Солнце, как основной источник энергии в пределах солнечной системы, страница 6

Состав солнечного ветра: на 90% это протоны и электроны; порядка 9% составляют ядра гелия и 1% более тяжелые ядра. Соотношение числа ионов и нейтральных частиц для различных элементов в солнечном ветре приведено в таблице II.3.2.

Размеры области занимаемой солнечным ветром по данным разных источников лежат в пределах от 10 до 40 а. е.

В период минимума солнечной активности скорость частиц солнечного ветра обычно лежит в пределах ~300…500 км/с, поток протонов ~ 2_*10¹² частиц/м²с. Плотность кинетической энергии солнечного ветра ~ 7_*10^-10 Дж/м². Плотность энергии теплового движения частиц солнечного ветра ~ 2_*10^-11 Дж/м².

Сравнение Солнца с другими звездами показывает, что наше светило почти по всем характеристикам (размеру, массе, светимости, температуре и др.) не занимает в мире звезд особого положения. Солнце — рядовая звезда Галактики. Это позволяет судить о нем на основании знаний, полученных при изучении других звезд.

ІІ.3.5. Активные образования и процессы солнечной атмосферы.

В центре Солнца находится своеобразный термоядерный котел, в котором с выделением огромного количества тепловой и световой энергии происходит реакция превращения водорода в гелий. Во внутренних областях светила, где температура измеряется миллионами градусов (~20_*10⁶ К), энергия термоядерных превращений переносится к внешним слоям путем лучеиспускания. В прилегающем к поверхности слое, глубина которого составляет приблизительно 100 тыс. км, температура падает до десятков и сотен тысяч градусов. Вещество Солнца при такой температуре становится малопрозрачным для переноса энергии путем лучеиспускания. Здесь основная часть внутрисолнечной энергии передается наружу путем конвекции — перемешивания потоков вещества с разной температурой. При этом потоки вещества, имеющего более высокую температуру, поднимаются вверх, а междуними в глубину Солнца опускаются струи более холодного вещества.

Следствия конвективного движения наблюдаются на поверхности Солнца непосредственно в телескоп в виде так называемой грануляции. При большом увеличении видно, что поверхность испещрена светлыми пятнышками с темными границами. Это гранулы. Участки гранул с более высокой температурой выглядят светлыми, а на их фоне более холодные промежуточные зоны, температуры которых всего на несколько сотен градусов меньше, кажутся темными.

Размеры гранул составляют 500…700 км в поперечнике, время их жизни 5…10 мин, скорость вертикального движения вещества ~ 1…2 км/с.

За счет конвективного движения вещества на поверхность Солнца выносится огромная тепловая энергия — 3.8•10²⁶ Дж/с. Приток этой энергии расходуется на лучеиспускание и поддерживает температуру солнечной поверхности на уровне около 6000 К.

На Солнце часто, даже при относительно небольшом увеличении телескопа, можно рассмотреть детали, отличающиеся по яркости от окружающего фона. Наиболее заметными из них являются пятна, факелы и протуберанцы, называемые в совокупности активными образованиями.

Появление пятна связано с резким локальным усилением солнечного магнитного поля. Пятна возникают в областях особо высокой напряженности магнитного поля, которое препятствует конвективному выносу энергии на поверхность светила и тем самым понижает в этих областях его температуру. На диске Солнца вначале образуется темное пятно, имеющее вид поры, затем в течение нескольких дней она разрастается в темный круг диаметром в несколько десятков тысяч километров, с резкой наружной границей. Через три-четыре дня после этого вокруг пятна возникает менее темная полутень, имеющая отличительную радиальную структуру. Центральная часть пятна только кажется темной на фоне сверкающей фотосферы. На самом деле температура центральной части пятна составляет около 5000 К, а ее яркость всего в З….5 раз меньше яркости фотосферы. Обычно пятна развиваются в течение примерно 10 дней и затем на протяжении такого же промежутка времени разрушаются. Наиболее крупные и долгоживущие образования могут наблюдаться на протяжении двух солнечных оборотов (около 60 суток).