Лекции о Солнце полностью

Наблюдения, выполненные во время отдельных кратковременных подъемов аппаратуры на ракетах за пределы атмосферы Земли в 1960-е годы, а затем по время наблюдений Солнца с борта американской пилотируемой орбитальной станции Skylab в 1973–1974 годах, позволили изучать Солнце в диапазоне коротких волн – в рентгеновском и ультрафиолетовом диапазонах. В этих лучах видны образования на корональных высотах. Позднее на вахту заступили новые космические аппараты: отечественные «Коронасы», японский YOKO, американо-европейский SOHO, пара американских аппаратов STEREO, американская «Обсерватория космической динамики» SDO и другие. Эти аппараты позволили обеспечить в последние десятилетия непрерывный мониторинг процессов в солнечной короне. Разумеется, было сделано множество открытий!

Над группами пятен, а иногда и над яркими флоккулами в короне обнаружились целые системы поднимающихся на огромную высоту ярких трубок в виде петель, совпадающих с направлением магнитного поля. Трубки заполнены горячей корональной плазмой, нагретой до двух миллионов градусов. То, что исследователи только ранее предполагали, получая в виде результатов расчетов, теперь стало наглядно видно на рентгеновских снимках!

Рядом с этими яркими образованиями нередко видны обширные темные (в рентгеновских лучах) области. Они получили название корональных дыр. Удивительно то, что в нижних слоях солнечной атмосферы – хромосфере и тем более фотосфере – в видимых лучах не видно никаких структур, которые были бы связаны с корональными дырами. Сопоставление изображений дыр и магнитограмм позволило выдвинуть гипотезу, что здесь силовые линии магнитного поля не образуют замкнутых петель, а уходят в радиальном направлении далеко от Солнца. В магнитном отношении область корональной дыры выглядит не биполярной, а униполярной! Такую структуру поля гелиофизики называют «открытой».

Судя по всему, корональные дыры – это и есть таинственные М-области на Солнце, откуда истекают открытые в середине ХХ века высокоскоростные потоки так называемого солнечного ветра (заряженных частиц солнечного вещества).

Измерения на спутниках и межпланетных космических аппаратах показали, что солнечный ветер, в котором присутствуют в основном протоны (ядра атомов водорода), электроны, а также альфа-частицы (ядра атомов гелия), «дует» от Солнца непрерывно. Вблизи Земли скорость этого потока (конечно же, очень низкой плотности – меньше 10 частиц в кубическом сантиметре) составляет 300–400 км/с. Солнечный ветер можно считать динамическим расширением короны Солнца. Он взаимодействует с хвостами комет, и, изучая эти процессы, можно оценить плотность и скорость солнечного ветра на различных расстояниях от Солнца. Есть основания полагать, что солнечный ветер заметен даже на чудовищных расстояниях от Солнца – в 100 раз превышающих расстояние от Солнца до Земли. Таким образом, утверждение некоторых гелиофизиков о том, что мы живем в короне Солнца, не так уж далеко от истины!

Возвращаясь к корональным дырам, заметим, что скорость потоков плазмы, истекающих из этих особых областей «открытого» магнитного поля, почти вдвое выше, чем у «обычного» солнечного ветра. Эти потоки называются высокоскоростными: вблизи орбиты Земли частицы, принадлежащие этим потокам, летят с громадными скоростями в 600–800 км/с.

Уже неоднократно упоминавшееся выше явление вмороженности магнитного поля в плазму приводит к тому, что солнечный ветер уносит с собой и корональное магнитное поле. В итоге во всем объеме Солнечной системы образуется так называемое межпланетное магнитное поле. Вследствие вращения Солнца линии этого поля закручиваются в огромную спираль.

Но если солнечный ветер можно считать свойством «спокойного Солнца» – он «дует» всегда, то корональные дыры – возникающие, меняющие свою форму и в конце концов исчезающие – следует отнести к еще одному типу проявлений солнечной активности. Ускоряющиеся в корональных дырах потоки плазмы, как уже сказано, порождают так называемый высокоскоростной солнечный ветер – продукт деятельности корональных дыр. Речь идет о корональных дырах, возникающих на низких широтах – до 50 градусов. На полюсах Солнца также периодически возникают особые корональные дыры.

Физика корональных дыр продолжает изучаться. Здесь остается много неясного. Например, даже базовая модель корональной дыры как области открытого магнитного поля, видимо, работает не всегда. Исследования крымских гелиофизиков под руководством Натальи Николаевны Степанян показали, что и в пределах корональных дыр иногда встречаются области «замкнутого» магнитного поля…

Есть еще один тип интересных структур в короне, которые наблюдаются в рентгеновском диапазоне. Это так называемые яркие рентгеновские точки: сотни областей размером в несколько тысяч километров (с земной шар!), разбросанные по солнечной поверхности, которые светятся в течение 8–10 часов и иногда ярко вспыхивают на одну-две минуты.