Частицы и поля

В начале нашего века было сделано замечательное открытие — обнаружены магнитные поля солнечных пятен. Американский астроном Джордж Хейл, изучая спектр достигающего нас света из области пятна, установил, что солнечные пятна обладают мощным магнитным полем. Напряженность этого поля зависит от площади пятна и для крупных пятен в 6—8 тыс. раз превышает напряженность земного магнитного поля. Два пятна, образующих группу, имеют противоположную полярность. Такая группа похожа на выступающие наружу торцы погруженного в глубины Солнца подковообразного магнита.

Наиболее сильное поле наблюдается в самом центре пятна, в полутени оно слабее, в окрестности пятен быстро убывает, а вдали от них лишь немного сильнее магнитного поля Земли. Существование магнитного поля солнечных пятен, несомненно, связано с электрическими токами. Огромные вихри движущейся плазмы — это и есть электрический ток. По расчетам астрофизиков, чтобы создать магнитное поле, наблюдаемое в больших пятнах, необходимо иметь ток силой 1000 млрд. А!

С тех пор как современная техника позволила астрономам создать оптикоэлектронный прибор — чувствительный солнечной магнитограф,— магнитные поля солнечных пятен находятся под строгим контролем многих обсерваторий. В СССР измерения магнитных полей на Солнце проводятся и под Москвой, и в Ленинграде, и в Крыму, и на Кавказе, и в Восточной Сибири, и на Дальнем Востоке. Магнитограф заставил ученых по-новому взглянуть на солнечный диск. Пытаясь разгадать тайну солнечного магнетизма, ученые внимательно изучают магнитные карты Солнца. На этой карте есть высокие горы (участки с повышенной напряженностью магнитного поля), магнитные острова и глубокие пропасти. По магнитным картам следим мы теперь за рождением и жизнью пятен.

Мы знаем, что там, где существует магнитное поле, оно тормозит выход горячих ионизированных газов из солнечных глубин на поверхность, а следовательно, в этом месте фотосфера будет менее нагретой. Вот и появляется черная оспина на ослепительном диске. Но магнитное поле пятна не ограничивается фотосферой, оно проникает все выше — в хромосферу и корону. Под воздействием этого поля сильно меняются свойства всех ярусов солнечной атмосферы. Поэтому пятно и фотосферные факелы становятся центром, над которым и вокруг которого развивается бурная деятельность Солнца. Существует даже научный термин «активная область». Факелы и флоккулы проявляют те же вариации в цикле солнечной активности, что и пятна. В годы максимума активности Солнца площадь факелов максимальна, а в годы минимума — минимальна. Более того, развитие каждой группы пятен с момента ее рождения до момента исчезновения сопровождается развитием связанного с нею факела. А сильное магнитное поле существует на месте исчезнувшего пятна иногда очень долго.

Между напряженностью магнитного поля, причудливой вязью магнитных силовых линий и движением солнечной плазмы существует самая тесная взаимосвязь. С одной стороны, магнитное поле управляет движением плазмы, «разрешая» и облегчая движение электронов и ионов вдоль силовых линий, «запрещая» и затрудняя движение поперек поля. С другой стороны, магнитные силовые линии «вморожены» в плазму. Это значит, что куда бы ни попал в своем стремительном движении поток солнечной плазмы, он приносит с собой магнитное поле Солнца.

Любое движение силовых линий повторяется движением ионизированных газовых частиц. Огромная масса газа в миллионы тонн может внезапно вознестись на сотни тысяч километров вверх, а затем стремительно рухнуть вниз. Так могучая сила магнитного поля создает над хромосферой газовые образования, которые называются протуберанцами.

Это величественное зрелище тоже относится к проявлениям солнечной активности. В результате многочисленных исследований была создана классификация протуберанцев, основанная на изучении их форм, движений, спектров и связи с другими видами солнечной активности.

Чаще всего наблюдаются относительно устойчивые образования, называемые спокойными протуберанцами. На диске Солнца они кажутся длинными темными полосами неправильной формы — волокнами. Некоторые типы протуберанцев тесно связаны с группами солнечных пятен и являются одним из элементов активной области. Любопытно, что у этих протуберанцев движение плазмы чаще всего направлено вниз, а не вверх от Солнца. Образование их похоже на рождение облаков в земной атмосфере и происходит в области короны. Протуберанцы — относительно холодные, но значительно более плотные (в среднем в 100 раз) газовые облака по сравнению с короной, внутри которой они образуются. И просуществовать они могут в течение нескольких оборотов Солнца.

Самое впечатляющее зрелище — эруптивные (взрывные) протуберанцы. Над Солнцем взлетает, непрерывно распухая, чудовищное облако плазмы. Огненная струя может подняться  на высоту более 1 млн. км и затем быстро рассеяться в межпланетном пространстве. Над краем диска Солнца некоторое время может существовать огромная сверкающая дуга или петля. В эруптивных протуберанцах газы расширяются и удаляются от Солнца со скоростями, в тысячи раз превышающими скорости артиллерийского снаряда. Являясь одной из форм солнечной активности, протуберанцы подчиняются 11-летнему циклу. Их больше всего в годы максимума числа солнечных пятен и меньше всего в годы минимума.

В периоды солнечных максимумов резко изменяется вообще вся корона Солнца. Сплющенная и сжатая в годы минимума, она расправляется, принимает округлую форму, протяженность ее на всех гелиографичес-ких широтах становится примерно одинаковой. Понизится активность — корона вновь съежится, станет уже, особенно в районах полюсов. Концентрация плазмы в областях короны, располагающихся над центрами активности, намного выше, чем в спокойных областях. Иногда, если скорость огненных языков, вырывающихся из Солнца в космос, превышает 620 км/с, они вообще отрываются от Солнца и навсегда улетают в межпланетное пространство.

В активных областях силовые линии появляются изнутри и возвращаются туда же, образуя арки, занимающие небольшую часть поверхности Солнца. В других местах постепенная эволюция магнитного поля образует так называемые корональные дыры. Силовые линии в них незамкнуты и простираются дальше орбиты Земли, что способствует ускорению потока замагниченной плазмы. Поток проходит Землю со скоростями до 800 км/ч (почти 3 млн. км/ч!). Такие высокоскоростные потоки солнечного ветра играют особую роль в генерации на Земле магнитных возмущений.

Мы знаем сейчас, что общее солнечное магнитное поле, простирающееся по крайней мере до Сатурна, меняет свою полярность каждые 22 года. Причины этого процесса — пока еще тайна.


Казимировский Э. С.

 

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Все о космосе
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: