Солнце, как основной источник энергии в пределах солнечной системы, страница 5

Над хромосферой располагается самый внешний слой солнечной атмосферы — солнечная корона. Корона начинается на расстоянии 0.1 солнечного радиуса от фотосферы и простирается вокруг светила на расстояние нескольких таких радиусов. Яркость короны резко падает по мере удаления от поверхности Солнца (в несколько десятков раз на протяжении одного солнечного радиуса). Но даже самые яркие части короны, непосредственно прилегающие к хромосфере, в 900 тысяч раз слабее фотосферы. Поэтому увидеть корону, температура газа в которой достигает полутора миллионов градусов, невооруженным глазом можно только во время полного солнечного затмения. Наиболее яркие корональные линии приходятся на длины волн 0,3388; 0,5303; 0.6375 и 1,0798 мкм. Согласно некоторым теориям, корона является значительно более мощным источником ультрафиолетового излучения (в диапазоне длин волн 20…100 Ǻ), чем само Солнце.

Корона не имеет четких границ. Форма ее неправильная и со временем претерпевает существенные изменения, о чем свидетельствуют фотографии, снятые в периоды минимальной и максимальной солнечной активности.

Но отчего в атмосфере Солнца температура возрастает с высотой? Ведь на первый взгляд с удалением от поверхности светила и температура должна бы уменьшаться.

Надо сказать, что с полным правом употреблять слово «температура» для газа хромосферы и короны нельзя. Температура есть характеристика равновесного или близкого к равновесию газа, скорости движения в котором гораздо меньше скорости звука. Плазма короны, однако, весьма далека от равновесия. Поэтому температуры, указанные для хромосферы и короны, - это лишь характерные энергии частиц в привычном температурном масштабе.

Отчего средняя кинетическая энергия частиц, и электронов, и протонов, растет с удалением от поверхности Солнца, ясно не до конца. Одна из принятых сейчас точка зрения состоит в том, что разогревает корону шум конвекции, т.е. звуковые волны, приходящие в верхнюю атмосферу Солнца с этого уровня, где освобождается световая энергия. Это представление, однако, отнюдь не свободно от критики и принимается за неимением других.

В короне рождается так называемый солнечный ветер – корпускулярное излучение Солнца и довольно важный действующий фактор космического пространства в пределах солнечной системы.

Вторая космическая скорость уменьшается с удалением от Солнца. Она равна тремстам километрам в секунду уже на расстоянииг = 4R_◉. А средняя скорость частиц при температуре короны в полтора миллиона градусов порядка 100 км/с, и немало частиц имеют втрое большие скорости. Поэтому там скорости многих частиц плазмы достаточны для убегания. В то же время, плотность плазмы быстро убывает с удалением от Солнца. Начиная с расстояния в 2…3 радиуса Солнца, столкновения между частицами становятся настолько редкими, что эти частицы могут без помех покинуть Солнце, устремиться в космическое пространство. Это и есть солнечный ветер.

ІІ.3.4. Солнечный ветер.

Солнечный ветер в нашей планетной системе был обнаружен в начале 1960-х годов первыми межпланетными космическими аппаратами, и это явилось одним из самых важных успехов программы космических исследований. На орбите Земли средняя скорость солнечного ветра составляет 400 км/с. Средняя плотность солнечного ветра в окрестностях Земли равна 10 частицам в 1 см³. Но иногда наблюдаются сильные «порывы» солнечного ветра связанные со вспышками на Солнце. Космические аппараты, совершающие путешествия к другим планетам Солнечной системы, зарегистрировали плотности приблизительно до 100 частиц в 1 см³ и скорости, близкие к 1000 м/с.

Вспышка на Солнце, как правило, вызывает ударную волну в плазме солнечного ветра. В ударной волне параметры плазмы скачкообразно меняются: Во время солнечных вспышек скорость частиц солнечного ветра в окрестностях Земли может достигать 1600 км/с, а их плотность увеличивается в несколько раз. Соответственно изменяется и напряженность «вмороженного» в плазму магнитного поля. В выбросах вспышек, протоны и другие ядра могут иметь энергию в пределах 1…10⁴ МэВ, а энергия электронов может составлять 40…100 МэВ. Длительность прохождения Земли через облако выброса – до нескольких суток. Считается, что в околоземном пространстве на высотах менее 400 км выбросы от солнечных вспышек особой опасности не представляют.