Солнечная система. Солнце

Солнце – ближайшая к нам звезда. Расстояние до него по астрономическим меркам невелико: лишь 8 минут идет свет от Солнца до Земли. Но как повезло нам, жителям Земли!

Часть 7. Солнечные ветер, его влияние на Землю и другие тела солнечной системы. Полярные сияния.

Уже давно норвежские биофизики пришли к выводу, что Солнце испускает поток корпускул – представляющий собой продолжение расширяющейся солнечной короны; состоящей в основном из ядер атомов водорода и гелия, а также электроны.. По их теории эти частицы, попадая в земную атмосферу, вызывают возмущение магнитного поля Земли и выводу, что Солнце испускает поток корпускул – представляющий собой продолжение расширяющейся солнечной короны; состоящей в основном из ядер атомов водорода и гелия, а также электроны. По их теории эти частицы, попадая в земную атмосферу, вызывают возмущение магнитного поля Земли – магнитные бури и полярные сияния. В периоды повышенной солнечной активности учащаются и усиливаются полярные сияния и магнитные бури на Земле. Последние выражаются в изменение магнитного поля и отклонении магнитной стрелки компаса. В пятидесятых годах немецкий астрофизик Бирман показал, что ряд явлений в кометных формах, в частности большие ускорения движения газов в кометных хвостах должны быть результатом взаимодействия плазмы кометного хвоста с солнечными корпускулярными потоками, несущими с собой магнитное поле. Общее магнитное поле Солнца по форме линий магнитной индукции напоминает земное. Но силовые линии земного поля близ экватора замкнуты и не пропускают направленные к Земле заряженные частицы. Силовые линии солнечного поля, напротив, в экваториальной области разомкнуты и вытягиваются в межпланетное пространство, искривляясь подобно спиралям. Объяснятся это тем, что силовые линии остаются связанными с Солнцем, которое вращается вокруг своей оси. Эта теория развивается. Она объясняет многие явления, остававшиеся непонятными, когда действует главным образом давление солнечного света. Корпускулярное излучение испускается непрерывно по всем направлениям, заполняя солнечную систему. Корпускулярные потоки отождествляются с лучами солнечной короны, рассматривая ее как динамическое образование. Из этого следует, что солнечная корона непрерывно расширяется. Корона с температурой в миллион градусов, вследствие большого потока тепла, создаваемого ею, должна расширяться до орбиты Земли, где ее температура падает до 200 000 К. Здесь ее плотность 100 – 1 000 атомов водорода на 1см3, что вытекало из интерпретации поляризации Зодиакального света. Расширяясь, солнечная корона уже на расстоянии 107км от Солнца должна иметь скорость в несколько сотен километров в секунду. Паркер, отождествляя расширяющуюся солнечную корону с корпускулярным излучением, дал ей название – «солнечный ветер» Появились и экспериментальные данные. Начиная с 1959 года, автоматические межпланетные станции стали регистрировать солнечные корпускулярные потоки на разных расстояниях от земли в межпланетном пространстве. Они установили, что корпускулы, испускаются постоянно, со средней скоростью равной 400 км/сек. На расстоянии нашей планеты от Солнца и количество частиц прошедших в одном кубическом сантиметре за одну секунду равно 108 - 109 частиц. Их количество резко возрастает после солнечных выпушек, особенно после мощных. Они несут с собой магнитное поле и движутся не по радиусу солнца, а по спиралям. В потоках этого излучения наблюдается турбулентность плазмы и деформация магнитного поля. Солнечный ветер очень важное для ученых явление, так как он оказывает огромное влияние на биосферу земли, на кометы и на другие тела солнечной системы. Полярные сияния. Полярные сияния - это свечение в верхних слоях атмосферы, имеющее либо размытые (диффузные) формы, либо вид корон или занавесей (драпри), состоящих из многочисленных отдельных лучей. Сияние обычно бывают красного или зеленого цвета. Самые мощные и высокие полярные сияния наблюдаются не только в северных и средних широтах, но даже в тропиках. Полярное сияние в первом приближении представляет собой электрическое свечение в стратосфере. Полярные сияния являются следствием вторжения в земную атмосферу заряженных частиц солнечного ветра – корпускул. Магнитное поле Земли, искривляет траектории заряженных частиц солнечного ветра, направляя их на магнитные полюса планеты. Сталкиваясь с различными атомами земной атмосферы – кислорода и азота –отрывают электроны от атомов газа (ионизируют его), после чего электрическое поле возникших ионов притягивает электроны обратно и, в результате возвращения электронов к ионам и восстановления нейтральных исходных молекул, газ начинает светиться, и мы видим полярные сияния.

В основном полярные сияния происходят на высотах 100-115 км, но иногда они наблюдаются как гораздо ниже, до 70 км, так и выше на высоте до 300 км. Были зарегистрированы полярные сияния даже на высоте 1000 км. Заметим для сравнения, что серебристые облака наблюдаются на высоте около 80 км, а метеоры образуются на высотах 50-150 км. Виды и формы полярных сияний бывают самыми различными. Вид полярных сияний зависит от различных факторов, таких как интенсивность корпускулярного потока, высота сияния и так далее. Высота полярных сияний определяется по параллаксу. Для этого одновременно проводят наблюдения за сиянием из нескольких точек и на каждой определяют его положение относительно звезд и созвездий. Скорость и энергия корпускул вторгающихся в земную атмосферу составляет порядка 100 КэВ (килоэлектронвольт). Полярные сияния принимают самые разнообразные формы; их более детальную классификацию можно провести на основе их структуры и характера активности. Довольно часто наблюдению доступна лишь верхняя часть сияния, возникающая над горизонтом в направлении на полюс, а это затрудняет распознавание самого полярного сияния. Так, разрозненные «клочки» полярных сияний можно ошибочно принять за отдельные облака, а пелену и вершины «арок» сияния спутать с туманом. Однако в отличие от облаков и тумана полярные сияния не закрывают звезд.

Разнообразна цветовая гамма полярных сияний, хотя ее восприятие во многом зависит от зрения наблюдателя. Так, наиболее часто наблюдается бледно-зеленый и красный цвет, однако каким-то наблюдателям то же самое полярное сияние может показаться бесцветным. Цвет сияния зависит от высоты, особенно у полярных сияний с вытянутой лучевой структурой. По этой причине особенно интересны цветные фотографии, полученные на высокочувствительной пленке, поскольку они дают богатую информацию о распределении цвета и яркости в различных участках полярного сияния. Частота и интенсивность полярных сияний достаточно четко следуют солнечному циклу: в максимуме солнечной активности редкий день обходится без сияний, а в минимуме они могут отсутствовать месяцами. Наличие или отсутствие полярных сияний, таким образом, служит неплохим показателем активности Солнца. И это позволяет проследить солнечные циклы в прошлом, за пределами того исторического периода, когда проводились систематические наблюдения солнечных пятен. Нередко яркие полярные сияния возникают во время мощных вспышек на Солнце. Повторение некоторых полярных сияний через 26-28 дней (период обращения Солнца вокруг своей оси) указывает на их связь с долгоживущими наиболее активными областями на поверхности Солнца. Полярные сияния исследуются с помощью радиолокаторов. Радиоволны с частотами от 10 до 100 МГц при определенных условиях отражаются областями ионизации, которые возникают в высоких слоях атмосферы под воздействием полярных сияний. При использовании высокочастотных радиосигналов и антенн дальнего действия можно получать отраженные волны на частотах до 800 МГц. Радиолокационным методом ионизация обнаруживается даже днем при солнечном освещении, а также фиксируются очень быстрые перемещения полярных сияний. Результаты фото- и радиолокационных наблюдений свидетельствуют, что активность полярных сияний подвержена как суточным, так и сезонным изменениям. Максимальная активность в течение суток отмечается около 23 часов, сезонный же пик активности приходится на дни равноденствия и близкие к ним временные интервалы (март – апрель и сентябрь – октябрь). Эти пики активности полярных сияний повторяются через относительно правильные промежутки, а продолжительность основных циклов составляет примерно 27 дней и около 11 лет. Все эти цифры показывают, что существует корреляция между полярными сияниями и изменениями магнитного поля Земли, поскольку пики их активности совпадают, т.е. полярные сияния обычно возникают в периоды высокой активности магнитного поля, которые называются «возмущениями» и «магнитными бурями». Именно во время сильных магнитных бурь полярные сияния прослеживаются в более низких, чем обычно, широтах. Пульсирующие полярные сияния обычно сопровождаются пульсациями магнитного поля и очень редко – слабыми свистящими звуками. Они, по-видимому, также генерируют радиоволны с частотой 3000 МГц. Ионосферные наблюдения в радиоволновом диапазоне показывают, что на высотах 80–150 км во время полярных сияний повышается ионизация. Наблюдения, проводимые при помощи геофизических ракет, указывают, что плотные ядра повышенной ионизации вдоль силовых линий магнитного поля связаны с полярными сияниями, а при интенсивных полярных сияниях температура верхних слоев атмосферы возрастает. Интенсивность свечения полярных сияний обычно оценивается визуально и выражается в баллах по принятой международной шкале. Слабые полярные сияния, по интенсивности свечения приблизительно соответствующие Млечному Пути, оцениваются в I балл. Полярные сияния с интенсивностью, аналогичной лунной освещенности тонких перистых облаков – в II балла, а кучевых облаков – в III балла, свету полной Луны – в IV балла. Так, например, интенсивность в III балла, исходящая от дуги полярного сияния, соответствует свету нескольких микросвечей на 1см2. Объективным методом определения интенсивности свечения полярного сияния является измерение суммарной освещенности с помощью фотоэлементов. Полярные сияния интенсивностью свечения в I, II и III (близ нижней границы) балла не кажутся разноцветными, так как интенсивность отдельных цветов в них ниже порога восприятия. Полярные сияния с интенсивностью свечения в IV и III (у верхней границы) балла кажутся цветными, как правило желтовато-зелеными, иногда – фиолетовыми и красными. Разумеется, полярные сияния происходят не только на Земле но и на других планетах солнечной системы, окруженных атмосферами.

• Часть 1. Введение. Общие сведения о Солнце.  • Часть 2. Спектр и химический состав Солнца.  • Часть 3. Строение Солнца.  • Часть 4. Активные образования в солнечной атмосфере. Солнечные факелы. Солнечные пятна. Грануляция. Спикулы. Флоккулы. Хромосферные вспышки. Протуберанцы. Корональные дыры и корональные конденсации.  • Части 5 и 6. Колебания и волны на солнце. Рентгеновское, нейтринное и радиоизлучение Солнца  • Часть 7. Солнечные ветер, его влияние на Землю и другие тела солнечной системы. Полярные сияния.  • Части 8, 9, 10. Магнитные явления на солнце. Солнечная активность, ее циклы. Число Вольфа. Коэффициент INTER SOL. Солнечная постоянная и ее измерение  • Часть 11. Как наблюдать Солнце  • Часть 12. О будущем Солнца

Литература и источники:

• Б. А. Воронцов-Вельяминов, «Очерки о Вселенной» М 1976
• Т. А. Агекян, «Звезды, галактики, метагалактика» М 1981
• Б. М. Яворский, Ю. А. Селезнева, Справочное руководство по физике М 1989
• Т. Редже, «Этюды о вселенной» М 1985
• В. Г. Горбацкий, Космические взрывы. М 1979
• П. И. Бакулин, Э. В. Кононович, В. И. Мороз, «Курс общей астрономии» М 1970

Авторство. Если возникнут вопросы по теме данной статьи, пишите: 660118, Красноярск, ул. Мате-Залка, 6-250, Булдакову Сергею. E-mail: astro@ktk.ru © Булдаков Сергей Вячеславович астроном-любитель г. Красноярск. Написано: 02.12.1999. Редактировано и дополнено 25.11.2004.

Главная страница раздела