Эрих Юбелакер - Солнце Страница 7

В моменты полных солнечных затмений невооруженным глазом можно часто наблюдать конусообразные или дугообразные всполохи света, похожие на языки пламени, высоко взвивающиеся из хромосферы. Это протуберанцы. Что же такое протуберанцы на самом деле?

Относительно плотные облака газа с температурой 20 000°. Они значительно ярче, чем окружающие их области со слабым излучением. Протуберанцы могут иметь разные формы, отличаются по размерам и долготе жизни. Скажем, есть долгоживущие стационарные протуберанцы, которые нередко можно видеть в течение месяца. А кроме того, существуют быстро меняющиеся активные протуберанцы. Такое многообразие явлений возникает благодаря магнитному полю. Например, стационарные протуберанцы оно стягивает подобно корсету.

Активный протуберанец. В этом случае происходит мощный выброс вещества.

Типичный протуберанец имеет высоту примерно 40 000 км и ширину 200 000 км.

Но существуют и дугообразные протуберанцы длиной 800 000 км. Некоторые протуберанцы достигают рекордной высоты в 3 000 000 км.

Различные виды протуберанцев можно сегодня наблюдать не только в момент полного солнечного затмения, но в любое время при помощи специальных фильтров и телескопов.

Стационарный протуберанец. Магнитные силовые линии стягивают ярко светящийся мост вещества длиной 800 000 км. По сравнению с ним наша Земля является маленьким шариком.

Что такое корона?

Корона — последняя внешняя оболочка Солнца. Несмотря на ее очень высокую температуру, от 600 000 до 5 000 000°, она видна невооруженным глазом только во время полного солнечного затмения. Плотность вещества в короне мала, а вместе с тем невелико и число светящихся частиц. Поэтому сияет корона не столь ярко. Необычайно интенсивный нагрев этого слоя вызван магнитным эффектом и воздействием ударных волн. Они вырываются из фотосферы со сверхзвуковой скоростью и снабжают энергией внешнюю атмосферу Солнца.

Солнечная корона, видимая только во время полного солнечного затмения.

Форма короны меняется в зависимости от цикла солнечной активности. В периоды максимальной активности, когда много пятен, она круглая, а в минимуме — вытянута вдоль солнечного экватора.

В последнее время благодаря космическим аппаратам и спутникам появилась возможность наблюдать то излучение короны, которое не проходит через земную атмосферу. Поскольку температура короны очень велика, у нее особенно интенсивно рентгеновское излучение. Но вообще излучение в разных местах короны происходит неравномерно. Существуют горячие активные и спокойные области, а также корональные дыры с температурой 600 000°, то есть относительно невысокой. Из этих дыр в пространство выходят магнитные силовые линии. Они не имеют замкнутой формы и не стягивают вещество.

Поэтому в корональных дырах особенно много частиц покидает Солнце. Поток частиц, исходящий из корональных дыр, мы называем солнечным ветром.

Солнечная корона в минимуме активности Солнца (слева) и в максимуме (справа).

Корона в рентгеновских лучах. Специальные методы позволяют увидеть корону в этом диапазоне. Температура одной области внешней оболочки Солнца резко отличается от температуры другой.

Что такое солнечный ветер?

Солнце испускает не только волновое излучение, но и поток заряженных частиц, в частности протонов (ядер атомов водорода) и электронов.

Этот поток частиц, называемый солнечным ветром, исходит со скоростью от 300 до 1800 км/сек.

Представьте, что из-за такого истечения вещества Солнце в год теряет 30 биллионов тонн своей массы! Но для нашей звезды это не много. За 5 миллиардов лет жизни Солнце потеряло из-за солнечного ветра лишь одну десятитысячную долю своей массы. Источником наиболее интенсивного потока частиц являются корональные дыры. Образно выражаясь, здесь Солнце «широко распахивает ворота» для исходящих частиц. При вспышках солнечный ветер усиливается, ускоряется и может привести к заметным помехам на Земле. Это сверхэнергичное космическое излучение не проникает сквозь земную атмосферу, но может быть опасным, а в редких случаях даже смертельным, для космонавтов на орбите.

Солнечный ветер стал видимым: поток частиц образует хвост кометы, выдувая газы из ее тела.

Американские астронавты ловили частицы солнечного ветра специальным парусом.

СОЛНЦЕ, ЗЕМЛЯ, ЧЕЛОВЕК

Что такое магнитная буря?

Как и у многих небесных тел, у Земли есть магнитное поле. Его силовые линии проходят с севера на юг и дают нам возможность ориентироваться с помощью компаса. Вдали от поверхности Земли ее магнитное поле искажается солнечным ветром. На дневной стороне Земли, повернутой к Солнцу, оно сжато, а на ночной стороне — растянуто.

Сопротивляясь напору солнечного ветра, магнитное поле отклоняет в сторону большую часть его частиц и заслоняет нас от опасного потока. Вообще, магнитное поле служит для нас основной защитой: оно предохраняет все живое на Земле от космических лучей. За мощной вспышкой на Солнце следует внезапное усиление солнечного ветра.

А это в свою очередь вызывает возмущение земного магнитного поля и обычно приводит к магнитной буре.

В такие моменты наше магнитное поле сжимается еще больше, а пролетающие мимо Земли частицы солнечного ветра создают дополнительное магнитное поле. Магнитные бури вызывают помехи в телефонной и радиорелейной системах связи. Изменение магнитного поля Земли создает так же сильные электрические токи в проводах линий электропередачи, отчего сгорают огромные трансформаторы. Многие измерительные приборы показывают неверные результаты. Таким образом, магнитные бури приводят к значительным экономическим потерям.

Однако благодаря работе ученых о приближении магнитной бури мы теперь знаем заранее.

Магнитное поле Земли деформируется солнечным ветром.

Что такое радиационные пояса?

Большинство частиц солнечного ветра наталкиваются на земное магнитное поле и отклоняются от Земли. Но есть частицы, которые проникают внутрь магнитного поля и собираются в двух поясах. Иногда их называют по имени ученого, открывшего первый из них, поясами Ван Аллена. Но чаще употребляется название «радиационные пояса». Находящиеся в них высокоэнергичные частицы создают реальную радиационную угрозу для космонавтов и приборов космических кораблей. Эти пояса были обнаружены спутниками на высотах 4000 и 16 000 км. Оба пояса насчитывают в ширину многие тысячи километров и имеют довольно размытые границы.

Попавшие в них частицы солнечного ветра движутся по спирали вокруг силовых линий магнитного поля Земли от полюса к полюсу. Иногда частицы соударяются с молекулами земной атмосферы и погибают. Тогда пропавшие частицы заменяются новыми, поступившими от Солнца.

Частицы солнечного ветра, перехваченные магнитным полем Земли, движутся взад-вперед в радиационных поясах, охватывающих Землю (внутренний пояс — красный, внешний — голубой)

Может ли Солнце помешать радиосвязи?

Наша атмосфера имеет много слоев. Над тропосферой, где формируется погода, и стратосферой расположена ионосфера. Здесь из-за влияния солнечного излучения находится много заряженных частиц. Ионосфера имеет три слоя, которые обозначают буквами D, Е и F. Слой D лежит на высотах от 50 до 90 км, Е растянулся от 90 до 130 км, a F — от 130 почти до 1000 км. Слои Е и F — это своеобразное «зеркало» для радиоволн длинного, среднего и коротковолнового диапазонов. Они отражают посылаемые с поверхности нашей планеты радиоволны обратно на Землю. Благодаря этому можно осуществлять радиосвязь на большом расстоянии. Чем больше излучения посылает нам Солнце, тем больше заряженных частиц появляется в ионосфере.

«Радиозеркало» ионосферы действует тогда почти безукоризненно. Иногда случается в такое время поймать радиотелефонный разговор нью-йоркского таксиста в Европе. Под слоями, отражающими радиоволны, лежит слой D, который в отличие от них ослабляет радиоволны. Временами этот поглощающий слой из-за усиленного рентгеновского излучения Солнца становится столь непроницаемым, что почти ни один радиосигнал не может проникнуть к отражающим слоям ионосферы. Международная радиосвязь может быть из-за этого значительно нарушена.