Лекции о Солнце - читать онлайн книгу. Автор: Сергей Язев cтр.№ 45

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.

Упомянем еще об одном типе солнечной активности, открытом сравнительно недавно – с появлением исследовательской аппаратуры на спутниках. Оказалось, что Солнце регулярно извергает в пространство колоссальные облака плазмы массой до 10 миллиардов тонн! Эти облака в виде гигантских петель, раздувающихся до размеров, превышающих диаметр самого Солнца, со скоростями от 800 до 1500 км/с распространяются через корону в межпланетное пространство. Последовательности кадров (фильмы), полученные с космического аппарата SOHO, позволяют проследить развитие этих грандиозных процессов. Интенсивность генерации корональных выбросов массы (так названы эти образования) может достигать нескольких событий в сутки. Облака плазмы, покидающие Солнце, «тянут» за собой силовые линии солнечного магнитного поля, наполняя ими практически весь объем Солнечной системы.

Отечественный гелиофизик, специалист по солнечной активности Виталий Никитич Ишков отмечает, что термин «корональный выброс массы» (КВМ), являющийся калькой с англоязычного выражения, является не очень грамотным: по-русски следовало бы говорить «выброс коронального вещества». Автор полностью согласен с этим замечанием, но, к сожалению, в русскоязычной литературе калька уже утвердилась…

Напоследок несколько слов об общей форме короны. Оказалось, что она способна сильно меняться – это видно по снимкам различных затмений. В ней выделяются отдельные структуры, которые имеют свои названия. Это корональные лучи, опахала (дуги), стримеры, полярные щеточки, димминги и даже открытые московским гелиофизиком Игорем Федоровичем Никулиным проборы. Природа и общая конфигурация корональных структур тесно связаны с магнитными явлениями и процессами, происходящими гораздо ниже – в фотосфере и хромосфере Солнца, то есть определяется нижележащими проявлениями солнечной активности.

Это неполный перечень типов солнечной активности, но здесь указаны, пожалуй, основные, наиболее заметные ее составляющие.

Итак, Солнце оказалось принципиально активным объектом! Помимо постоянных процессов, характерных для «спокойного Солнца», в его поверхностных слоях и атмосфере возникают самые разнообразные, чрезвычайно сложные и подчас непредсказуемые процессы и явления, порождаемые игрой солнечных магнитных полей. Эти процессы и явления и называются солнечной активностью. Именно проявления солнечной активности, их изучение, попытки разобраться в физике происходящего составляют львиную долю усилий гелиофизиков.

Многое в феномене солнечной активности уже понятно. Удалось построить множество моделей, неплохо описывающих наблюдаемые явления. Тем не менее, здесь в очередной раз мы сталкиваемся с тем, что гелиофизика еще очень далека до своего завершения. Кое-что остается неясным, и многие детали процессов остаются необъясненными. Как известно, «дьявол таится в деталях». Нет сомнения, что появление будущей новой техники, с помощью которой удастся различить более мелкие детали солнечных плазменных структур, поставит множество новых вопросов, которые сегодня даже трудно себе представить.