Слънчева дейност - какво е това?

Атмосферата на Слънцето е доминирана от прекрасен ритъм на приливите и отливите. Слънчевите петна, най-големият от които са видими дори без телескоп, са области с изключително силно магнитно поле върху повърхността на осветителното тяло. Типично зряло петно ​​е бяло на цвят и има формата на маргаритка. Състои се от тъмна централна сърцевина, наречена сянка, която е контур на магнитен поток, който се появява вертикално отдолу, и лек пръстен от влакна около нея, наречен penumbra, в който магнитното поле се простира навън хоризонтално.

слънчевите петна

В началото на двадесети век. Джордж Елири Хейл, наблюдавайки слънчевата активност в реално време с новия си телескоп, откри, че спектърът от петна е подобен на спектъра на прохладните червени М звезди. По този начин той показа, че сянката изглежда тъмна, защото нейната температура е само около 3000 К, много по-малко от 5800 К от околната фотосфера. Магнитното и газовото налягане в мястото трябва да балансират околната среда. Той трябва да бъде охладен, така че вътрешното налягане на газа да е значително по-ниско от външното налягане. В "хладните" райони има интензивни процеси. Слънчевите петна се охлаждат чрез потискане от силно поле на конвекция, която прехвърля топлината отдолу. По тази причина долната граница на техния размер е 500 км. Малките петна бързо загряват обкръжаващата радиация и са унищожени.

Въпреки липсата на конвекция, в местата има много организирано движение, най-вече в полусферата, където го позволяват хоризонталните линии на полето. Пример за това изместване е ефектът на Eversweet. Този поток се движи със скорост 1 км / сек. Във външната половина на полусредбата, която се простира отвъд нея под формата на движещи се обекти. Последните са елементи на магнитното поле, които текат навън през района около мястото. В хромосферата над него обратният поток на Evereshed се появява под формата на спирали. Вътрешната половина на полусферата се движи към сянката.

В слънчевите петна има колебания. Когато част от фотосферата, известна като "лек мост", пресича сянката, се наблюдава бърз хоризонтален поток. Макар че полето на сянката е твърде силно, за да позволи движение, малко по-високо в хромосферата, има бързи колебания с период от 150 секунди. Над проникващите се виждат така наречените. Пътуващите вълни се разпространяват радиално навън с период от 300 секунди.

Брой на слънчевите петна

Слънчевата активност систематично минава през цялата повърхност на осветителното тяло между 40 ° ширина, което показва глобалния характер на този феномен. Независимо от значителните колебания на цикъла, като цяло той е впечатляващо редовен, което се потвърждава от добре установения ред в цифровите и географските ширини на петна.

В началото на периода броят на групите и размерите им нарастват бързо, докато след 2-3 години максималният им брой е достигнат, а година по-късно - максималната площ. Средното време на живот на групата е около една ротация на Слънцето, но една малка група може да продължи само един ден. Най-големите групи петна и най-големите изригвания обикновено се появяват 2 или 3 години след достигане на границата на броя на слънчевите петна.

Възможно е появата на до 10 групи и 300 места, а една група може да достигне до 200. Курсът на цикъла може да е неправилен. Дори в близост до максималния брой места може временно да намалеят значително.

11-годишен цикъл

Броят на петна се връща на минимум приблизително на всеки 11 години. По това време на Слънцето има няколко малки подобни формации, обикновено на ниски географски ширини, а за месеци може да отсъстват напълно. Нови места започват да се появяват на по-големи ширини, между 25 ° и 40 °, с полярност, противоположна на предишния цикъл.

В същото време може да има нови места на големи ширини и стари на по-малки ширини. Първите петна от новия цикъл са малки и живеят само няколко дни. Тъй като периодът на ротация е 27 дни (по-дълъг в по-високи географски ширини), те обикновено не се връщат, а по-новите са по-близо до екватора.

За 11-годишния цикъл конфигурацията на магнитния поляритет на групите петна е еднаква в даденото полукълбо, а в другата полусфера тя е в противоположна посока. Променя се през следващия период. По този начин новите петна на високи географски ширини в северното полукълбо могат да имат положителен поляритет, а последващите отрицателни след него, а групите от предходния цикъл при ниска ширина ще имат обратната ориентация.

Постепенно старите петна изчезват, а нови се появяват в голям брой и размери на по-ниски географски ширини. Разпределението им е под формата на пеперуда.

Пълен цикъл

Тъй като конфигурацията на магнитната полярност на слънчевите петна се променя на всеки 11 години, тя се връща на същата стойност на всеки 22 години и този период се счита за период на пълния магнитен цикъл. В началото на всеки период общото поле на Слънцето, определено от господстващото поле на полюса, има същата полярност като петна от предишния. Тъй като активните региони са счупени, магнитният поток се разделя на секции с положителен и отрицателен знак. След появата и изчезването на много петна в същата зона се формират големи едностранни региони с един или друг знак, които се преместват в съответния полюс на Слънцето. По време на всеки минимум полюсът на следващата полярност в това полукълбо преобладава в полюсите и това поле се вижда от Земята.

Но ако всички магнитни полета са балансирани, как се разделят на големи едностранни региони, които контролират полярното поле? На този въпрос не беше отговорено. Полетата, които се приближават до полюсите, се въртят по-бавно от слънчевите петна в екваториалния регион. Накрая слабите полета стигат до полюса и обръщат господстващото поле. Това променя полярността, която водещите точки на новите групи трябва да предприеме, като по този начин продължи 22-годишния цикъл.

Исторически доказателства

Въпреки че цикълът на слънчевата активност в продължение на няколко столетия беше доста редовен, се наблюдават значителни различия. През 1955-1970 г. в северното полукълбо има много повече места, а през 1990 г. те доминират в южното полукълбо. Два цикъла, достигнати през 1946 и 1957 г., са най-големи в историята.

Английският астроном Уолтър Мауран открива доказателства за период на ниска слънчева магнитна активност, което показва, че между 1645 и 1715 г. има много малко места. Въпреки че това явление беше открито за пръв път около 1600, през този период бяха записани няколко случая на тяхното наблюдение. Този период се нарича минимум на могила.

Опитните наблюдатели съобщават за появата на нова група от петна като голямо събитие, като отбелязват, че не са ги виждали от много години. След 1715 г. този феномен се завръща. Той съвпадна с най-студения период в Европа от 1500 до 1850 г. Въпреки това връзката на тези явления не е доказана.

Има данни за други подобни периоди на интервали от около 500 години. Когато слънчевата активност е висока, силните магнитни полета, образувани от слънчевия вятърен блок, натрупват високо енергийни галактически космически лъчи, които се приближават до Земята, което води до по-малка формация на въглерод-14. измерване ¹⁴C в дървесните пръстени потвърждава ниската активност на Слънцето. 11-годишният цикъл не е бил открит до 40-те години на ХХ век, така че наблюденията до този момент са били неправилни.

Еферични области

В допълнение към слънчевите петна, има много малки диполи, наречени ефимерни активни региони, които съществуват средно по-малко от 24 часа и се намират из цялото Слънце. Техният брой достига 600 на ден. Въпреки че ефимерните региони са малки, те могат да представляват значителна част от магнитния поток на осветителното тяло. Но тъй като те са неутрални и доста малки, те вероятно не играят роля в еволюцията на цикъла и на глобалния модел на полето.

протуберанси

Това е един от най-красивите феномени, които могат да се наблюдават по време на слънчевата активност. Те са подобни на облаците в земната атмосфера, но се поддържат от магнитни полета, а не от топлинни течения.

Плазмата от йони и електрони, която съставлява слънчевата атмосфера, не може да пресече хоризонталните линии на полето, въпреки силата на гравитацията. Проницания се появяват на границите между противоположните полярности, където линиите на полето променят посоката. По този начин те са надеждни показатели за резки преходи на полето.

Както и в хромосферата, изпъкналостите са прозрачни в бяла светлина и с изключение на общите затъмнения трябва да се наблюдават в Halpha- (656.28 nm). По време на затъмнението, червената линия на Halpha- дава красив розов сянка на изпъкналите. Тяхната плътност е много по-ниска от тази на фотосферата, тъй като има твърде малко сблъсъци за генерирането на радиация. Те абсорбират радиацията отдолу и я излъчват във всички посоки.

Светлината, която се вижда от Земята по време на затъмнението, е лишена от изгряващи лъчи, така че изпъкналите изглеждат по-тъмни. Но тъй като небето е още по-тъмно, тогава на фона му изглеждат ярки. Тяхната температура е 5000-50000 К.

Видове превъзходства

Има два основни типа на видно място: спокоен и преходен. Първите са свързани с мащабни магнитни полета, които обозначават границите на еднополюсните магнитни области или групи от слънчеви петна. Тъй като такива сайтове живеят дълго време, същото важи и за тихите изпъкналости. Те могат да имат различни форми - живи плетове, окачени облачета или фунии, но винаги двуизмерни. Стабилните влакна често стават нестабилни и изригват, но могат и просто да изчезнат. Спокойните издънки живеят в продължение на няколко дни, но нови могат да се формират на магнитната граница.

Преходните изпъкналости са неразделна част от слънчевата активност. Те включват джетове, които са дезорганизирана маса от материали, изхвърлени от светкавицата, а съсиреците са колилирани потоци с малки емисии. И в двата случая част от веществото се връща на повърхността.

Закачените изпъкналости са последиците от тези явления. По време на излъчването електронният поток загрява повърхността до милиони градуси, образувайки горещи (повече от 10 милиона К) коронарни изпъкналости. Те излъчват силно, охлаждат и лишават от подкрепа, спускат се на повърхността под формата на елегантни контури, следвайки магнитни линии на сила.

огнища

Най-зрелищният феномен, свързан със слънчевата активност, са излъчвания, които представляват рязко освобождаване на магнитна енергия от зоната на слънчевите петна. Въпреки голямата енергия, повечето от тях са почти невидими във видимия честотен диапазон, тъй като излъчването на енергия се проявява в прозрачна атмосфера и само светлината, която достига сравнително малки енергийни нива, може да бъде наблюдавана във видима светлина.

Светлината се вижда най-добре на линията Halpha- line, където яркостта може да бъде 10 пъти по-голяма от тази в съседната хромосфера и 3 пъти по-висока от тази в околния континуум. В Halpha голяма светкавица ще покрие няколко хиляди слънчеви диска, но на видима светлина се появяват само няколко малки ярки петна. Енергията, освободена в този случай, може да достигне 10³³ erg, което е равно на изхода на цялото осветително тяло за 0,25 с. Повечето от тази енергия първоначално се освобождават под формата на високоенергийни електрони и протони и видимото излъчване е вторичен ефект, причинен от действието на частиците върху хромосферата.

Видове излъчвания

Диапазонът от размерите на ракетите е широк - от гигантски, бомбардиращи частици до Земята, едва забележими. Те обикновено се класифицират чрез асоциираните рентгенови потоци с дължина на вълната от 1 до 8 Angstroms: Cn, Mn или Xn за повече от 10^-6, 10^-5 и 10^-4 W / m² съответно. По този начин М3 на Земята съответства на поток от 3 х 10^-5 W / m². Този индикатор не е линеен, тъй като измерва само върха, а не общото лъчение. Енергията, освободена всяка година в 3-4 най-големи огнища, е еквивалентна на сумата от енергиите на всички останали.

Видовете частици, създадени от светкавици, варират в зависимост от мястото на ускорение. Между Слънцето и Земята няма достатъчно вещества за йонизиращи сблъсъци, затова те запазват първоначалното си състояние на йонизация. Частиците, ускорени в короната от ударни вълни, проявяват типична коронална йонизация от 2 милиона К. Частиците, ускорени в светкавицата, имат много по-висока йонизация и изключително високи концентрации на³, рядък изотоп на хелий с само един неутрон.

Повечето големи пожари се появяват в малък брой свръх активни големи групи слънчеви петна. Групите са големи клъстери с една магнитна полярност, заобиколени от противоположната. Въпреки че прогнозата за слънчева активност под формата на огнища е възможна поради наличието на такива формации, изследователите не могат да предвидят кога ще се появят и не знаят какво ги произвежда.

Влияние на Земята

В допълнение към осигуряването на светлина и топлина, Слънцето действа на Земята чрез ултравиолетово лъчение, постоянен поток от слънчев вятър и частици от големи изблици. Ултравиолетовата радиация създава озонов слой, който на свой ред защитава планетата.

Меки (дълги вълни) рентгенови лъчи от слънчева корона създавате слоеве от йоносферата, което дава възможност да се късовълново радио съобщение. В дните на слънчевата радиация на короната (бавно се променя) и факли (импулсивни) се увеличава, което създава по-добре отразяващ слой, но се увеличава йоносферата плътност, стига радиовълните няма да бъде, няма да бъдат абсорбирани и къси вълни комуникация трудно.

По-строгите (късовълнови) рентгенови импулси от ракетите йонизират най-ниския йоносферен слой (D-слой), създавайки радиоизлъчване.

Ротационното магнитно поле на Земята е достатъчно силно, за да блокира слънчевия вятър, образувайки магнитосфера, която тече около частици и полета. На страната, противоположна на осветителното тяло, линиите на полето формират структура, наречена геомагнитна фигура или опашка. Когато слънчевият вятър се увеличи, настъпва рязко увеличение на земното поле. Когато междупланетарното поле се превключи в посока, противоположна на наземната, или когато се появи голям облак от частици, магнитните полета в контур се свържат отново и енергията, създаваща лудостта, се освобождава.

Магнитни бури и слънчева активност

Всеки път, когато е голям коронална дупка Насочва се към Земята, соларният вятър ускорява и възниква геомагнитна буря. Това създава 27-дневен цикъл, особено забележим при минимум слънчеви петна, което ви позволява да правите прогноза за слънчевата активност. Големи изблици и други явления предизвикват изхвърляне на коронална маса, облаци от енергийни частици, които образуват пръстеновиден ток около магнитосферата и предизвикват резки колебания в земното поле, наречени геомагнитни бури. Тези явления нарушават радиокомуникацията и създават скокове на напрежение на далекосъобщителни линии и други дълги проводници.

Може би най-интригуващото от всички земни феномени е възможното влияние на слънчевата активност върху климата на нашата планета. Минималният размер на могилата изглежда доста разумно, но има и други очевидни ефекти. Повечето учени смятат, че има важна връзка, прикрита от редица други явления.

Тъй като заредените частици следват магнитни полета, не се наблюдава корпускуларно излъчване при всички големи огньове, а само в тези, разположени в западното полукълбо на Слънцето. Линиите на сила от западната му страна достигат до Земята, изпращайки частици там. Последните са предимно протони, защото водородът е доминиращият елемент на осветителното тяло. Много частици, движещи се със скорост от 1000 км / сек, създават предна част на ударна вълна. Потокът от нискоенергийни частици в големи светлини е толкова силен, че заплашва живота на астронавтите отвъд магнитното поле на Земята.