Исследование Сонця — найближчій звезды

Від молодого сонця до современному.

При конструюванні моделі для зірок головною послідовності можна визначити, скільки енергії виділяється у кожному точці центральної області зірки рахунок згоряння водню. Відомо також, скільки атомів гелію виникає там у кожну секунду. У центрі «молодого» Сонця за кожен кілограм речовини утворюється кожний рік одна десятимиллионная для грама гелію. Якщо обчислити кожної точки обсягом зірки, скільки гелію утворюється за мільйони, ми одержимо хімічний склад моделі Сонця, що формується через мільйон років по його початку горіння водорода.

Заклавши в обчислювальну машину нового складу центральних областей зірки, можна отримати роботу нове рішення для моделі. Але у збільшенні концентрації гелію змінюються, й властивості звёздного речовини. Інший стає його прозорість для випромінювання, а ядерні реакції перетворення водню в гелій виходять так повно як і «молодому» Сонце. У такій моделі зірки описує властивості Сонця через мільйони від початку ядерних реакцій; вона відрізняється від моделі «молодого» Сонця надзвичайно слабко, оскільки мільйон років — це надзвичайно малий проміжок часу проти мільярдами років, протягом яких Сонце світить рахунок ядерних реакцій. Тому температура поверхні у новій моделі майже така сама, як в «молодого» Сонця, а світність лише не так на багато вище. Бо у центрі зірки дедалі менше водню, температура центральних областей Сонця нової моделі злегка підвищується. Це означає, що тепер там утворюється трохи більше енергії, ніж прежде.

Нова модель Сонця теж показує нам, де звільняється енергія ядерних реакцій й скільки водню перетворюється на гелій кожну секунду. І знову ми можемо визначити хімічний склад зірки ще через 1 млн років. І тому нового хімічного складу знову можна побудувати модель внутрішньої структури Солнца.

Тож ми можемо послідовно переходити від однієї моделі Сонця до цілого деяких інших. Бо у результаті кожного розрахунку ми можемо визначити температуру поверхні, і світність, то кожну з цих моделей можна зобразити точкою з діаграми Р — Р (Герцшпрунга і Рессепа). І на цій діаграмі з’являється ланцюжок точок, започаткована ще збігаються з «молодим» Сонцем. Ця послідовність точок описує, як переміщається Сонце по діаграмі Р — Р під час свого развития.

2 Ми визначили, в такий спосіб, шлях розвитку Сонця. Його показано на мал.1. на деяких ділянках цієї траєкторії зазначено час, що минув від моменту запалювання водню у надрах Солнца.

Мал.1. Шлях розвитку Сонця з діаграми Р — Р. він починається от.

«молодого» Сонця, проходить через точку, що відповідає сучасному Сонцю, та був іде у кращий бік від «молодий» головною послідовності до області червоних гігантів. На малюнку позначений час, що минув від початку ядерної реакції перетворення водню в гелій в недрах.

«молодого» Солнца.

Шлях розвитку нашого модельного Сонця проходить через точку на діаграмі, що відповідає нинішньому часу. Нині ми добре бачимо, що розбіжності у властивості між молодим Сонцем і сучасним Сонцем пов’язані з поступової тимчасової еволюцією нашої звезды.

Розрахунки дозволили нам знайти й вік за наше Сонце. Між «молодим» Сонцем з діаграми і Сонцем у цьому часу минуло 4,5 млрд. років. Такий вік за наше Сонце. Структури «молодого» Сонця і сучасного Сонця дуже відрізняються друг від друга. Тут де він ми бачимо конвективный зовнішній шар, у те час як і глибшої області енергія переноситься від внутрішніх шарів до зовнішніх з допомогою випромінювання. Перетворення водню в гелій відбувається у реакціях протон — протонною ланцюжка. Сучасне Сонце відрізняється від молодого лише, що у центральній області міститься деяке кількість гелію, що у результаті ядерних реакцій. Тоді як в зовнішніх шарах на кілограм речовини доводиться 270 грамів гелію, в центральних областях вміст досягає 590 грамів. Приблизно 300 грамів на кілограм маси образовалось.

в результаті згоряння водню. У зовнішньому шарі сонячне речовина постійно перемішується. Кожен грам речовини, який сягнув зовнішньої поверхні, певний час доти перебувають у нижній частини конвективного шару, де температура речовини становить близько мільйона градусів. Це приблизно 170 разів більше температури поверхні Солнца.

Чому на Сонце немає дейтерия?

Ядро атома дейтерію однієї з ізотопів водню, складається з протона і нейтрона. Дейтерій неспроможна існувати за високої температури, які спостерігаються у надрах зірки. Вже за температурі на 500 гривень 000 градусів ядра дейтерію можуть взаємодіяти з ядрами водню. У результаті реакції утворюється ізотоп гелію. Дейтерій є у природою невеликих кількостях: можна знайти, наприклад, в межзвёздном речовині, з яких утворилися зірки. При народженні Сонця дейтерій також мав ввійти до його складу, оскільки слід цієї ізотопу водню простежується Землі. Так, на приклад, в океанській воді на кожні 5000 атомів звичайного водню зустрічається 1 атом дейтерия.

Однак це ізотоп немає у сонячної атмосфері. Не дивовижно, оскільки з нашого комп’ютерної моделі слід, що з зовнішніх шарах сонця дейтерію не може бути. Причиною цього є конвекція. Кожен атом дейтерію зовнішньому поверхні Сонця рано чи пізно опиниться у результаті конвективного перемішування у дна конвективного зони. У цій сфері температура наближається одного мільйону градусів. Щойно атом дейтерію потрапляє у цю галузь, він пройшов за зіткненні з ядром водню перетворюється на ізотоп гелію. Протягом часу, що минув від моменту виникнення Сонця, весь дейтерій мав зруйнуватися. Навіть якщо його сьогодні дейтерій потрапляє на Сонце звідкись із космічного простору, то через два і три роки року атоми дейтерію виявляться у внутрішніх, гарячих шарах Сонця і перетворяться на атоми гелия.

Чому на Сонце мало лития?

Наша комп’ютерна модель неспроможна пояснити всіх фактів. Коли астрономи вивчали хімічний склад сонячної поверхні, як виявилося, що у Сонце надзвичайно рідко зустрічається (проти концентрацією на Землі) ще одне елемент літій. Цей елемент належить до найбільш легких в періодичної системі: ядро атома літію складається з 4-х нейтронів і трьох протонів. Такі атоми зустрічаються на Сонце дуже рідко. У порівняні з його концентрацією Землі, і навіть проти концентрацією в метеоритному речовині, яке потрапляє на Землю з космічного простору, 1 кг сонячного газу містить у 100 разів менша літію. Можливо, цей елемент теж руйнується при високих температур в частині конвективного зоны?

Справді літій може поглинати протон, і розпадатися на два атома гелію. Але температура до одного мільйон градусів, яка у нижній частини конвективного зони, недостатня з цією реакції. Руйнування літію відбувається значно глибша, приблизно за нормальної температури 3 мільйона градусів. В усіх життєвих комп’ютерних моделях, існуючих до часів, конвективная зона не проникає нижче шару з температурою 1 мільйон градусів. Тому наше модель неспроможна пояснити мале зміст літію на Сонце. Можливо літій був відсутній від початку? Це украй обмаль мабуть. Нині вважається, що Сонце, планети і метеорити виникли вже з й того речовини, що спочатку мало сам і хоча б хімічний склад. Куди ж подівся літій на Сонце? Як пояснити це парадокс?

Вихід зі становища є: у проміжок часу між освітою зірок і початку ядерних реакцій перетворення водню в гелій, не конвективная зона на Сонце проникала істотно глибше, ніж тепер. Вона досягала областей з температурою, по меншою мірою, в 3 мільйона градусів. Саме тоді велика частина літію, з зовнішніх шарів Сонця могла поринути у глибину й разрушиться.

Що відбудеться у майбутньому з нашим Солнцем?

Що буде далі? Що відбудеться, коли дедалі більше водню буде вигорати, в центрі Сонця накопичуватиметься гелій? Модельні розрахунки показують, передусім, у найближчі 5 мільярдів років практично щось зміниться. Сонце повільно (як показано на мал.1.) переміщатися вгору зі свого шляхів розвитку. Світність Сонця у своїй буде поступово підвищуватися, а температура з його поверхні стане у початку трохи вище, та був почне повільно знижуватися, але ці зміни будуть невелики.

Через 10 мільярдів років тому після початку горіння водню світність Сонця буде лише вдвічі вище нинішньої. На той час людство (якщо воно ще існуватиме Землі) віддавна почне відчувати кліматичні труднощі. Але потім стане ще гірше. Поки що ж діаметр Сонця лише у 2 разу перевищує нынешний.

Тим більше що, у надрах Сонця на той час у надрах Сонця вже відбудуться істотні зміни. У центрі весь водень вже буде зовсім вичерпаний. Центральна область вже цілком заповнена гелієм. У центрі не відбувається ядерних реакцій, оскільки весь водень вже вигорів, а перетворення гелію в вуглець температура занадто низька. Лише на самій поверхні цього гелиевого кулі, там, де гелій межує з шаром, багатим воднем, ще відбувається згоряння водню. Поступово вигорає і це водень, а радіус гелиевой сфери у центрі Сонця збільшується. Коли на початку в нашого Сонця було ядро, де відбувалися ядерні реакції перетворення водню в гелій, нині горіння водню відбувається у тонкої сферичної оболонці, що поступово розширюється й переміщається в зовнішні області, усе ще багаті воднем. З часом діаметр гелиевого кулі у центрі Сонця стає дедалі більше. На діаграмі Р — Р Сонце переміщається на право угору меча у область червоних гігантів (мал.1.). Сонячний кулю стає дедалі більше і водночас холодніше. Через 13 мільярдів років розміри Сонця стануть приблизно 100раз більше, ніж сьогодні, а світність збільшиться в 2000 раз. У водночас температура поверхні знизиться. Вона складати всього 4000 градусів, т. е. на 1800 градусів менше, ніж теперь.

Але нас не врятує. На той час океани Землі які вже випаруються, а під палючими променями Сонця буде плавиться.

7 навіть свинець. Земля перетвориться на гарячу піч, де не зможе існувати життя. Над неживої поверхнею Землі світитиме гігантський сонячний кулю з площею півнеба. Було б, звісно, цікаво дізнатися, наскільки вірні ці передбачення комп’ютерної модели.

Наші спостереження непогано описують основні властивості нинішнього Сонця. Та чи можна зробити цього висновок, що модель як і добре пророкує й сумні для таких людей наслідки його розвитку? Ми маємо при цьому пряме підтвердження. Якщо завдати на діаграму Р — Р зірки з кульового скупчення, то, на головною послідовності бракуватиме зірок, світність що у 3 й більше разів перевищує сонячну. Це відповідає приблизно 1.3 маси Сонця. Річ у тім, що найяскравіші зірки з головною послідовності вже «спалили» свій водень. Зірки, маси яких перевищують сонячну в 1.3 й більше разів, розташовані на півметровій галузі, яка відступає від головною послідовності на право вгору, до області червоних гігантів. Ці зірки розвивалися приблизно таке ж, прогнозує наша модель Сонця. Маса цих зірок не набагато перевищує солнечную.

На мал.2. зображено діаграма Р — Р для зірок головною послідовності кульового скупчення М3. І на цій діаграмі чорної стрілкою зображений шлях розвитку зірок, подібних Сонцю. З мал.2. добре видно, що зірок кульового скупчення розвиваються як і, як будет.

Рис. 2. Діаграма зірок з кульового скупчення М3. На.

цьому малюнку нанесён шлях розвитку зірок головною послідовності (чорна стрілка), що свідчить про, як зірки головною послідовності переміщаються до області червоних гигантов.

8 розвиватися наше Сонце у майбутньому. На діаграмі показані зірки, які вже переміщаються по діаграмі на право вгору. Така доля спіткає і Сонце через 8 мільярдів років. Більше важкі зірки випереджають Сонце, вони вже нині показують нам, що чекає у майбутньому наше Сонце. І якщо деяких планетах, які виникають навколо цих зірок, колись була, життя то тепер це життя внизу немає, і всі її сліди згоріли серед тепла, який випускають ці зірки. Отже, астрономічні спостереження підтверджують, що діти наші передбачення подальшої долі Сонця, до жалю правильны.

Загальні інформацію про Солнце.

Сонце — звичайна зірка нашої Галактики. Це був єдиний зірка настільки близька до Землі, що у ній видно окремі деталі її поверхні. Вивчаючи їх, ми можемо глибше зрозуміти природу інших зірок, що є істотно великих расстояниях.

Середнє відстань від Землі до Сонця становить 149.6 мільйонів км. Так наче земля звертається навколо Сонця по еліптичної орбіті, то січні вона ближче до нього на 2.5 мільйона км, а липні - настільки далі. Радіус Сонця R = 696 000 км, маса m = 1.99 10 р, середня щільність p = 1,41 г/см. Повне кількість енергії випромінюваної, Сонцем, становить L = 3.86 10 эрг/сек чи L = 3.86 10 Вт. Але Земля отримує лише 5 10 частку всієї випромінюваної Сонцем енергії. Ефективна температура Сонця Тэф = 5806 До, його спектральний клас G2.

Сонце обертається не як твердий тіло, його кутова швидкість принаймні видалення від екватора зменшується (рис. 3.). Таке обертання одержало назва диференціального чи зонального обертання. За спостереженнями багатьох тисяч плям встановлено, що w = 14.4 — 2.7 sin b, где — кутовий відстань від екватора, гелиографическая широта період обертання Сонця змінюється від 25 діб на екваторі до 30 діб поблизу полюсів. Лінійна швидкість обертання на екваторі близька до 2 км/с.

Рис. 3. Схема обертання Сонця. Зліва — пятна,.

розташовані вздовж центрального меридіана, з права їхнє становище після одного оборота.

Солнц.

Бачимо випромінювання Сонця виникає у його тонкому зовнішньому шарі, що називається фотосферой. Товщина цього вбирається у 0.001 радіуса Сонця, т. е. близько 700 км. Щільність речовини на нижній межі фотосфери становить 5 10 г/см, тоді як у верхньої кордоні вона у тисячу разів менше. Рівень с.

плотностью p = 10 г/см і температурою Т=4600 До умовно називають «поверхнею» Сонця. Щільність в фотосфері Сонця з висотою зменшується безупинно. І усе ж таки спостерігачеві впадає правді в очі різка кордон Сонця, чітку край сонячного диска. Річ у тім, що з вивченні краю диска Сонця спостерігач приймає випромінювання, які утворюються в стовпчику газу, орієнтованому вздовж променя зору. У середньому кожен елементарний обсяг стовпчика, випромінювання постачається з глибших шарів. Тут воно поглинається і переизлучается за всіма напрямами і частково напрямі спостерігача. Вочевидь, що далі від центру Сонця, тим менше число квантів буде «переадресована» у напрямку до спостерігачеві. Розрахунки показують, що зміна інтенсивності від I = 0 до максимального значення відбувається у шарі завтовшки близько км. З Землі цю верству видно всього з точки 0 «», 4. Воно й сприймається спостерігачем як різкий край сонячного диска.

У моменти сонячних затемнень навколо Сонця добре видно невеличке кільце ярко-красного цвета-хромосфера, оточена сріблисто-білої короною. Зазвичай спектри хромосфери й отримують під час повних сонячних затемнень. Окремі деталі її внутрішньої структури вивчають з допомогою хромосферных телескопів з интерференционно — поляризационными фильтрами.

Довжина хромосфери становить близько 20 000 км. Знайшли, що щільність у ній змінюється з висотою повільніше, ніж у фотосфері. Підтвердження сказоному є присутність у спектрі хромосфери ліній іонізованого гелия.

У той самий час у спектрі хромосфери видно також лінії бальмеровской серії водню, які можуть опинитися утворюватися лише у випадках низькою температури випромінює газа.

Ці суперечливі дані можна узгодити, тоді як хромосфере одночасно присутні і холодні, і гарячі елементи газу. Тому модель хромосфери виглядає так. У нижньої її частини температура дорівнює 4500 — 4800 До. в розквіті близько 2000 км з’являються гарячі струменя — спикулы, температура яких нині сягає 50 000 До і який оточені більш холодним газом з температурою 20 000 До (рис. 4.). Висота окремої спикулы сягає тисяч кілометрів, товщина — близько тисячу кілометрів. З швидкостями близько 20-ти км/сек спикулы рухаються вгору й за розчиняються в короне.

Біля основи корони щільність дорівнює 10 г/см (відповідна концентрація частинок N = 10 див), а температура дуже різко зростає до 100 000 До. на висоті h = 70 000 км Т = 2 млн. градусов.

Загальні інформацію про фізичних процесах на Солнце.

Сонце одна із жовтих карликів — найбільш типових зірок нашої Галактики. Газоподібне сонячне речовина в глибоких шарах Сонця й у зовнішніх областях його атмосфери практично цілком ионизовано, т. е. фактично є плазмою (коли всі електрони відірвані від атомів); лише у порівняно тонкому поверхневому шарі сонячне речовина перебуває у стані неповною іонізації. Відповідно до сучасним уявленням у затінках Сонця вже мільярди діє природний термоядерний реактор, до створення що його земних умовах людська наука ще лише приближается.

Енергія, выделяющаяся в сонячних надрах під час термоядерних реакцій в вигляді жорсткого гамма-випромінення, надто повільно (за мільйони) просочується назовні, до Сонця. При багатократних процесах поглинання і переизлучения квантів в товщі сонячного речовини відбувається постійне зменшення частоти початкового випромінювання, і видимої нам поверхні Сонця воно з’являється вже у оптичному діапазоні спектра.

У основній масі Сонця, яка зараз переживає області, обмеженою 0.8 радіуса Сонця, енергія переноситься випромінюванням, проте, попри глибині порядку 140 тис. кілометрів від поверхні характер цього процесу радикально змінюється. У результаті просочування енергії випромінювання назовні, температура сонячної плазми поступово падає за переходу до вищим верствам, і, якщо який — або обсяг газу випадково виявиться кілька гаряче довкілля, він починає розширюватися і, стаючи легше, спливає вгору. У цьому полягає явище конвективного перенесення энергии.

У міру просування виділеного газу вгору, на більш разряжённые верстви, зовні тиск, претерпеваемое їм, падає, і тому його продовжуватиме розширюватися і псуватися. Хоча в навколишньому газі температура також зменшується з заввишки, його температура залишається вищою, і, в такий спосіб, даний обсяг продовжуватиме рухатися вгору, переносячи енергію. У процесі руху цього обсягу має відбуватися його роздрібнення (фрагментація) на обсяги газів менших розмірів. Як свідчать розрахунки, всплывающее гарячі сонячне речовина, не розпадаючись, проходить відстань, що з некоторой.

12 характерною заввишки розподілу газу цій галузі Сонця. Ця висота визначається температурою плазми і прискоренням сили тяжкості і, природно, може дуже змінюватися в тому сонячних условиях.

Без конвекції характер зміни температури з висотою встановлюється перенесенням тепла випромінюванням і, отже, від ступеня непрозорості речовини, для даного випромінювання. Чим їх кількість більше, тим більше змінюється температура з глибиною. Щоправда, температура з висотою може згасати і шляхом зменшення щільності газу. Власне кажучи, конвекція можлива буде лише тоді коли зміни температури, викликаного різної ступенем непрозорості речовини, більше зміни температури, обумовленого падінням його щільності. Це умова визначає товщину під поверхні зони, охопленій конвективными «рухами», а її Сонце становить близько 140 тис. км.

Більшість оптичного випромінювання Сонця безупинному спектрі приходить до нас з фотосфери — порівняно щільного нижнього шару сонячної атмосфери. Результатом конвективных рухів газу глибоких шарах Сонця є комірчана структура фотосфери (грануляція). Характерні розміри осередків (гранул) близько 0.5 — 0.8 тис. км, середнє час «життя» 5 — 8 хв, в них спостерігається швидкість піднесення речовини порядку 400 м/с. крім гранул, в фотосфері видно і більш великомасштабні структури, як бы сеть з розміром осередків близько тридцяти тис. км, — супергрануляция. Ця «сітка» є «слід» конвекції з глибшого ярусу, ніж гранули (приблизно 5 тис. км). Час «життя» «сітки» супергрануляции близько діб. Нарешті, лежить на поверхні Сонця помічені так звані «гігантські структури» (як і ячеистые тіла) з розмірами близькими до 400 тис. км, і часом «життя» близько 20 діб. Це відбиток «діяльності» самого глибокого рівня конвекции.

Близько 0.001 всієї енергії конвективных рухів переноситься різними типами хвиль: звуковими, і навіть магнитозвуковыми і альвеновскими. Останні типи хвиль пов’язані з наявністю у Сонця магнітного поля, що надає сильний вплив на хвильові руху, походження на Сонце магнітних полів великий напруженості залишається доки цілком зрозумілим, хоча слабкі поля (у «малих масштабах) цілком може генеруватися рухами сонячної электропроводящей плазми (зокрема у конвективного зоне).

На не великих висотах над фотосферой втрати енергії хвиль не.

13 великі, оскільки щільність газу тут ще значна і він легко «висвічує» запасённую енергію, т. е. Перетворює їх у енергію теплового випромінювання. Тож у порівняно вузькому (до 1 тис. км) перехідному шарі від фотосфери до вищим верствам температура навіть падає (від 6000 до 5000 До). На великих висотах роль нагріву хвилями починає швидко зростати, оскільки через падіння щільності ефективність випромінювання плазмою різко зменшується. З цієї причини на висотах вище 1 тис. км над фотосферой температура починає повільно, та був дедалі швидше зростати (рис. 4.). Цей шар хромосфери Сонця називають хромосферой.

Рис. 3. Схема будівлі хромосфери. Вказані значення температури та електронної концентрації залежно від висоти. Вище хромосфери настає повна іонізація водню і гелію, температура плазми піднімається до 1−2 млн. градусів. Тут починається сонячна корона. Її помітні під час повних сонячних затемнень, коли Місяць повністю закриває Сонце, тоді на короткий термін навколо затмившегося сонячного диска і натомість темного неба спалахує сріблисте сяйво. Корону можна спостерігати та лише у час сонячних затемнень — з допомогою спеціальних инструментов.

Починаючи із певною висоти корони, виникає витікання сонячної плазми в межпространство — сонячний вітер. Разряжённая плазма сонячного вітру з великий швидкістю розходиться за всіма напрямами, огинаючи магнітосфери Землі та інших планет сонячної системи, комет тощо. буд. Причина закінчення сонячного вітру у тому, що розміри корони має температуру кілька градусів, 2 разу перевищує розміри Сонця, і гравітаційне тяжіння нездатна її удержать.

Сонячна активность.

Усі прояви сонячної активності як найтісніше з наявністю у Сонця магнітного поля. Поява магнітних областей на Сонце та його еволюція сильно впливають попри всі розглянуті нами вище фізичні процеси у верхніх шарах сонячної атмосферы.

Народження магнітної області, зазвичай, починається з її появою сильного, магнітного поля була в атмосфері, і це область фотосфери стає яскравіше — з’являється факел. Зростання яскравості світіння має й у хромосфере, де спостерігається флоккул, а короні тут утворюється щільне і гарячі хмару плазми — нормальна конденсация.

Наростання магнітного поля (лише на рівні фотосфери) у сфері світіння смолоскипа спочатку спостерігається як поява темних пір, які потім, зливаючись і розростаючись, утворюють різко очертаное темне пляма, оточене більш світлої каймою — полутенью. Розміри плям зазвичай лежать у межах 10 — 15 тис. км, а напруженість магнітного поля становить 80 — 120 А/м (в факелах напруженість поля сягає тисяч ампер на метр). Зазвичай плями виникають над одиночній тюремній камері, а цілими групами. Іноді група складається з плям з магнітним полем однієї полярності (униполярная група), переважно у активної області спостерігаються групи плям з полем обох полярностей — біполярні групи. Плями захоплюються обертанням Сонця, але мають невеликі і власні руху. Температура плазми в плямі нижче фотосферной на 1500 — 2000 До, тому які й виглядають темними і натомість фотосферы.

Різке зниження температури у сфері плями пов’язана з тим, що конвективные руху тут придушуються сильними магнітними полями. Через високої провідності плазми магнітні силові лінії хіба що «вморожены» в речовина і звідти прямують його попри всі його рухах. Так відбувається поки магнітне полі слабке. Проте магнітні половіючі жита із напруженістю понад 10 тис. А/м вже чинять опір і здатні обмежити рух сонячної плазми. Тому — то перенесення теплової енергії конвекцией у разі різко зменшується та газу охолоджується над зупинених осередками супергрануляции.

У магнітному полі плям можливий тільки одна частка конвективных рухів — «ковзання» газу вздовж силових ліній (вгору, вниз). Це пояснює, чому перенесення енергії в плямах усе ж таки більше, ніж, якби існував лише одне перенесення енергії излучением.

Дуже цікавими структурними образованьями у атмосфері Сонця є протуберанці. Вони уявляють собою маси порівняно холодного газу, часто дуже чудернацьких форм, поднимающиеся над хромосферой і оточені гарячої корональной плазмою. В кінці Сонця їх можна поспостерігати на спектральною лінії водню М як світлі хмари, а проекції на сонячний диск — як темні волокна (оскільки протуберанець випромінює менше енергії, ніж поглощает).

Освіта протуберанців тісно пов’язані зі структурою магнітних полів біполярних активних областях, оскільки звичайно протуберанці «воліють» розташовуватися вздовж кордону розділу полярності поля була в таких областях. Маса газу, зосереджена щодо одного протуберанце, дуже великий — вона лише 10 разів менша маси всієї сонячної корони, яке температура в 100 — 500 раз нижче корональной.

Відповідно до сучасними уявленнями утворений «зародок» майбутнього протуберанця «висмоктує» речовина з хромосфери (див. мал.5.). Фізика процесу тут наступна. У магнітної структурі типу «прим'ятої арки» (тобто. з западиною на вершині), яка може утворитися за українсько-словацьким кордоном розділу полярності поля була в активної області, нагрівання плазми відбувається знизу (альвеновскими хвилями). Інтенсивність нагріву газу на бічних сторони «арки» вище, ніж її вершині. Це — зменшення нагріву на вершині наводить до охолодження газу, й під дією сили тяжкості він опускається в «яму» магнітного поля і ущільнюється. На його місце піднімається нагрітий газ з бічних поверхонь «арки» і такий самий накопичується в «ямі», причому при збільшенні його щільності ростуть втрати енергії на випромінювання, тобто. газ швидко охлаждается.

Див. Мал.5. Протуберанець «висячий» на силових лініях магнітного поля.

16 Природно, що в міру наповнення холодного газу «ямі» магнітного поля її глибина росте, т.к. магнітні силові лінії вгинаються від вагою протуберанця. Оскільки теплопровідність впоперек силових ліній поля не велика, магнітне полі, навколишнє народжений протуберанець, захищає його від нагріву гарячої коронольной плазмою. Так діє цей «сифон», приблизно на добу що нагромаджує масу протуберанца.

Сонячні вспышки.

Найпотужнішим проявом сонячної активності є спалахи, у час яких за дуже стислий період часу (до 1000 з) виділяється дуже багато енергії еквівалентну выделяемому вибухом кілька десятків мільйонів (а окремих випадках і сотні мільйонів) водневих бомб.

Протягом років максимальної активності то, можливо близько 20 спалахів на добу, в мінімумі уже багато місяців їх може бути ні одной.

Найчастіше спалахи творяться у про нейтральних областях між плямами, мають протилежну полярність. Розміри області, охопленій спалахом, менше 1000 км. Процес розвитку великий спалахи триває 5- 10 хв. Самих потужних — кілька годин. Зазвичай спалахи розпочинаються з раптового виділення енергії у верхній хромосфере чи нижньої короні, причому за 1−2мин, а великих спалахів за 10 — 60 хв. кількість освобождённой енергії сягає 10 — 10 Дж.

Основні ефекти, виявляються при спалах, — це нагрівання великого обсягу сонячної плазми до дуже високою температури (до 100 млн. До) і прискорення великої кількості частинок до релятивістських енергій (генерація сонячних космічного проміння). Прояв вторинних ефектів при спалах пов’язане з поширенням нагрітого газу та прискорених частинок вздовж силових ліній магнітного поля була в хромосферу, що викликає інтенсивне випромінювання в оптичному і ультрафіолетовому діапазонах. З іншого боку, гарячий газ випускає теплове рентгенівське випромінювання, а енергійні електрони, гальмуючи в щільною плазмі хромосфери, дають рентгенівське випромінювання з нетепловым спектром (у якому інтенсивність випромінювання змінюється з частотою по статечному закону).

Нарешті, в сонячної атмосфері від області энерговыделения спалахи поширюються ударні хвилі, швидкості яких у межах 0.5 — 1 млн. м/с. Ударні хвилі можуть впливати на протуберанці, активізуючи їх і часом наводячи до повної руйнації і викидання речовини протуберанця високо в корону.

Останніми роками встановили, що спалахи майже неминуче творяться у активної області, коли из-под фотосфери починає «спливати» область з магнітним полем, у яких протилежну полярність стосовно існуючому в.

18 «старої» області. Іноді вони це пов’язані з появою кількох невеликих плям (сателітів), мають полі іншого, в безпосередньої околиці великих плям (навіть у царині їх напівтіні) розвиненою активної області. Вочевидь, що дедалі більше магнітне полі певного напрями, вторгаючись до області, «занятою» полем іншого, буде спричинить швидкому зростанню градієнтів поля була в цієї области.

Дослідження ультрафіолетового і рентгенівського (нетеплового) випромінювання спалахів, проведені останніми роками з допомогою ракет і супутників, дозволив встановити, що це випромінювання чітко поділяється на дві компоненти — повільно непостійну і імпульсивну. «» Повільна «» компонента звичайно з початку слабко, та був дедалі швидше зростає й після досягнення максимуму поступово спадає. Імпульсивна компонента з’являється у момент швидкого зростання повільно мінливою і полягає зазвичай вже з чи кількох окремих всплесков.

Отже, випромінювання спалахи практично переважають у всіх діапазонах спектра складається з безлічі різних сплесків різної тривалості, а, отже, характер зміни теплового рентгенівського випромінювання та емісії в лінії М може бути объяснён повільним нагріванням і поступовим охолодженням й усієї області, займаній спалахом. Це змушує припустити тонку структуру області спалахи, де процеси прискорення і нагріву частинок відбуваються у окремих, порівняно не великих обсягах плазми з магнітним полем. Поява ж сплесків рентгенівського випромінювання може пов’язуватися з променями швидких частинок, мають статечну розподіл по энергиям.

Коротко про основні характеристики швидких частинок, генерируемых спалахами можна, сказати. Звичайні спалахи дають електрони з енергіями 3 — 10 кэВ з тепловим спектром, з допомогою можна пояснити теплове рентгенівське випромінювання високотемпературної плазми спалахи. Більше потужні спалахи породжують не «» теплові «» електрони з енергіями 20 -100 кэВ, іноді до 500 кэВ. При спалахи ще більшої енергетикою з’являються протони з енергіями 10 — 100 мэВ і релятивістські електрони. Нарешті, найпотужніші спалахи здатні спричинить появі сонячних космічного проміння з максимальною енергією частинок, сягаючої 1 — 10 ГэВ.

І, спостерігається картина вивчення спалаху лінії М, в оптичному, а також у ультрафіолетовому, гама і рентгенівському діапазонах створюється чи безпосередньо самими швидкими частинками, або ж результаті нагріву хромосфери частинками високих енергій. Ця сукупність спостережних даних має бути моделлю для побудови моделей вспышек.

Радіоі рентгенівське Солнце.

У видимому світлі Сонце абсолютно домінує з усіх іншими небесними світилами, його блиск удесятеро більше блиску Сиріуса. У радіоі рентгенівських діапазонах виглядає значно скромніші. Якщо говорити точніше, то радіодіапазоні на небі утворилася не так одне, а кілька однакових «» сонць «». Адже за потужності радіовипромінювання наше Сонце однаково з радиоисточником Кассеопея А, тоді як яскравість джерела Лебєдь Лише в 1.6 разу, а джерело Стрелець, А — вп’ятеро менше. З іншого боку, на небі є ще 10 радіоджерел, які слабше Сонця лише у 10 раз. Аналогічна картина простежується й у рентгенівському діапазоні. Першим спробував знайти сонячне радіовипромінювання було здійснено ще 1900 р., проте він був зазначено (при цьому випадково) військовими радіолокаційними станціями лише у 1940 і 1942 гг.

Якби Сонце випромінювало як теплової джерело, має температуру 6000 До, то радіодіапазоні розподіл енергії залежно від довгі хвилі підпорядковувалося б формулі Рэлея — Джинсу. Насправді це завжди буде так тільки до хвиль чия довга менше 1 див. Інтенсивність випромінювання спокійного Сонця на довжині хвилі рівної 1 м. Відповідає температура порядку 200 000 До, а при довжині хвилі рівної 10 м. — температура близько мільйона градусів. У період високої сонячної активності тих довжин хвиль інтенсивність випромінювання сягає температури відповідно 10 До і десяти К.

З огляду на посиленого радіовипромінювання на метрових хвилях (шумові бурі що спостерігаються протягом кількох годинників та навіть днів) раз у раз виділяються сплески тривалістю близько секунди. Це сплески 1 типа.

Сплески 2 типу починаються приблизно 10 хв. після сильної спалахи і радіомовлення продовжується 5 — 30 хв. Тут у кожен цей час часу випромінювання зосереджено у двох частотних інтервалах (на першої та другої гормон илах) причём у розвитку явища відбувається дрейф за частотою — зменшення їх у 2 -8 разів на час 10 — 15 мин.

Сплески 3 типу — звичайнісінький прояв радіовипромінювання активного Сонця. Виникають вони у момент спалахи на частотах близько 600 МГц (довжина хвилі близько 50 див). Протягом близько 20 сік. відбувається швидкий дрейф в частоті і згасання явления.

Сплесками 4 типу широкодиапазонное і непрерывное.

20 (тривале кілька годин) радіовипромінювання, таке зазвичай за сплесками 2 типа.

Сплесками 5 типу названо широкодиапазонное безупинне випромінювання, таке за сплесками 3 типу, і триваюче кілька минут.

Приблизно за два хв. від початку оптичної спалахи починається рентгенівська спалах. Саме тоді потік рентгенівського випромінювання від активної області Сонця поповнюється 3 — 4 порядку. Встановлено, що потік випромінювання окремими рентгенівських діапазонах починає кілька збільшуватися за кілька годин на початок спалахи. Це дає можливість із більшою мірою ймовірності передбачити момент її появления.

Зіставлення знімків спалахи, отримані рентгенівських променях й у лини М свідчить, що розміри області, охопленій рентгенівської спалахом, менше, ніж оптичної. Температура газу, излучающегося в рентгенівському діапазоні 20−40 мільйонів градусов.

" «Корональні діри ««.

Давно вже відомо, що у короні Сонця існують області з низькою щільністю. Вони чітко за деяких фотографіях корони, здобутих під час сонячних затемнень. Ці області називаються «» коронольными дірами «». Області де практично немає випромінювання корони. Особливо добре «» корональні діри «» виявляються на гелиограммах, здобутих у м’якому рентгенівському діапазоні: у ці випадках на диску Сонця «» діри «» спостерігаються як проекції на диск майже чорних областей.

" «Корональні діри «», по — видимому, характеризуються як зниженням щільності, а й різким зміною інших, параметрів в західних областях короны.

Площа зайнята типовою «» дірою «», становить 1 — 5% площі сонячного диска. Зміна площі зайнятою «» дірою «», відбувається з середньої швидкістю 20 000 км /з (близько 0.1% площі сонячного диска за 1 день). «» Корональні діри «» як та інші сонячні деталі, обертаються разом з Сонцем, роблячи на екваторі видимий оборот за 27 діб. Проте обертання «» дір «» має деяку особливість, що відрізняє їхнього капіталу від інших деталей — притаманне Сонця диференціальний обертання (збільшення періоду роботи з наближенням гелиографическим полюсах) для «» дір «» практично немає, а під час переходу від екватора до полюсів період змінюється всього на 3% (зміна для звичайних утворень на Сонце близько 20%).

Зміна температури з висотою у сфері «» дір «» відбувається у 5 раз швидше, а зміна газового тиску — в 2−3 разу повільніше, ніж у оточуючих її «» звичайних «» областях сонячної атмосфери. У результаті потік тепла з корони в нижележащие верстви в «» корональних дірах «» приблизно 10 разів менша. Слід зазначити, разом із посиленням сонячного вітру останні обставина призводить до істотною «» витоку «» енергії з області «» дір «» .

Особливу увагу привертає стійкість «» корональних дір «» (до 0.5 року) та його майже «» твёрдотельное «» обертання. Можливо, ці факти відбивають особливості походження великомасштабних сонячних магнітних полів, які дивлячись на диференціальний характер обертання поверхневих шарів Сонця, обертаються із постійною швидкістю разом із глибшими верствами, де утворюються ці пол.

Список використовуваної литературы:

1. Микільський Г. М. Не видиме Сонце. М.,.

" «Знання «», 1980. 2. Томозов В. М. і Цитович В. М. Вибухові процеси на Сонце. М., «» Знання «», 1979. 3. Кипенхан Р. 100 мільйонів сонць: народження, життя й смерть зірок. М., Світ, 1990. 4. Климишин М. А. Астрономія нашого часу. М.,.

" «Наука «», 1976. 5. Астрономія: учеб. посібник для студентів фіз. — мат. А 91 фак. пед. ин-тов. М.,.

Просвітництво, 1983. 6. Мухін І.М. Світ астрономії: Розповіді о.

Всесвіту, звёздах і галактиках. М., Мол.

Гвардія, 1987.

План:

Від молодого Сонця до современному…2 Чому на Сонце немає дейтерия…5 Чому на Сонце мало лития…6 Що відбудеться у майбутньому з нашим Солнцем…7 Загальні інформацію про Солнце…10 Загальні інформацію про фізичних процесах на Солнце…12 Сонячна активность…15 Сонячні вспышки…18 Радіоі рентгенівське Солнце…20 «» Корональні діри «» …22 Список використовуваної литературы…23.

| | | | | | |МИНЕСТЕРСТВО ОСВІТИ | |РОСІЙСЬКОЇ ФЕДЕРАЦІЇ | |МУНИУИПАЛЬНОЕ ЗАГАЛЬНООСВІТНІЙ | |УСТАНОВА ШКОЛА № 48. | | | | | | | | | | | | | | | | «» Дослідження | |Сонця — найближчій зірки «» | | | | | | | | | | | | | |Підготувала: | |Учениця 11 класу, А | |Зизе Наталя В’ячеславівна. | | | |Перевірив: | |вчитель астрономії | |Масюкова Ольга Володимирівна. | | | | | | | | | | | | | | | | | |р. Волгоград | |2000 — 2001 уч.г. | | | | | | | | |.