, всего лишь в несколько сот раз меньшей скорости света. Они прорывают преграду и как бы вдавливают магнитные силовые линии, окружающие земной шар. От этого на Зем­ле происходит так называемая магнитная буря, заключающаяся в быстрых и непра­вильных изменениях магнитного поля. Во вре­мя магнитных бурь стрелка компаса совершает беспорядочные колебания и пользоваться этим прибором становится совершенно невозможно.

Подходя к Земле, поток солнечных частиц врывается в окружающие Землю слои очень быстрых заряженных частиц, образующих так называемые радиационные пояса. Пройдя эти пояса, некоторые частицы прорываются глубже в верхние слои атмосферы и вызывают очень красивые свечения воздуха, наблюдаемые боль­шей частью в полярных широтах Земли. Эти переливающиеся различными цветами радуги свечения, то принимающие вид лучей, то как бы висящие подобно занавесям, называются полярными сияниями. Таким образом, вспыш­ки на Солнце приводят к важным последствиям и тесно связаны с различными явлениями, про­исходящими на Земле. На цветном рисунке  схематически изображено воздей­ствие на Землю солнечных явлений, сопровож­дающих вспышку.

В короне над активной областью также про­исходят грандиозные явления. Порой вещество короны начинает ярко светиться и можно ви­деть, как его потоки устремляются в хромосферу. Эти гигантские облака раскаленных газов, в десятки раз превышающие земной шар, назы­ваются протуберанцами. Протуберанцы пора­жают бесконечным разнообразием своих форм, богатой структурой, сложными движениями отдельных узлов и внезапными изменениями, которые сменяются длительными периодами спокойного существования. На вклейке при­ведены фотографии последовательных стадий развития одного из больших протуберанцев.

Протуберанцы холоднее и плотнее окружаю­щей их короны и обладают примерно такой же температурой, как и хромосфера.

На движение и возникновение протуберан­цев, как и на другие активные образования в солнечной атмосфере, сильное влияние оказы­вают магнитные поля. По-видимому, эти поля являются основной причиной всех активных явлений, происходящих в солнечной атмосфере.

С магнитными полями связана также перио­дичность солнечной активности — пожалуй, наиболее интересная из всех особенностей сол­нечных явлений. Эту периодичность можно проследить по всем явлениям, но особенно легко ее заметить, если день за днем под­считывать количество имеющихся на Солнце пятен. Период, когда пятен совсем нет, назы­вается минимумом. Вскоре после минимума пятна начинают появляться на большом рас­стоянии от солнечного экватора. Потом посте­пенно их число увеличивается и они возникают все ближе и ближе к экватору. Через 3—4 года наступает максимум солнечных пятен, отличаю­щийся наибольшим количеством активных образований на Солнце. Затем солнечная актив­ность постепенно спадает, и примерно через 11 лет снова наступает минимум.

Периодичность солнечной активности пока еще остается увлекательной загадкой Солнца. Только в последние годы удалось приблизиться к ее решению. По-видимому, причина солнеч­ной активности связана со сложным взаимодей­ствием между ионизованным веществом Солнца и его общим магнитным полем. Результат этого взаимодействия — периодическое усиление маг­нитных полей.

• СОЛНЦЕ
• Спокойное Солнце     Намного ли больше света дает Земле Солнце по сравнению с Луной и Сириусом?
• Солнечная активность
• Солнечные и лунные затмения