Все эти факторы приводят к появлению принципиально нового эффекта в подфотосферных слоях. Допустим, что где-то на верхней границе лучистой зоны (на глубине 200 тысяч километров под фотосферой) случайно возник некий элемент с температурой несколько выше окружающей. Согласно законам идеального газа¸ давление в нем будет также повышенным. Это означает, что элемент будет расширяться и по закону Архимеда он будет всплывать по направлению к поверхности Солнца. Из-за особых условий, указанных выше, всплывающий элемент будет стараться сохранить избыток тепла по отношению к окружающей среде. Элемент будет оставаться более горячим по сравнению с окружающей средой! Поднявшись на высоту, примерно равную своим размерам, конвективный элемент окажется в среде, которая будет по-прежнему заметно отличаться от него и по температуре, и по плотности. В результате всплывание элемента будет продолжаться. Так формируется восходящий поток вещества.
Поднимаясь все выше, элементы конвекции излучают в пространство избыток энергии. При этом они испытывают торможение со стороны сил трения (вязкости). На уровне фотосферы резко увеличивается прозрачность среды, и элемент быстро охлаждается за счет ухода энергии в космическое пространство, уносимой излучением. В результате стремительно падает уровень ионизации: плазма становится газом.
Если высокоионизованная плазма внутри конвективной зоны способна поддерживать устойчивое состояние за счет того, что изменения температуры в ней компенсируются переходом тепловой энергии во внутреннюю ионизационную энергию и наоборот, то на уровне фотосферы это свойство теряется. Здесь конвекция прекращается. Охлажденные потоки газа растекаются в горизонтальном направлении, обтекают области подъема и сливаются, подобно множеству струй, в нисходящие потоки. В недрах конвективной зоны газ снова нагревается, ионизуется – и все происходит заново. В результате конвекция приводит к активному перемешиванию вещества во внешнем слое Солнца толщиной в 200 тысяч километров.
Конвективная зона играет огромную роль в «жизни» Солнца. Вращение светила, сохранившееся с древних времен, взаимодействует с конвекцией и приводит к появлению важнейших эффектов на Солнце.
Первый из них – это появление феномена
Второй эффект – это усиление на дне конвективной зоны магнитного поля, о котором речь пойдет ниже. Есть основания полагать, что в глубине конвективного слоя существует слой с большой напряженностью магнитного поля. Избыток тепловой энергии переходит не только в энергию конвективных движений, но и в энергию магнитного поля. Магнитные поля, сформировавшиеся в недрах Солнца, прорываются на поверхность Солнца, определяя огромный массив сложных процессов и явлений, которые называются солнечной активностью.
В пределах конвективной зоны значительная часть поступающей снизу энергии переносится наружу уже не только с помощью электромагнитного излучения, но и за счет перемещения, круговорота громадных масс раскаленного газа. Здесь образуются конвективные восходящие потоки разных размеров – от громадных конвективных ячеек, сопоставимых с толщиной конвективной зоны (эти ячейки допускаются теорией, но с трудом обнаруживаются экспериментально), до сравнительно небольших ячеек конвекции вблизи фотосферы с характерным размером около 1000–1500 километров.
Последние ячейки (верхушки всплывающих конвективных элементов) прекрасно видны на фотосфере в виде так называемой
На уровне фотосферы газ становится прозрачным, здесь температура оказывается самой низкой на Солнце (от 4200 до 5800 градусов). С этого уровня мощное излучение – уже не гамма-лучи, как в ядре светила, но вся шкала электромагнитных волн от рентгена до радиоволн, – беспрепятственно уходит в окружающее пространство. С этого уровня, как уговорились гелиофизики, заканчивается собственно Солнце и начинается солнечная атмосфера.
