Солнце является единственной звездой в Солнечной системе, вокруг нее совершают свое движение все планеты системы, а также их спутники и другие объекты, вплоть до космической пыли. Если сравнить массу Солнца с массой всей Солнечной системы, то она составит порядка 99,866 процентов.
Солнце является одной из 100 000 000 000 звезд нашей Галактики и по величине стоит среди них на четвертом месте. Ближайшая к Солнцу звезда Проксима Центавра располагается на расстоянии четырех световых лет от Земли. От Солнца до планеты Земля 149,6 млн км, свет от звезды доходит за восемь минут. От центра Млечного пути звезда находится на расстоянии 26 тысяч световых лет, при этом она производит вращение вокруг него со скоростью 1 оборот в 200 миллионов лет.
Презентация: Солнце
По спектральной классификации звезда относится к типу «желтый карлик», по приблизительным расчетам ее возраст составляет чуть более 4,5 миллиардов лет, она находится в середине своего жизненного цикла.
Солнце, состоящее на 92% из водорода и на 7% из гелия, имеет очень сложное строение. В его центре находится ядро с радиусом примерно 150 000-175 000 км, что составляет до 25% от общего радиуса звезды, в его центре температура приближается к 14 000 000 К.
Ядро с большой скоростью производит вращение вокруг оси, причем эта скорость существенно превышает показатели внешних оболочек звезды. Здесь происходит реакция образования гелия из четырех протонов, вследствие чего получается большой объем энергии, проходящий через все слои и излучающийся с фотосферы в виде кинетической энергии и света. Над ядром находится зона лучистого переноса, где температуры находятся в диапазоне 2-7 миллионов К. Затем следует конвективная зона толщиной примерно 200 000 км, где наблюдается уже не переизлучение для переноса энергии, а перемешивание плазмы. На поверхности слоя температура составляет примерно 5800 К.
Атмосфера Солнца состоит из фотосферы, образующей видимую поверхность звезды, хромосферы толщиной порядка 2000 км и короны, последней внешней солнечной оболочки, температура которой находится в диапазоне 1 000 000-20 000 000 К. Из внешней части короны происходит выход ионизированных частиц, называемых солнечным ветром.
Когда Солнце достигнет возраста примерно в 7,5 - 8 миллиардов лет (то есть через 4-5 млрд лет) звезда превратится в «красного гиганта», ее внешние оболочки расширятся и достигнут орбиты Земли, возможно, отодвинув планету на более дальнее расстояние.
Под воздействием высоких температур жизнь в сегодняшнем понимании станет просто невозможна. Заключительный цикл своей жизни Солнце проведет в состоянии «белого карлика».
Солнце - источник жизни на Земле
Солнце самый главный источник тепла и энергии, благодаря которому при содействии других благоприятных факторов на Земле есть жизнь. Наша планета Земля вращается вокруг своей оси, поэтому каждые сутки, находясь на солнечной стороне планеты мы можем наблюдать рассвет и удивительное по красоте явление закат, а ночью, когда часть планеты попадает в теневую сторону, можно наблюдать за звездами на ночном небе.
Солнце оказывает огромное влияние на жизнедеятельность Земли, оно участвует в фотосинтезе, помогает в образовании витамина D в организме человека. Солнечный ветер вызывает геомагнитные бури и именно его проникновение в слои земной атмосферы вызывает такое красивейшее природное явление, как северное сияние, называемое еще полярным. Солнечная активность меняется в сторону уменьшения или усиления примерно раз в 11 лет.
С начала космической эры исследователей интересовало Солнце. Для профессионального наблюдения используются специальные телескопы с двумя зеркалами, разработаны международные программы, но самые точные данные можно получить вне слоев атмосферы Земли, поэтому чаще всего исследования проводятся со спутников, космических кораблей. Первые такие исследования были проведены еще в 1957 году в нескольких спектральных диапазонах.
Сегодня на орбиты выводятся спутники, представляющие собой обсерватории в миниатюре, позволяющие получить очень интересные материалы для изучения звезды. Еще в годы первого освоения космоса человеком были разработаны и запущены несколько космических аппаратов, направленных на изучение Солнца. Первыми из них была серия американских спутников, запуск которых стартовал в 1962 году. В 1976 году запущен западногерманский аппарат Гелиос-2, который впервые в истории приблизился к светилу на минимальное расстояние в 0,29 а.е. При этом были зафиксированы появление ядер легкого гелия при вспышках солнца, а также магнитные ударные волны, охватывающие диапазон 100 Гц-2,2 кГц.
Еще один интересный аппарат - солнечный зонд Ulysses, запущенный в 1990 году. Он выведен на околосолнечную орбиту и движется перпендикулярно полосе эклиптики. Через 8 лет после запуска аппарат завершил первый виток вокруг Солнца. Он зарегистрировал спиральную форму магнитного поля светила, а также постоянное его увеличение.
На 2018 год НАСА планирует запуск аппарата Solar Probe+, который приблизится к Солнцу на максимально приближенное расстояние - 6 млн. км (это в 7 раз меньше дистанции, достигнутой Гелиусом-2) и займет круговую орбиту. Для защиты от высочайшей температуры он оснащен щитом из углеродистого волокна.
Создана новая технология наблюдения за экзопланетами
Оптическую технологию «исправления» света от далеких звёзд разработали физики из МФТИ и ИКИ РАН. Она позволит значительно улучшить «зрение» телескопов и напрямую наблюдать экзопланеты, сопоставимые по размерам с Землей. Работа была опубликована в Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems. «МК» побеседовал о разработке с руководителем научной группы доцентом МФТИ и заведующим Лабораторией планетной астрономии ИКИ РАН Александром ТАВРОВЫМ.
Первые экзопланеты - планеты за пределами Солнечной системы - были обнаружены в конце XX века, а сейчас их известно более двух тысяч. Увидеть их собственный свет без специальных инструментов практически невозможно - его “затмевает” излучение звёзд. Поэтому экзопланеты до последнего времени находили только косвенными методами: фиксируя слабые периодические колебания светимости звезды при прохождении планеты перед её диском (транзитный метод), или же колебания самой звезды под действием притяжения планеты (метод лучевых скоростей). Только в конце 2000-х годов астрономы впервые смогли напрямую получить снимки экзопланет. Для таких съемок используются коронографы, впервые созданные в 1930-х годах для наблюдений солнечной короны вне затмений. Внутри у этих устройств есть “искусственная луна”, которая экранирует часть поля зрения, например, закрывает солнечный диск, позволяя видеть тусклую солнечную корону.
Для того, чтобы повторить метод с далекими объектами - звездами и экзопланетами, вращающимися вокруг своих светил за пределами Солнечной системы, требуется значительно более высокий уровень точности и значительно более высокое разрешение самого телескопа, на котором установлен коронограф.
Если мы наблюдаем за небесным объектом с Земли при помощи телескопа, то без специальной адаптивной оптики, вряд ли добьемся хорошего результата. Свет проходит через турбулентную атмосферу, что мешает в итоге увидеть объект в хорошем качестве, - поясняет Александр Тавров. - Для наблюдения экзопланет используются космические телескопы. Им земная атмосфера уже не мешает, но есть множество других факторов, которые также требуют наличия в телескопе адаптивной оптики (как правило, это какая-то специальная мембрана – управляемое изогнутое зеркало, позволяющее «выравнивать» свет от далеких объектов). У западных коллег такая точная, дорогая оптика существует, а у нас, увы, пока нет. Наше ноу-хау заключается в инновационном решении, позволяющем обойтись без суперточных адаптивных зеркал при наблюдении за экзопланетами. На пути света к коронографу мы поставили другое оптическое устройство - несбалансированный интерферометр. Если говорить по-простому, он исправляет изображение, полученное от звезды и вращающейся вокруг нее экзопланеты, после чего на коронографе мы можем хорошо отличить свечение отдельно взятой планеты от света звезды. Качество полученного таким способом изображения получается не хуже, чем у западных коллег, а в чем-то даже лучше.
Затмения относятся к числу самых зрелищных астрономических явлений. Однако никакие технические средства не могут в полной мере передать ощущения, возникающие при этом у наблюдателя. И все же в силу несовершенства человеческого глаза ему видно далеко не все сразу. Ускользающие от взгляда детали этой чудесной картины способна выявить и запечатлеть только специальная техника фотографирования и обработки сигналов. Многообразие затмений далеко не исчерпывается явлениями в системе Солнце-Земля-Луна. Относительно близко расположенные космические тела регулярно отбрасывают друг на друга тени (нужно лишь, чтобы неподалеку был какой-нибудь мощный источник светового излучения). Наблюдая за этим космическим театром теней, астрономы получают множество интересных сведений об устройстве Вселенной. Фото Вячеслав Хондырев
На болгарском курорте Шабла 11 августа 1999 года был самый обычный летний день. Голубое небо, золотой песок, теплое ласковое море. Но на пляже никто не заходил в воду — публика готовилась к наблюдениям. Именно здесь стокилометровое пятно лунной тени должно было пересечь берег Черного моря, а длительность полной фазы, согласно расчетам, достигала 3 минут 20 секунд. Отличная погода вполне соответствовала многолетним данным, но все с тревогой поглядывали на облако, висящее над горами.
На самом деле затмение уже шло, просто его частные фазы мало кого интересовали. Иное дело — полная фаза, до начала которой оставалось еще полчаса. Новенькая цифровая зеркалка, специально купленная для этого случая, стояла в полной готовности. Все продумано до мелочей, каждое движение отрепетировано десятки раз. Погода испортиться уже не успеет, и все же беспокойство почему-то нарастало. Может, дело в том, что света заметно поубавилось и резко похолодало? Но так и должно быть с приближением полной фазы. Впрочем, птицам этого не понять — все способные летать пернатые поднялись в воздух и с криками выписывали круги над нашими головами. С моря задул ветер. С каждой минутой он крепчал, и тяжелая фотокамера начинала дрожать на штативе, который еще недавно казался таким надежным.
Делать нечего — за несколько минут до расчетного момента, рискуя все испортить, я спустился с песчаного холма к его подножию, где кусты гасили ветер. Несколько движений, и буквально в последний момент техника вновь настроена. Но что это за шум? Лают и воют собаки, блеют овцы. Кажется, все животные, способные издавать звуки, делают это как в последний раз! Свет меркнет с каждой секундой. Птиц в потемневшем небе уже не видно. Все разом стихает. Нитевидный солнечный серпик освещает морской берег не ярче, чем полная Луна. Вдруг и он гаснет. Кто следил за ним в последние секунды без темного фильтра, в первые мгновения наверняка ничего не видит.Мое суетливое волнение сменилось настоящим шоком: затмение, о котором я мечтал всю жизнь, уже началось, летят драгоценные секунды, а я даже не могу поднять голову и насладиться редчайшим зрелищем — фотосъемка прежде всего! По каждому нажатию кнопки фотокамера автоматически делает серию из девяти снимков (в режиме «брекетинг»). Еще одну. Еще и еще. Пока камера щелкает затвором, все же отваживаюсь оторваться и взглянуть на корону в бинокль. От черной Луны во все стороны разбрелось множество длинных лучей, образуя жемчужную корону с желтовато-кремовым оттенком, а у самого края диска вспыхивают ярко-розовые протуберанцы. Один из них необычно далеко отлетел от края Луны. Расходясь в стороны, лучи короны постепенно бледнеют и сливаются с темно-синим фоном неба. Эффект присутствия такой, будто не на песке стою, а лечу в небе. А время словно исчезло...
Вдруг по глазам ударил яркий свет — это выплыл из-за Луны краешек Солнца. Как же быстро все кончилось! Протуберанцы и лучи короны видны еще несколько секунд, и съемка продолжается до последнего. Программа выполнена! Несколько минут спустя вновь разгорается день. Птицы сразу позабыли испуг от внеочередной скоротечной ночи. Но моя память вот уже много лет хранит ощущение абсолютной красоты и величия космоса, чувство сопричастности к его тайнам.
Как впервые измерили скорость светаЗатмения происходят не только в системе Солнце-Земля-Луна. Например, четыре крупнейших спутника Юпитера, открытых еще Галилео Галилеем в 1610 году, сыграли важную роль в развитии мореплавания. В ту эпоху, когда еще не было точных морских хронометров, по ним можно было вдали от родных берегов узнавать гринвичское время, необходимое для определения долготы судна. Затмения спутников в системе Юпитера происходят почти каждую ночь, когда то один, то другой спутник входит в тень, отбрасываемую Юпитером, или скрывается от нашего взгляда за диском самой планеты. Зная из морского альманаха предварительно вычисленные моменты этих явлений и сравнивая их с местным временем, получаемым из элементарных астрономических наблюдений, можно определить свою долготу. В 1676 году датский астроном Оле Кристенсен Рёмер заметил, что затмения спутников Юпитера немного отклоняются от предвычисленных моментов. Юпитерианские часы то уходили вперед на восемь с небольшим минут, то потом, спустя около полугода, на столько же отставали. Рёмер сопоставил эти колебания с положением Юпитера относительно Земли и пришел к выводу, что все дело в задержке распространения света: когда Земля ближе к Юпитеру, затмения его спутников наблюдаются раньше, когда дальше — позже. Разница, составлявшая 16,6 минуты, соответствовала времени, за которое свет проходил диаметр земной орбиты. Так Рёмер впервые измерил скорость света.
Встречи в небесных узлах
По удивительному совпадению видимые размеры Луны и Солнца почти одинаковы. Благодаря этому в редкие минуты полных солнечных затмений можно увидеть протуберанцы и солнечную корону — самые внешние плазменные структуры солнечной атмосферы, постоянно «улетающие» в открытый космос. Не будь у Земли такого большого спутника, до поры до времени никто бы и не догадался об их существовании.
Видимые пути по небу Солнца и Луны пересекаются в двух точках — узлах, через которые Солнце проходит примерно раз в полгода. Именно в это время и становятся возможны затмения. Когда Луна встречается с Солнцем в одном из узлов, наступает солнечное затмение: вершина конуса лунной тени, упираясь в поверхность Земли, образует овальное теневое пятно, которое с большой скоростью смещается по земной поверхности. Только попавшие в него люди увидят лунный диск, полностью перекрывающий солнечный. Для наблюдателя полосы полной фазы затмение будет частным. Причем вдали его можно даже не заметить — ведь когда закрыто менее 80—90% солнечного диска, уменьшение освещенности почти неощутимо для глаза.
Ширина полосы полной фазы зависит от расстояния до Луны, которое из-за эллиптичности ее орбиты меняется от 363 до 405 тысяч километров. При максимальном расстоянии конус лунной тени немного не дотягивается до поверхности Земли. В этом случае видимые размеры Луны оказываются немного меньше Солнца и вместо полного затмения происходит кольцеобразное: даже в максимальной фазе вокруг Луны остается яркий ободок солнечной фотосферы, мешающий увидеть корону. Астрономов, разумеется, в первую очередь интересуют полные затмения, при которых небо темнеет настолько, что можно наблюдать лучистую корону.
Лунные затмения (с точки зрения гипотетического наблюдателя на Луне они будут, разумеется, солнечными) происходят во время полнолуния, когда наш естественный спутник проходит узел, противоположный тому, где находится Солнце, и попадает в конус тени, отбрасываемой Землей. Внутри тени нет прямых солнечных лучей, но свет, преломившийся в земной атмосфере, все же попадает на поверхность Луны. Обычно он окрашивает ее в красноватый (а иногда буро-зеленоватый) цвет из-за того, что в воздухе длинноволновое (красное) излучение поглощается меньше, чем коротковолновое (синее). Можно представить себе, какой ужас наводил на первобытного человека внезапно помрачившийся зловеще красный диск Луны! Что уж говорить о солнечных затмениях, когда с неба вдруг начинало исчезать дневное светило — главное божество для многих народов?
Неудивительно, что поиск закономерностей в распорядке затмений стал одной из первых сложных астрономических задач. Ассирийские клинописные таблички, относящиеся к 1400—900 годам до н. э., содержат данные о систематических наблюдениях затмений в эпоху вавилонских царей, а также упоминание о замечательном периоде в 65851/3 суток (саросе), в течение которого повторяется последовательность лунных и солнечных затмений. Греки пошли еще дальше — по форме тени, наползающей на Луну, они сделали вывод о шарообразности Земли и о том, что Солнце намного превосходит ее по размерам.
Как определяют массы других звезд
Александр Сергеев
Шесть сотен «исходников»
С удалением от Солнца внешняя корона постепенно тускнеет. Там, где на фотоснимках она сливается с фоном неба, ее яркость в миллион раз меньше яркости протуберанцев и окружающей их внутренней короны. На первый взгляд невозможно сфотографировать корону на всем ее протяжении от края солнечного диска до слияния с фоном неба, ведь хорошо известно, что динамический диапазон фотографических матриц и эмульсий в тысячи раз меньше. Но снимки, которыми иллюстрирована эта статья, доказывают обратное. Задача имеет решение! Только идти к результату нужно не напролом, а в обход: вместо одного «идеального» кадра нужно сделать серию снимков с разной экспозицией. Разные снимки будут выявлять области короны, находящиеся на разных расстояниях от Солнца.
Такие снимки сначала обрабатываются отдельно, а потом совмещаются друг с другом по деталям лучей короны (по Луне снимки совмещать нельзя, ведь она быстро движется относительно Солнца). Цифровая обработка фотоснимков не так проста, как кажется. Однако наш опыт показывает, что свести воедино можно любые снимки одного затмения. Широкоугольные с длиннофокусными, с малой и большой экспозицией, профессиональные и любительские. В этих снимках частицы труда двадцати пяти наблюдателей, фотографировавших затмение 2006 года в Турции , на Кавказе и в Астрахани.
Шесть сотен исходных снимков, претерпев множество преобразований, превратились всего лишь в несколько отдельных изображений, но зато каких! Теперь на них есть все мельчайшие детали короны и протуберанцев, хромосфера Солнца и звезды до девятой величины. Такие звезды даже ночью видны только в хороший бинокль. Лучи короны «проработались» до рекордных 13 радиусов солнечного диска. И еще цвет! Все, что видно на итоговых изображениях, имеет реальную окраску, совпадающую с визуальными ощущениями. И достигнуто это не искусственным подкрашиванием в «Фотошопе», а с помощью строгих математических процедур в программе обработки. Размер каждого снимка приближается к гигабайту — можно сделать отпечатки шириной до полутора метров без всякой потери детализации.
Как уточняют орбиты астероидов
Затменно-переменными звездами называют тесные двойные системы, в которых две звезды обращаются вокруг общего центра масс так, что орбита повернута к нам ребром. Тогда две звезды регулярно затмевают друг друга, а земной наблюдатель видит периодические изменения их суммарного блеска. Самая известная затменно-переменная звезда — Алголь (бета Персея). Период обращения в этой системе составляет 2 суток 20 часов и 49 минут. За это время на кривой блеска наблюдается два минимума. Один глубокий, когда небольшая, но горячая белая звезда Алголь А полностью скрывается позади тусклого красного гиганта Алголя B. В это время совокупная яркость двойной звезды падает почти в 3 раза. Менее заметный спад блеска — на 5—6% — наблюдается, когда Алголь А проходит на фоне Алголя В и немного ослабляет его блеск. Тщательное изучение кривой блеска позволяет узнать много важных сведений о звездной системе: размеры и светимости каждой из двух звезд, степень вытянутости их орбиты, отклонение формы звезд от шарообразной под действием приливных сил и самое главное — массы звезд. Без этих сведений было бы трудно создать и проверить современную теорию строения и эволюции звезд. Звезды могут затмеваться не только звездами, но и планетами. Когда 8 июня 2004 года планета Венера прошла по диску Солнца, мало кому пришло в голову говорить о затмении, поскольку на блеске Солнца крошечное темное пятнышко Венеры почти не сказалось. Но если бы на ее месте оказался газовый гигант типа Юпитера, он заслонил бы примерно 1% площади солнечного диска и на столько же снизил бы его блеск. Это уже можно зарегистрировать современными инструментами, и на сегодня уже есть случаи таких наблюдений. Причем некоторые из них выполнены любителями астрономии. Фактически «экзопланетные» затмения — это единственный доступный любителям способ наблюдать планеты у других звезд.
Александр Сергеев
Панорама в лунной тени
Необыкновенная красота солнечного затмения не исчерпывается сверкающей короной. Ведь есть еще заревое кольцо по всему горизонту, которое создает в момент полной фазы уникальное освещение, как будто закат происходит сразу со всех сторон света. Вот только мало кому удается оторвать взгляд от короны и посмотреть на удивительные цвета моря и гор. И тут на помощь приходит панорамная фотосъемка. Несколько соединенных вместе снимков покажут все, что ускользнуло от взгляда или не врезалось в память.
Приведенный в этой статье панорамный снимок — особенный. Его охват по горизонту — 340 градусов (почти полный круг), а по вертикали — почти до зенита. Только на нем мы позже рассмотрели перистые облака, которые едва не испортили нам наблюдения — они же всегда к перемене погоды. И действительно, дождь начался уже через час после того, как Луна сошла с диска Солнца. Видимые на снимке инверсионные следы двух самолетов на самом деле не обрываются в небе, а просто уходят в лунную тень и из-за этого становятся невидимыми. Справа на панораме затмение в самом разгаре, а на левом краю снимка полная фаза только что закончилась.
Правее и ниже короны расположен Меркурий — он никогда не уходит далеко от Солнца, и увидеть его удается далеко не всем. Еще ниже сверкает Венера , а по другую сторону от Солнца — Марс . Все планеты расположены вдоль одной линии — эклиптики — проекции на небо плоскости, вблизи которой обращаются все планеты. Только во время затмения (и еще из космоса) можно вот так с ребра увидеть нашу планетную систему, окружающую Солнце. В центральной части панорамы видны созвездия Ориона и Возничего. Яркие звезды Капелла и Ригель белые, а красный сверхгигант Бетельгейзе и Марс получились оранжевыми (цвет виден при увеличении). Сотням людей, наблюдавшим затмение в марте 2006-го, теперь кажется, что все это они видели своими глазами. А ведь им панорамный снимок помог — он уже выставлен в Интернете.
Как нужно фотографировать?29 марта 2006 года в поселке Кемер на средиземноморском побережье Турции в ожидании начала полного затмения опытные наблюдатели делились секретами с начинающими. Самое главное на затмении — не забыть открыть объективы. Это не шутка, такое действительно случается. А еще не стоит дублировать друг друга, делая одинаковые кадры. Пусть каждый снимает то, что именно с его аппаратурой может получиться лучше, чем у других. Для наблюдателей, вооруженных камерами с широкоугольной оптикой, главная цель — внешняя корона. Надо постараться сделать серию ее снимков с разной выдержкой. Владельцы телеобъективов могут получить детальные изображения средней короны. А если у вас есть телескоп, то надо фотографировать область у самого края лунного диска и не тратить драгоценные секунды на работу с другой аппаратурой. И призыв тогда был услышан. А сразу после затмения наблюдатели стали свободно обмениваться файлами со снимками, чтобы собрать комплект для дальнейшей обработки. Позже это привело к созданию банка оригинальных снимков затмения 2006 года. Каждый теперь понимал, что от исходных снимков до детального изображения всей короны еще очень-очень далеко. Времена, когда любой резкий снимок затмения считался шедевром и окончательным результатом наблюдений, безвозвратно прошли. По возвращении домой всех ждала работа за компьютером.
Активное Солнце
Солнце, как и другие похожие на него звезды, отличается периодически наступающими состояниями активности, когда в его атмосфере в результате сложных взаимодействий движущейся плазмы с магнитными полями возникает множество неустойчивых структур. В первую очередь это солнечные пятна, где часть тепловой энергии плазмы переходит в энергию магнитного поля и в кинетическую энергию движения отдельных плазменных потоков. Солнечные пятна холоднее окружающей среды и выглядят темными на фоне более яркой фотосферы — слоя солнечной атмосферы, из которого к нам приходит большая часть видимого света. Вокруг пятен и во всей активной области атмосфера, дополнительно нагреваемая энергией затухающих магнитных полей, становится ярче, и возникают структуры, называемые факелами (видимые в белом свете) и флоккулами (наблюдаемые в монохроматическом свете от дельных спектральных линий, например, водорода).
Над фотосферой располагаются более разреженные слои солнечной атмосферы толщиной 10—20 тысяч километров, называемые хромосферой, а над ней на многие миллионы километров простирается корона. Над группами солнечных пятен, а иногда и в стороне от них часто возникают протяженные облака — протуберанцы, хорошо заметные во время полной фазы затмения на краю солнечного диска в виде ярких розовых дуг и выбросов. Корона — самая разреженная и очень горячая часть атмосферы Солнца, которая как бы испаряется в окружающее пространство, образуя непрерывный поток удаляющейся от Солнца плазмы, называемый солнечным ветром. Именно он придает солнечной короне лучистый вид, оправдывающий ее название.
По движению вещества в хвостах комет выяснилось, что скорость солнечного ветра постепенно увеличивается с удалением от Солнца. Удалившись от светила на одну астрономическую единицу (величина радиуса земной орбиты), солнечный ветер «летит» со скоростью 300—400 км/с при концентрации частиц 1—10 протонов на кубический сантиметр. Встречая на своем пути препятствия в виде планетных магнитосфер, поток солнечного ветра образует ударные волны, которые влияют на атмосферы планет и межпланетную среду. Наблюдая солнечную корону, мы получаем информацию о состоянии космической погоды в окружающем нас космическом пространстве.Самыми мощными проявлениями солнечной активности являются плазменные взрывы, называемые солнечными вспышками. Они сопровождаются сильным ионизующим излучением, а также мощными выбросами горячей плазмы. Проходя через корону, потоки плазмы заметно влияют на ее структуру. Например, в ней образуются шлемовидные образования, переходящие в длинные лучи. По сути, это вытянутые трубки магнитных полей, вдоль которых с большими скоростями распространяются потоки заряженных частиц (в основном это энергичные протоны и электроны). Фактически видимая структура солнечной короны отражает интенсивность, состав, структуру, направление движения и другие характеристики солнечного ветра, постоянно воздействующего на нашу Землю. В моменты вспышек его скорость может достигать 600—700, а иногда и более 1000 км/с.
В прошлом корона наблюдалась только во время полных солнечных затмений и исключительно вблизи Солнца. В совокупности накопилось около часа наблюдений. С изобретением внезатменного коронографа (специального телескопа, в котором устраивается искусственное затмение) стало возможным постоянно следить с Земли за внутренними областями короны. Также всегда можно регистрировать радиоизлучение короны, причем даже сквозь облака и на больших расстояниях от Солнца. Но в оптическом диапазоне внешние области короны по-прежнему видны с Земли только в полной фазе солнечного затмения.
С развитием внеатмосферных методов исследований появилась возможность непосредственно получать изображение всей короны в ультрафиолетовых и рентгеновских лучах. Наиболее впечатляющие снимки регулярно поступают с космической Солнечной орбитальной гелиосферной обсерватории SOHO, запущенной в конце 1995 года совместными усилиями Европейского космического агентства и NASA. На снимках SOHO лучи короны очень длинные, да и звезд видно много. Однако в середине, в области внутренней и средней короны, изображение отсутствует. Искусственная «луна» в коронографе великовата и заслоняет гораздо больше, чем настоящая. Но иначе нельзя — слишком уж ярко светит Солнце. Так что съемка со спутника не заменяет наблюдений с Земли. Зато космические и земные снимки солнечной короны идеально дополняют друг друга.
SOHO также постоянно наблюдает за поверхностью Солнца, причем затмения ей не помеха, ведь обсерватория находится вне пределов системы Земля-Луна. Несколько ультрафиолетовых изображений, сделанных SOHO в моменты около полной фазы затмения 2006 года, были собраны воедино и помещены на место изображения Луны. Теперь видно, какие активные области в атмосфере ближайшей к нам звезды связаны с теми или иными особенностями в ее короне. Может показаться, что некоторые «купола» и зоны турбулентности в короне ничем не вызваны, но в действительности их источники просто скрыты от наблюдения на другой стороне светила.
«Русское» затмение
Очередное полное солнечное затмение в мире уже называют «русским», поскольку главным образом оно будет наблюдаться в нашей стране. Во второй половине дня 1 августа 2008 года полоса полной фазы протянется от Северного Ледовитого океана почти по меридиану до Алтая, пройдя точно через Нижневартовск, Новосибирск, Барнаул, Бийск и Горно-Алтайск — прямо вдоль федеральной трассы M52. Кстати, в Горно-Алтайске это будет уже второе затмение за два с небольшим года — именно в этом городе пересекаются полосы затмений 2006 и 2008 годов. Во время затмения высота Солнца над горизонтом составит 30 градусов: этого достаточно для фотографирования короны и идеально для панорамной съемки. Погода в Сибири в это время обычно хорошая. Еще не поздно приготовить пару фотоаппаратов и купить билет на самолет.
Это затмение никак нельзя пропустить. Следующее полное затмение будет видно в Китае в 2009 году, а потом хорошие условия для наблюдений сложатся только в США в 2017 и 2024 годах. В России же перерыв продлится почти полвека — до 20 апреля 2061-го.
Если соберетесь, то вот вам хороший совет: наблюдайте группами и обменивайтесь полученными снимками, присылайте их для совместной обработки в Цветочную обсерваторию: www.skygarden.ru . Тогда кому-то обязательно повезет с обработкой, и тогда все, даже оставшиеся дома, благодаря вам увидят затмение Солнца — увенчанную короной звезду.
Солнце — это огромная сфера раскаленных газов, которые вырабатывают колоссальную энергию и свет и делают жизнь на Земле возможной.
Этот небесный объект является самым крупным и массивным в Солнечной системе. От Земли до него расстояние составляет от 150 миллионов километров. Чтобы добраться до нас теплу и солнечному свету требуется около восьми минут. Это расстояние также именуют восемь световых минут.
Звезда, согревающая нашу землю, состоит из нескольких внешних слоев, таких как фотосфера, хромосфера и солнечная корона. Внешние слои атмосферы Солнца создают энергию на поверхности, которая пузырится и вырывается из внутренностей звезды, и определяется как солнечный свет.
Составляющие внешенего слоя Солнца
Слой, который мы видим, называется фотосферой или сферой света. Фотосфера отмечена яркими, кипящими гранулами плазмы и более темными, холодными которые возникают, когда солнечные магнитные поля прорываются через поверхность. Пятна появляются и перемещаются по диску Солнца. Наблюдая это движение, астрономы заключили, что наше светило оборачивается вокруг своей оси. Так как Солнце не имеет твердой основы, различные области вращаются с разной скоростью. Области экватора проходят полный круг примерно за 24 дня, в то время как вращение полярных может занять более 30 дней (чтобы сделать оборот).
Что такое фотосфера?
Фотосфера также является источником языки пламени, которые простираются сотни тысяч миль над поверхностью Солнца. Солнечные вспышки производят всплески рентгеновского, ультрафиолетового, электромагнитного излучения и радиоволн. Источником рентгеновского и радиоизлучения является непосредственно солнечная корона.
Что такое хромосфера?
Зону, окружающую фотосферу, которая является внешней оболочкой Солнца, называют хромосферой. Узкая область отделяет корону от хромосферы. Температура поднимается резко в переходной области, от нескольких тысяч градусов в хромосфере до более чем миллиона градусов в короне. Хромосфера излучает красноватое свечение, как от сгорания перегретого водорода. Но красный обод можно увидеть только во время затмения. В другое время свет от хромосферы, как правило, слишком слабый, чтобы увидеть его на фоне яркой фотосферы. Плотность плазмы падает быстро, через область перехода движется вверх от хромосферы к короне.
Что такое солнечная корона? Описание
Астрономы неустанно проводят исследования загадки, которую таит в себе солнечная корона. Что она из себя представляет?
Это атмосфера Солнца или его внешний слой. Такое название дали потому, что его внешний вид становится очевидным, когда происходит полное солнечное затмение. Частицы от короны простираются далеко в космос и, по сути, достигают орбиты Земли. Форма в основном определяется магнитным полем. Свободные электроны в коронном движении вдоль образуют множество различных структур. Формы, которые наблюдаются в короне над солнечными пятнами, часто имеют подковообразные очертания, что еще раз подтверждает, что они следуют по линиям магнитного поля. С вершины таких «арок» длинные растяжки могут распространяться, на расстоянии диаметра Солнца или даже больше, как будто какой-то процесс вытягивает материал от верхушки арок в пространство. В этом задействован солнечный ветер, который попадает наружу через нашу солнечную систему. Астрономы назвали такие явления «шлем серпантин» из-за их сходства с зубчатыми шлемами, которые носили рыцари и использовали некоторые немецкие солдаты до 1918 г.
Из чего состоит корона?
Материал, из которого образуется солнечная корона, является чрезвычайно горячим, состоящим из разреженной плазмы. Температура внутри короны более миллиона градусов, на удивление, гораздо выше, чем температура на поверхности Солнца, которая составляет около 5500 °C. Давление и плотность короны, намного ниже, чем в атмосфере Земли.
Наблюдая видимый спектр солнечной короны, были обнаружены яркие эмиссионные линии на длинах волн, которые не соответствуют известным материалам. В связи с этим, астрономы предположили существование «корония» в качестве основного газа в короне. Истинная природа этого явления оставалась тайной, пока не обнаружили, что корональные газы перегреты выше 1.000.000 °C. При наличии такой высокой температуры два доминирующих элемента - водород и гелий - абсолютно лишены своих электронов. Даже незначительные вещества, такие как углерод, азот и кислород разделись до голых ядер. Только более тяжелые составляющие (железо и кальций) способны сохранить некоторые из своих электронов под воздействием таких температур. Излучение из этих высокоионизованных элементов, которые образуют спектральные линии, до недавних времен оставались загадочными для ранних астрономов.
Яркость и интересные факты
Солнечная поверхность слишком яркая и, как правило, нашему зрению недоступна ее солнечная атмосфера, корона Солнца тоже не видна невооруженным глазом. Внешний слой атмосферы очень тонкий и слабый, поэтому его можно увидеть только с Земли в то время когда происходит солнечное затмение или при помощи специального телескопа-коронографа, который имитирует затмение, покрывая яркий солнечный диск. Некоторые коронографы используют наземные телескопы, другие проводятся на спутниках.
Происходит из-за его огромной температуры. С другой стороны, солнечная фотосфера излучает очень мало рентгеновских лучей. Это позволяет просматривать корону по диску Солнца, когда мы наблюдаем его в рентгеновских лучах. Для этого используется специальная оптика, которая позволяет видеть рентгеновские лучи. В начале 70-х годов первая космическая станция США Скайлэб использовала рентгеновский телескоп, при помощи которого были отчетливо видны солнечная корона и солнечные пятна или дыры впервые. В течение последнего десятилетия было предоставлено огромное количество информации и изображений на короне Солнца. При помощи спутников солнечная корона становится более доступной для проведения новых и интересных наблюдений Солнца, его особенностей и динамичного характера.
Температура Солнца
Хотя внутренняя структура солнечного ядра скрыта от прямых наблюдений, можно сделать вывод, с использованием различных моделей, что максимальная температура внутри нашей звезды составляет около 16 миллионов градусов (по Цельсию). Фотосфера — видимая поверхность Солнца - имеет температуру около 6000 градусов по Цельсию, однако она увеличивается очень резко от 6000 градусов до нескольких миллионов градусов в короне, в районе 500 километров над фотосферой.
Солнце горячее на внутренней стороне, чем на внешней стороне. Тем не менее, наружная атмосфера Солнца, короны, действительно горячее, чем фотосферы.
В конце тридцатых годов Гротриан (1939) и Эдлен обнаружили, что странные спектральные линии, наблюдаемые в спектре солнечной короны, излучаются элементами, такими как железо (Fe), кальций (Са) и никель (Ni) в очень высоких стадиях ионизации. Они пришли к выводу, что корональный газ сильно нагревается с температурой более 1 миллиона градусов.
Вопрос о том, почему солнечная корона настолько горяча, остается одной из самых захватывающих головоломок астрономии за последние 60 лет. Однозначного ответа на этот вопрос пока нет.
Хотя солнечная корона несоизмеримо горяча, она также имеет очень низкую плотность. Таким образом, лишь небольшая часть от общего солнечного излучения требуется для подпитки короны. Суммарная мощность, излучаемая в рентгеновских лучах, составляет лишь около одной миллионной полной светимости Солнца. Важный вопрос заключается в том, как транспортируется энергия до короны и какой механизм отвечает за транспорт.
Механизмы питания солнечной короны
На протяжении многих лет было предложено несколько различных механизмов питания короны:
Акустические волны.
Быстрые и медленные магнито-акустические волны тел.
Альфвеновские тела волны.
Медленная и быстрая магнито-акустические поверхностные волны.
Ток (или магнитное поле) - рассеивание.
Потоки частиц и магнитного потока.
Эти механизмы были проверены как теоретически, так и экспериментально и на сегодняшний день только акустические волны были исключены.
Пока что еще не изучено, где заканчивается верхняя граница короны. Земля и другие планеты Солнечной системы располагаются внутри короны. Оптическое излучение короны наблюдается на 10—20 радиусов Солнца (десятки миллионов километров) и объединяется с явлением зодиакального света.
Магнитный ковер Солнечной короны
В последнее время «магнитный ковер» был связан с головоломкой коронального отопления.
Наблюдения с высоким пространственным разрешением показывают, что поверхность Солнца покрыта слабыми магнитными полями, сосредоточенными на небольших участках противоположной полярности (магнит ковра). Эти магнитные концентрации, как полагают, являются основными точками отдельных магнитных трубок, несущих электрический ток.
Недавние наблюдения этого «магнитного ковра» показывают интересную динамику: фотосферные магнитные поля постоянно перемещаются, взаимодействуют друг с другом, рассеиваются и выходят на очень короткий период времени. Магнитное пересоединение между противоположной полярности может изменить топологию поля и выпустить магнитную энергию. Процесс переподключения также приведет к рассеиванию электрических токов, которые преобразуют электрическую энергию в тепло.
Это общее представление о том, как магнитный ковер может быть вовлечен в корональный нагрев. Однако утверждать, что «магнитный ковер» в конечном счете решает проблему нагрева короны нельзя, так как количественная модель процесса еще не предложена.
Может ли Солнце погаснуть?
Солнечная система настолько сложна и неизведанна, что сенсационные заявления, такие как: «Солнце скоро погаснет» или, наоборот, «Температура Солнца повышается и скоро жизнь на Земле станет невозможной» звучат по меньшей мере нелепо. Кто может делать такие прогнозы, в точности не зная, какие механизмы заложены в основу этой таинственной звезды?!
Небольшая комета сотворила большую сенсацию: она смогла пройти через корону Солнца, где температура составляет миллионы градусов. Правда, она потеряла хвост, но он скоро « отрастет», уверяют ученые.
Комету раз в жизни видел чуть ли не каждый из нас. Эти небольшие небесные тела по виду значительно отличаются от обычного населения нашего небосклона: в отличие от звезд и планет, кометы выглядят размыто, а за головой кометы следует еще более размытый шлейф - хвост. Мы видим кометы при их приближении к Солнцу, где под воздействием солнечного ветра в шлейф преобразуется кома - туманная оболочка вокруг кометы. Кометы, как и планеты, обращаются вокруг Солнца, но их орбиты сильно вытянуты. В результате некоторые кометы видны с Земли лишь раз в несколько тысяч лет. Кометы семейства Крейца - особый случай. Это группа « царапающих Солнце» комет - их впервые описал в конце XIX века немецкий астроном Генрих Крейц. Согласно современным представлениям, эти объекты - остатки разрушившейся около двух тысяч лет назад гигантской кометы. Каждый день несколько таких комет пролетают около Солнца и распадаются: большинство из них невелики и малозаметны. Однако ученые предполагали, что и более крупные, заметные кометы не могут пережить прохождения через солнечную корону, где температура составляет миллионы градусов: небольшое небесное тело просто испарится. Вот только последние наблюдения поставили под сомнение эту гипотезу . В пятницу комета Лавджоя из семейства Крейца прошла невредимой сквозь солнечную корону, потеряв, правда, хвост.
«У этой кометы две особенности. Первая состоит в том, что обычнооколосолнечные кометы семейства Крейца открывают со спутника (SOHO) , поскольку они очень мелкие и становятся видны только рядом с Солнцем. А эту открыл с Земли австралийский любитель, - объяснил « Газете.Ru» старший научный сотрудник ГАИШ МГУ Владимир Сурдин. - Вторая особенность заключается в том, что все думали, что комета погибнет при сближении с Солнцем, а она выжила. Правда, она лишилась хвоста. Насколько я понимаю ,она прошла через внутреннюю корону, хвост остался там. Через пару дней он должен отрасти.
Но это только моё предположение». «Кометы могут представлять серьезную угрозу»
Комета прошла в 140 тысячах км от поверхности Солнца около 4.00 мск пятницы. Это очень близкое расстояние: Меркурий более чем в 100 раз дальше от Солнца, даже Луна в 2,5 раза дальше от Земли. Перед « столкновением» с Солнцем космическая обсерватория SOHO зафиксировала, как комета, яркость которой достигла минус четвертой звездной величины (яркости Венеры), ушла за диск светила. Ученые полагали, что распрощались с кометой навсегда. Вероятность ее « выживания» была крайне малой. Однако затем орбитальный солнечный телескоп SDO зафиксировал, как из-за горизонта светила появляется туманное облачко - сама комета или ее остатки. « Каким-то образом она пережила пребывание в солнечной короне, нагретой до нескольких миллионов градусов! Ее возвращение уже зафиксировали коронографы LASCO и SECCHI, причем она почти такая же яркая, как и раньше. Правда, она потеряла хвост, который до сих пор виден в той области пространства, где комета скрылась от нас», - поясняет Карл Баттамс, исследователь Солнца из Вашингтона, слова которого приводит space.com .
Астроном-любитель из Австралии Терри Лавджой, который открыл комету 27 ноября этого года, очень счастлив, что смог внести свой вклад в астрономию.
«Внимание к открытой мной комете замечательное. Заинтересованы не только ученые: ссылок очень много по всей сети Facebook, правда я ей не пользуюсь. Мне кажется, людям пришлось по душе имя кометы (Lovejoy на английском: love означает « любовь», а joy =- « радость» =- прим. « Газеты.Ru» )», - отметил он.Для ученых работа только началась: им предстоит детально наблюдать комету с помощью различных телескопов, чтобы понять, как ей удалось пережить столь близкое свидание с Солнцем