Что мы можем наблюдать когда солнечный свет
Перейти к содержимому

Что мы можем наблюдать когда солнечный свет

  • автор:

Наблюдаем Солнце в полном спектре

Любители астрономии отождествляют себя с ночными созданиями, потому как именно ночью появляются звёзды. Но самая большая, яркая и самая близкая к нам звезда светит только днём – это наше Солнце. Оно купает нас в жизненно-необходимом тепле и свете и находится всего в восьми с половиной световых минутах. Свет же ближайшей звезды летит к нам больше чем четыре года. Астрономы могут многое узнать о далёких звёздах, изучая характеристики солнца. Для любителей же наблюдение Солнца – интересное и не напрягающее необходимостью превращается в «сову», развлечение.

Солнце, в отличии от остальных звёзд не является точечным источником света – его размер почти в пол градуса позволяет даже в небольшой телескоп разглядеть множество деталей и образований на поверхности. Но, из-за того что солнце находится так близко, наблюдать его можно только используя специальное оборудование. При наблюдении Солнца в обычную оптику – будь то телескоп, бинокль, подзорная труба, или даже фотоаппарат с длиннофокусным объективом, у вас есть 99,9% вероятность навсегда повредить или даже лишится зрения. Поэтому прежде чем пытаться посмотреть на светило, прочитайте данную статью.

Безопасность превыше всего!

При наблюдении Солнца соблюдайте все правила безопасности и будьте особенно внимательны. Энергия солнечного света, сфокусированного даже небольшой линзой, способна прожечь бумагу. Представьте, что случится с сетчаткой вашего глаза при наблюдении в 114 мм телескоп? Перманентная мгновенная слепота.

Так как же всё так посмотреть, что происходит на светиле и при этом не повредить здоровье? Астрономы используют два основных метода наблюдения.

Первый — с помощью экрана и телескопа небольшой апертуры – изображение Солнца проецируется из окуляра на белый экран, изменяя расстояние между экраном и окуляром, подбирается оптимальный размер и яркость изображения. Экран надо поместить в тень для повышения контраста изображения. Опасность возникает для оборудования – если случайно сфокусированный пучок света попадёт на трубку фокусёра или пластмассовую часть окуляра – он может её повредить. Проекция – отличный способ наблюдать Солнце в компании – можно рассмотреть крупные пятна, а также транзиты разных объектов – от самолётов и птиц, до Венеры, Меркурия, и конечно, Луны. Но различить небольшие детали и грануляцию поверхности Солнца, можно только используя полноапертурный солнечный фильтр.

Второй – фильтрация солнечного света, при которой отсекается 99% а иногда и больше, яркости Солнца, снижая мощность излучения до комфортного для наблюдений, уровня. Безопасные фильтры для светила устанавливаются перед главной линзой\зеркалом, полностью перекрывая апертуру, и надёжно фиксируется, чтобы случайный порыв ветра или неаккуратное движение, не сместили его. Не используйте фильтры поверхность которых имеет повреждения, пропускающие свет. Небольшая «помятость» и складки плёночного фильтра, не повлияют на качество изображения и безопасность наблюдений.

Никогда не устанавливаете плёночный фильтр между глазом и окуляром – энергия Солнца, многократно усиленная объективом, просто расплавит его. Некоторые производители телескопов, которые не волнуются за здоровье своих покупателей, а гонятся лишь за прибылью, продают в комплекте к телескопу маленький фильтр, который устанавливается перед окуляром, очень близко к точке фокуса. Такой фильтр прослужит очень не долго, из-за огромного количества тепла, которое он поглощает, и в скором времени начнёт разрушаться. Не хотел бы я в этот момент смотреть в окуляр…

Ещё одно предупреждение – всегда снимайте с телескопа искатель, или закрывайте его крышкой, когда наблюдаете Солнце, потому как даже 30-50мм апертуры искателя хватит чтобы повредить перекрестие, или пластмассовые части окуляра. И, естественно, никогда не пробуйте использовать его по прямому назначению – для поиска Солнца.

Вместо этого, попробуйте ориентироваться по тени от телескопа — найдите такое положение, при котором тень будет короче всего, в этом положении телескоп должен быть направлен на солнце – вставьте в фокусёр Ваш поисковый окуляр (32-40мм) чтобы убедится в этом.

Что можно увидеть?

Оба метода покажут вам большие солнечные пятна на поверхности Солнца, в его фотосфере, а также частичные и полные затмения. Это всё чего можно добиться от проекции, от телескопа любого диаметра. При использовании же полноапертурного фильтра, даже телескоп диаметром 70мм покажет больше – группы мелких пятен, грануляцию поверхности солнца, большие солнечные пятна будут показывать некоторые детали – тёмное центральное ядро, называемое умбра, и окружающая его менее тёмная область – пенумбра.

Положение и форма пятен не постоянна, поэтому каждый раз глядя в телескоп, вы будете видеть новую картину. Сейчас солнечная активность проходит через максимум одиннадцатилетнего цикла, новые пятна образуются, чуть ли не ежедневно. А ещё Солнце вращается вокруг своей оси за 3,5 недели, поэтому мы можем рассмотреть его со всех сторон.

Происхождение солнечных пятен до сих пор по большей части является загадкой. Всё что мы знаем, это то что их появление связано с магнитными аномалиями. Температура солнечных пятен на 1500 градусов Цельсия ниже, чем температура солнца. А тёмными они кажутся из-за контраста с окружением, хотя их собственная температура и яркость выше, чем у некоторых звёзд.

Шайдуров Андрей

Интересные факты о свете

Ежедневно люди сталкиваются со светом. И мало тех, кто задумывается, что существуют интересные факты, о которых должен знать каждый. Представляем Вашему вниманию неимоверно удивительные данные об искусственном и натуральном освещении.

Солнечный свет

Если на Солнце посмотреть из космоса, можно увидеть, что оно белое. Объяснить такое явление очень просто! В космических просторах его свет не рассеивается атмосферой Земли. Если же на Солнце посмотреть с Венеры, мы его вообще не сможем разглядеть, ведь ее атмосфера очень плотная.

Солнце и океан

Солнечные лучи способны проникать на глубину океана примерно на 80 метров. Если же оказаться на две тысячи метров глубже, можно заметить морского биолюминесцентного черта, заманивающего добычу с помощью своей светящейся плоти.

Солнце и энергия

Всего за 1 секунду Солнце излучает столько энергии, сколько хватит для обеспечения ею всего мира на миллион лет.

Лампа

В Калифорнии в пожарной части имеется лампа, непрерывно работающая с 1901 года. Именно этот экземпляр считается самым дорогим в мире. Лампа, возрастом более 100 лет, выполняет свое предназначение, приятно удивляя очевидцев.

Ниагарский водопад

Впервые Ниагарский водопад был подсвечен искусственным светом в 1879 году. По подсчетам специалистов освещение было равнозначно подсветке около 32000 свечей. В наше время подсветка столь удивительного места на планете равноценна освещению 250 миллионам свечей.

Радуга

Радуга – явление, которым можно любоваться бесконечно. Далеко не все знают, каким образом она появляется. При встрече капель воды со светом в воздухе, солнечные лучи преломляются и отражаются внутри капель, преломляются вновь и выходят из них. В результате мы можем увидеть неимоверно красивую радугу.

Иногда можно заметить двойную радугу. Такое явление происходит, если свет дважды отражается в каждой капле. Взглянув на двойную красавицу, можно заметить, что цвета во внешней радуге располагаются в обратном порядке.

Что мы знаем о Солнце

Самая детально изученная звезда – это наше Солнце. Оно весьма полезно для нас: без него не было бы жизни на Земле. Но что мы узнали про Солнце за всю историю его наблюдений?

Из предыдущей лекции мы знаем, что Солнце очень большое: по диаметру в 10 раз крупнее самой большой планеты нашей системы – Юпитера, и почти в 110 раз крупнее Земли. А по массе Солнце с Юпитером различаются почти в 10³ = 1000 раз, поскольку их плотность примерно одинаковая, около 1,5 г/см³ – это чуть больше, чем у морской воды, т. е. привычная для нас величина. Но надо понимать, что это среднее значение по всему объёму: на поверхности Солнца плотность газа намного меньше, а к центру она нарастает так, что становится в 20 раз больше, чем у железа.

Как смотреть на Солнце

Мы ощущаем Солнце благодаря его излучению. А какова его полная мощность? Если поместить Солнышко в точку фокуса гигантского космического рефлектора и тем самым сконцентрировать всю его световую мощь на Землю, то через 4 минуты все наши океаны не просто закипели бы, они бы полностью выкипели в космическое пространство. Представьте: всего 4 минуты – и нет больше воды на Земле, вот что такое солнечное излучение. А через 10 суток испарился бы весь земной шар.

Мощность энерговыделения Солнца

К счастью, на нас попадает не всё солнечное излучение, а его микроскопическая доля, поэтому Земля и жизнь на ней не сильно от него страдают. Но учтите: прямой солнечный свет очень опасен для зрения. Конечно, можно на мгновение глянуть – и сразу же отвести взгляд. Но лучше этого не делать. Даже если вы собираетесь наблюдать за солнечным затмением, то смотреть на него длительно без тёмных очков нельзя. И очки нужны не пляжные, а специальные, с очень плотной светозащитной плёнкой, которая примерно в тысячу раз ослабляет световой поток; в таком случае ваша сетчатка от наблюдения не пострадает.

Безопасное наблюдение Солнца сквозь специальные светозащитные очки. Волгоградский планетарий

А если вы решили наблюдать Солнце в телескоп, то запомните, что дело это крайне опасное. Телескоп собирает свет огромным объективом и весь его направляет в ваш глаз. Астрономы шутят, что на Солнце в телескоп можно посмотреть лишь дважды в жизни: один раз – правым глазом, а второй раз – левым. На мгновение глянул в окуляр – и всё, капут. Чтобы этого избежать, сделали специальный окуляр с зеркальцем, которое отбрасывает 99,99% света вбок, отводя его в ту часть обсерватории, где людей не должно быть. А в глаз попадает совсем чуть-чуть света, и тогда можно безопасно смотреть на солнечную поверхность.

Наблюдение в основной окуляр телескопа; справа от него расположен окуляр искателя

Но если вам когда-нибудь придётся подсесть к окуляру большого телескопа, учтите, что это не совсем безопасно: обратите внимание, что параллельно его оси имеется маленький телескопчик – своеобразный оптический прицел, называемый гидом или искателем, у которого свой окуляр. В школьные годы в такой телескоп я наблюдал Солнце в проекции на белом экране (это очень удобный и безопасный способ) и однажды забыл закрыть объектив искателя. Внезапно, почувствовав запах горелого, я догадался и моментально отпрыгнул от телескопа. А потом долго ходил в пальто с прожжённой на спине дырой. Так что даже небольшой телескоп, сфокусировав на вашей спине лучи Солнца, может сильно вам навредить.

Построение изображения Солнца

Проще всего наблюдать Солнце вообще без телескопа. Берёте маленький листочек бумаги или картонки, протыкаете в нём дырочку иголкой – и получившаяся камера-обскура даёт вам геометрически точный портрет Солнца. Люди таким способом наблюдают затмение, не рискуя.

Наблюдение солнечного затмения 20 марта 2015 г. на крыше ГАИШ МГУ с помощью небольшой зрительной трубы и проекционного экрана. Фото: В.Г. Сурдин

Если у вас есть небольшая подзорная труба без специальных светофильтров, то можно, удобно расположив у окуляра экран, спроецировать на него изображение. По мере того, как Луна «наползает» на Солнце, с экрана вы фотографируете фазы затмения безопасно для глаз.

Что видно на Солнце

Глядя на нашу родную звезду с Земли, мы видим хорошо оформленный круг фотосферы, можем измерить его диаметр. Присмотревшись, замечаем любопытный эффект потемнения к краю: в центре солнечный диск ярче, чем по краям. Это легко объяснимо: в середине наш взгляд протыкает солнечную атмосферу перпендикулярно и уходит вглубь, в горячие слои, вплоть до предела прозрачности, в то время как на видимом крае (его называют лимбом) луч зрения проходит только сквозь верхние слои атмосферы, а они более холодные и поэтому менее яркие.

Прошло всего пять дней – и тёмные пятна на диске Солнца заметно сдвинулись. 5 и 10 июня 1998 г. Credit: Big Bear Solar Observatory

Поверхность Солнца не столь однородна, как кажется на первый взгляд: на светлом фоне мы замечаем какие-то пятнышки. Причём если день ото дня фотографируем или зарисовываем Солнце, то отметим перемещение этих пятен. Делаем вывод, что, во-первых, Солнце вращается, а во-вторых, на Солнце не все области имеют одинаковую температуру: если обычная температура – около 6000 K, то пятна явно холоднее – до 4000 K, как показывают измерения. Вроде бы разница невелика, но вспомните, что лучеиспускательная способность пропорциональна 4-й степени температуры. Кроме того, спектр смещается из области видимого света в инфракрасный диапазон, а инфракрасные лучи хуже проходят сквозь земную атмосферу и хуже фиксируются фотоприемниками, поэтому пятна выглядят такими чёрными.

Земля в одном масштабе с пятнами на Солнце

Размер солнечных пятен невероятен. Бывают пятна в несколько раз больше земного шара. Пятна окружены яркой поверхностью фотосферы, где постоянно всплывают горячие потоки газа. На их фоне явно выделяются более холодные пятна, причём с градацией яркости: астрономы говорят, что у солнечного пятна есть «тень» (амбра) и «полутень» (пенамбра). Пятно стабильно, потому что мощное магнитное поле препятствует горизонтальному перемешиванию в нём газа. Частицы горячего газа ионизованы, по существу это плазма, которая в магнитном поле движется своеобразно: вдоль силовых линий может, а поперёк – нет, поэтому циркуляция вещества в поперечных направлениях заторможена.

Чёрное пятно на поверхности Солнца окружено тёмной оболочкой

Когда мы изучаем фотосферу Солнца с сильным увеличением, то и помимо пятен обнаруживаем много чего любопытного. Сейчас появилось новое поколение телескопов, в том числе и на спутниках, летающих за пределами атмосферы Земли, так что теперь мы можем наблюдать структуру поверхности очень детально. Оказывается, что даже спокойная, невозмущённая фотосфера не однородна, она вся состоит как бы из зёрнышек, гранул. Размер этих гранул – порядка угловой секунды, что соответствует примерно тысяче километров. Это гигантские потоки плазмы, которые с околозвуковой скоростью выныривают из недр Солнца, остывают и уходят вниз. А в пятнах происходит «водопад»: охлаждаясь, вещество вдоль силовых магнитных линий устремляется вниз, но снизу поток тепла подходит не такой интенсивный. Поэтому вещество охлаждается всё сильнее и сильнее и на контрасте с яркой поверхностью становится для телескопа тёмным, практически чёрным.

Как работает Солнце

Внутреннее строение Солнца мы себе представляем так: есть центральная часть, или ядро, в котором температура выше 5 млн градусов, а в самом его центре – примерно 15 млн. Это источник энергии, там идут термоядерные реакции, а выделяющаяся при этом энергия переносится наружу. В звёздах эффективно работают два механизма переноса.

Из внутренней, высокотемпературной части перенос энергии осуществляется в основном квантами излучения, фотонами. Вещество лежит слоями, практически не перемешиваясь, а кванты из ядра сквозь него диффундируют к более холодной поверхности. Квантов там много, плотность их отнюдь не маленькая, и продвигаются они очень медленно. Дело в том, что плазма настолько непрозрачна для света, что родившемуся в ядре электромагнитному кванту, который движется со скоростью света, чтобы выбраться на поверхность и улететь в открытое пространство, требуется порядка ста тысяч лет.

Внутреннее строение Солнца и схема переноса энергии: фотоны, рождающиеся в ядре, петляя по очень запутанной траектории во внутренней части, постепенно выбираются наружу. Кипение солнечной поверхности, вызванное конвективными движениями: расчёт по трёхмерной гидродинамической модели (справа)

На какой-то глубине плотность и температура квантов уменьшаются настолько, что они становятся не в состоянии обеспечить перенос всей энергии, которая выделяется в ядре. И тут в дело переноса энергии вступает уже конвекция, перемешивание вещества: горячие потоки газа всплывают, охлаждаются, становятся менее тёплыми и тонут. Как в кастрюльке, если воду подогреваем на плитке, она бурлит.

В природе есть и третий механизм переноса энергии – теплопроводность: в твёрдом теле молекулы колеблются и друг друга толкают, происходит кинетическая передача тепла. Этот процесс внутри Солнца тоже имеет место, но роли практически не играет. Однако есть звёзды, в которых теплопроводность является основным способом переноса, это белые карлики.

Современным телескопам на космических аппаратах не мешает атмосфера Земли, они намного детальнее показывают нам структуру поверхности Солнца, и иногда мы видим странные вещи: яркие точки на границах отдельных конвективных ячеек. Космические снимки получаются очень качественные, с высоким угловым разрешением. Раньше, всего лишь лет десять тому назад, в наземные телескопы мы не могли этого явления заметить. Теперь же мы понимаем, что бурление газа выносит не только горячие слои вещества, но вместе с ними и магнитное поле, «вмороженное» в потоки плазмы. В соседних ячейках с обеих сторон выходящие на поверхность потоки несут свои магнитные поля друг к другу. Встречаются два потока газа, на линии их соприкосновения магнитные силовые линии уплотняются, и плотность энергии магнитного поля, пропорциональная квадрату его напряжённости, нарастает. На изображениях, полученных при моделировании, и на прямых снимках Солнца видно, что на границе конвективных ячеек температура выше. Этот локальный разогрев происходит потому, что часть магнитной энергии переходит в тепловую энергию газа. На этом принципе основаны многие наземные приборы. Так, в некоторых термоядерных реакторах, которые сейчас конструируют, способом нагрева плазменного потока служит его «обжимание» магнитным полем, так называемый пинч-эффект.

10_Slide069-compress.jpg

Хотя космические телескопы, например, американский спутник «Солнечная динамическая обсерватория» (Solar Dynamic Observatory), действительно показывают нам намного более детальные изображения, но не это главное. Важнее то, что с помощью заатмосферных обсерваторий мы регистрируем гораздо больший спектральный диапазон: можно получить отдельно рентгеновский, ультрафиолетовый, инфракрасный портреты Солнца. Рассматривая последовательную серию этих фотографий, мы прежде всего замечаем, что площадь, занятая на диске Солнца пятнами, их количество и плотность меняются. Иногда их нет совсем или мало, а иногда их много и они большого размера. Это регулярное явление, открытое ещё в XVII веке, называют солнечной активностью, по сути это и есть активность процессов во внешнем слое Солнца, а пятна – её индикатор. Активность Солнца проявляется не только зримо, но и в его радиоизлучении, и в корпускулярном излучении, и в рентгеновском, которые тоже меняются год от года.

Слева: схема формирования конвективных ячеек Бенара. В поверхностных слоях Солнца энергия передаётся наружу благодаря перемешиванию вещества (внизу). При этом формируются конвективные ячейки подобно тем, что образуются в подогреваемой снизу вязкой жидкости (вверху слева). Циркуляцию вещества в этих ячейках наглядно демонстрирует численный расчёт по 3D гидродинамической модели конвекции Рэлея–Бенара (вверху справа)

Рядом с пятном можно различить светлые прожилки, их обычно называют факелами. Физикам это явление тоже должно быть понятно: горячая плазма не смогла прорваться в область пятна, магнитное поле её туда не пустило, но ей надо куда-то деваться – и она прорывается рядом. Такими факелами окружено каждое пятно, но по краям Солнца они выглядят более контрастно.

Справа: солнце в белом свете 5 июня 2012 г. Фото: Solar Dynamics Observatory, NASA. Слева: вокруг пятен на Солнце имеются светлые прожилки, особенно заметные ближе к лимбу. Фото сделано в видимом диапазоне 28 октября 2003 г. Credit: SOHO (ESA, NASA)

С начала XVII века, когда Галилей начал наблюдать Солнце, ведётся хронология солнечной активности. На графике, демонстрирующем изменение во времени числа пятен или их общей площади, довольно чётко соблюдается периодичность: примерно 11,5 лет отделяет каждый максимум солнечной активности от последующего, т.е. периоды активности можно прогнозировать. Это важно, потому что в эпоху высокой активности Солнце представляет опасность, особенно для космической техники: чаще возникают неполадки, плотнее становятся верхние слои земной атмосферы, и т.п.

Так менялось количество пятен на Солнце за последние 400 лет наблюдений. Кривая линия построена усреднением годовых данных за период солнечной активности

С середины XVII по начало XVIII века (в так называемый минимум Маундера) на Солнце вообще не отмечалось пятен, вспышек, мощных потоков газа, а на Земле это отозвалось малым ледниковым периодом. На старых голландских картинах изображали, что люди катались по каналам на коньках, в то время это было распространённой забавой. А попробуйте сейчас зимой поехать в Голландию: каналы не замерзают, а если иной раз и замерзнут на неделю, то никто на такой лёд не решится выйти.

Слева: солнце в линии H⍺ 8 декабря 2002 г. Фото: Big Bear Solar Observatory. Справа: солнце в линиях He II и Si XI (30,4 нм) 27 июня 2005 г. Фото: SOHO (ESA, NASA)

Когда мы фотографируем не в широком диапазоне излучения, а выделяем из всего спектра одну узкую спектральную линию, получаются довольно интересные портреты. Например, если наблюдать Солнце сквозь интерференционно-поляризационный фильтр, который пропускает свет только в окрестности линии Hα (соответствующей переходу электрона в атоме водорода со 3-го на 2-й энергетический уровень), то на фоне однородной поверхности солнечного диска видны яркие области, в которых водород интенсивно излучает, и тёмные – в которых он поглощает. Понятно, что яркие области более горячие. Но откуда берутся тёмные? Это взвиваются фонтаны газа, которые висят некоторое время над поверхностью Солнца, поддерживаемые магнитным полем. Их называют протуберанцами, это относительно холодные и плотные водородные облака, плавающие в разреженной и горячей солнечной атмосфере, и они частично поглощают свет, идущий с поверхности.

Эруптивный протуберанец на Солнце 29 сентября 2008 г. в линии ионизованного гелия. Фото: STEREO Project, NASA

И совсем фантастическим Солнце выглядит в отдельных линиях ультрафиолетового диапазона, но такие портреты получаются только со спутников: до поверхности Земли излучение длиной волны менее 300 нанометров не доходит. В белом свете Солнце кажется спокойным, но в линии излучения ионизованного железа та же самая поверхность выглядит совсем по-другому.

Слева: солнце в линии восьмикратно ионизованного железа Fe IX (17,1 нм) 9 апреля 2013 г. Справа: солнце в линиях He II (30,4 нм) и высокоионизованного железа. 30 марта 2010 г. Фото: Solar Dynamics Observatory, NASA

На синтетическом портрете, сложенном из нескольких спектральных линий, многое можно увидеть одновременно: тут и активные области, и выбросы-протуберанцы, и потоки газа в солнечной короне, и отдельные яркие точки, которых раньше не замечали вообще. Такие снимки рассказывают нам о том, как функционирует эта звезда на поверхности.

Особенно интересно получается, если делать снимки непрерывно и потом складывать из отдельных кадров «мувики». Так, один из старейших орбитальных телескопов, SOHO, уже 20 лет летает в космосе и несколько раз в час фотографирует Солнце через фильтр, пропускающий линии излучения водорода. Просматривая серии таких снимков, мы видим вспышки и протуберанцы в развитии, а также вращение звезды.

Структура магнитного поля в области солнечного пятна хорошо видна на снимке в линии H⍺. Фото: Solar-B (Hinode, JAXA/NASA/PPARC

Солнце вращается не особенно быстро: примерно за 27 суток оно делает один оборот вокруг своей оси. Но есть звёзды, которые оборачиваются за несколько часов. Причина медленного вращения Солнца в том, что в процессе формирования нашей Солнечной системы планеты «отобрали» у своей звезды момент импульса, так что полный момент Солнечной системы в основном принадлежит планетам и складывается из их орбитального движения, прежде всего – движения массивного Юпитера. Поэтому, если мы видим, что какая-то звезда быстро вращается, то планет у неё, скорее всего, нет.

Детальный снимок окрестности солнечного пятна, сделанный в области одной спектральной линии ионизованного железа, хорошо показывает структуру магнитного поля. Подобно тому, как насыпанные на картонку железные опилки при поднесении снизу магнита выстраиваются вдоль силовых линий магнитного поля, так же точно ориентируются и потоки плазмы вокруг пятен, представляющих собой магнитные полюса. Таким образом, мы можем непосредственно изучать магнитные поля и поведение газа в этих магнитных полях. Поля там неслабые, порядка тысячи гауссов. В принципе, можно и на Земле такую напряжённость получить, но это нелегко. А тут у нас, можно сказать, бесплатная физическая лаборатория, в которой можно наблюдать и изучать магнитную газодинамику.

Как правило, протуберанцы спокойные. Они приподнимаются магнитным полем, ещё немножко свет на них снизу давит, т.е. получается магнитная ловушка, в которой висит плазменное облако, остывает – и тогда мы его видим. Иногда газ всё-таки покидает поверхность Солнца, и его потоки устремляются из фотосферы в более высокие слои атмосферы – хромосферу и корону. Корону мы видим редко, потому что она хоть и очень горячая, более миллиона градусов, но очень разрежена и поэтому света даёт мало. Только во время солнечного затмения, когда солнечный диск закрыт Луной, мы замечаем, что у Солнца атмосфера очень протяжённая и динамично меняющаяся: потоки газа вырываются из неё довольно интенсивно. На хороших снимках солнечного затмения мы прослеживаем корону очень далеко. И она каждый раз разная, потому что меняется активность в разных областях Солнца.

Слева: солнечная корона во время затмения 2015 г. © M. Druckmüller et al., 2015

А теперь сопоставьте известные вам данные: поверхность Солнца нагрета всего до 5—6 тысяч градусов, но отходим дальше в холодный космос – и вдруг миллионы градусов. Странная картина, правда? Вроде бы тепло течёт от нагревателя к холодильнику, а поверхность Солнца – это и есть холодильник по сравнению с ядром. Что туда приносит энергию, что нагревает корону?

В фотосфере Солнца постоянно возникают

До сих пор выдвигали разные гипотезы необычно высокой температуры газа в короне – и звуковые волны, и магнитные. Лишь недавно астрофизики поняли причину этого явления: микровспышки на поверхности Солнца, малюсенькие яркие точки в области контакта между всплывающими в виде гранул потоками газа. Но «микро» такая вспышка лишь в масштабе всего Солнца, а абсолютная величина энергии каждой такой вспышки – порядка сотни мегатонн тринитротолуола (ТНТ). Для сравнения: энергия взрыва самой мощной бомбы (водородной) за всю историю человечества – 50 мегатонн (это была наша бомба, отечественная). А тут – сотни мегатонн, но тем не менее мы их называем «нановспышками», потому что на Солнце они почти не заметны.

Корональный выброс массы Солнцем. 8 января 2002 г. Область короны сфотографирована внезатменным коронографом, затем на снимок наложено изображение диска Солнца в линии He II (30,4 нм). Фото: SOHO (ESA, NASA)

Вспышка – это, по сути, взрыв магнитной бомбы: магнитные поля сжимают поток плазмы, от этого она за короткое время сильно разогревается. В этом месте на поверхности Солнца возникает возмущение, от которого расходятся тяжёлые (физики говорят — гравитационные) волны, подобные волнам на поверхности воды. Т.е. вспышка как бы стукнула по поверхности – и пошла волна, типичное цунами. В каждой такой вспышке энергии выделяется достаточно, чтобы большой кусок плазмы нагреть и выбросить с поверхности. Не обязательно насовсем; он может взлететь и потом упасть – ведь от Солнца оторваться нелегко.

Активный протуберанец на Солнце 30 марта 2010 г. Фото: Solar Dynamics Observatory, NASA

Бывает, что облако выбрасывается со второй космической скоростью, это называют «корональные выбросы массы», которые летят в разные стороны. Если комета сталкивается с таким выбросом, у неё хвост может оторвать. Правда, тут же новый, как у ящерицы, вырастет, потому что она постоянно испаряется. Налетают солнечные выбросы и на Землю. Когда такое плазменное облако на нашу атмосферу обрушивается, мы наблюдаем полярное сияние. Для нас эти события важны, поэтому за солнечными чудесами сегодня следит множество спутников. Полярное сияние также возникает и на Юпитере, и на Сатурне.

Взаимодействие солнечного выброса с магнитосферой Земли

Солнце, как и всё в этом мире, не вечное. О том, сколько ему (и Земле) осталось существовать, – на следующей лекции.

Звезда по имени Солнце

Время работы: с 10:00 до 21:00,
Выходной день: вторник
«Ретро-кафе»: в дни работы Планетария с 10:00 до 20:00.

+7 (495) 221-76-90
АО «Планетарий» © 2017 г. Москва, ул.Садовая-Кудринская, д. 5, стр. 1

Звезда по имени Солнце
> Звезда по имени Солнце

Звезда по имени Солнце

Звезда по имени Солнце

  • Онлайн-лекции
  • Групповые лекции
  • Выездные лекции
  • Абонементы

Среди бесчисленного множества звёзд — карликов и гигантов, горячих и холодных, ярких и тусклых, — есть единственная звезда по имени Солнце, которую мы видим днём, — яркий диск на голубом небе, несущий свет и тепло. Это ближайшая к Земле звезда. Расстояние от Земли до Солнца — 150 миллионов километров. Интересно заглянуть в паспорт звезды по имени Солнце и познакомиться с ним поближе.

Исчезающее вечером, каждое утро Солнце снова величаво восходит над горизонтом, знаменуя тёплыми золотыми лучами света победу над холодной тьмой. Так в далёкой древности у людей возникло представление о Солнце как о неувядаемом, бессмертном существе. Солнце почитали, ему молились, в его честь устраивались ритуальные праздники.

Сегодня мы знаем, что Солнце — это огромный раскаленный газовый шар, состоящий в основном из водорода и гелия. В центре Солнца располагается плотное и горячее ядро, в котором происходят термоядерные реакции с выделением огромного количества энергии. Солнце очень активно. Солнечные пятна, факелы, протуберанцы, вспышки — всё это проявление солнечной активности.

11-Необыкновенные небесные явления.jpg

Солнце — центральное тело Солнечной системы. Оно в 750 раз превосходит по массе все остальные тела Солнечной системы, вместе взятые. Именно поэтому все тела в Солнечной системе обращаются вокруг Солнца. Если сравнивать Солнце с Землей, то оно массивнее нашей планеты в 330 тысяч раз. Размер Солнца также очень велик по земным меркам: оно в 100 раз больше Земли. на солнечном диаметре можно было бы разместить цепочку из 109 таких планет, как наша.

Вся Солнечная система пронизана излучением Солнца. Но чем дальше к границам Солнечной системы, тем меньше солнечного света и тепла поступает её объектам. С далёкого Нептуна Солнце выглядит не большим ослепительным диском, а яркой звездой. Нептун — планета, погруженная в Поэтому на Нептуне царят вечные сумерки.

Солнечные вспышки — наиболее грандиозные свидетельства активности Солнца. Они представляют собою мощные выбросы энергии и вещества. Это вызывает на Земле нарушение радиосвязи и геомагнитные бури. Со вспышками на Солнце также связаны красивейшие природные явления — полярные сияния. Поэтому наличие или отсутствие полярных сияний служит показателем активности Солнца.

Ещё одно из самых интересных и захватывающих природных явлений — солнечные затмения. Они происходят тогда, когда мы можем наблюдать с Земли, как Луна загораживает диск Солнца загораживается Луной. Хотя солнечные затмения знакомы людям с древности, их природа долгое время оставалась неизвестной. Угасание Исчезновение Солнца среди бела дня породило такое понятие, как «конец света». Сегодня о дате следующего солнечного затмения можно узнать в астрономическом календаре. — Мы знаем, что в Москве ближайшее полное солнечное затмение произойдет 16 октября 2126-го года.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *