Сергей Язев - Лекции о Солнце

Одновременно процесс наблюдал другой английский астроном Ходжсон, который полностью подтвердил сообщение Кэррингтона. Согласно описанию Ходжсона, вспышка выглядела «как крайне блестящий светоч, гораздо более яркий, чем вся поверхность Солнца», совершенно ослеплявший глаза даже через темное стекло.

По-видимому, английским астрономам крупно повезло. Современные оценки таковы: вспышки, сопоставимые по мощности с событием Кэррингтона, происходят нечасто – примерно раз в 500 лет. На всей Земле нашлись только два астронома, которые непосредственно зафиксировали это редчайшее явление…

Белые вспышки нечасты – не больше одного-двух событий за 10 лет, и речь идет, конечно, о событиях меньшей (по сравнению с кэррингтоновской вспышкой) мощности. Громадное большинство вспышек сопровождается меньшим энерговыделением и в белом свете не видны. Однако даже «обычные» вспышки поражают воображение. Выделяющаяся во вспышках энергия соответствует огромной величине – порядка 10 21–10 25джоулей. Это соответствует одновременному взрыву примерно двух миллионов миллиардов тонн тротила или двух миллиардов водородных бомб с тротиловым эквивалентом в одну мегатонну! Подобное событие на Земле уничтожило бы всю жизнь на ее поверхности.

Нагрев плазмы приводит к генерации мощного потока электромагнитного излучения из области вспышки. Отсюда исходит поток рентгеновского и ультрафиолетового излучений, в отдельных случаях испускаются даже гамма-лучи. Область вспышки интенсивно излучает и в радиодиапазоне.

Интенсивность коротковолнового излучения Солнца во время вспышки может возрастать в сотни раз! Другое дело, что, например, на ультрафиолетовое излучение в общем потоке солнечной энергии падает незначительная часть. Поэтому даже вспышечное увеличение ультрафиолетового излучения почти не оказывает влияния на общее изменение солнечной постоянной: суммарный поток энергии от Солнца практически не меняется даже во время мощных вспышек.

Часть выделившейся энергии вспышки идет на ускорение облаков плазмы, выбрасываемых в космическое пространство, часть – на ускорение отдельных частиц до высоких скоростей. В итоге электроны и протоны во вспышке могут также выбрасываться в огромном количестве в околосолнечное пространство. Через восемь с половиной минут вспышечное электромагнитное излучение, распространяющееся со скоростью света, достигает Земли. Примерно через сутки-двое до нашей планеты долетают потоки энергичных протонов (в отдельных случаях это происходит за несколько часов). Что происходит при этом на Земле, обсуждается в следующей главе этой книги.

Вспышки бывают существенно разными. По занимаемой на хромосфере площади они подразделяются на несколько оптических классов: субвспышки (самые слабые и небольшие по размерам, продолжающиеся несколько минут), вспышки 1, 2 и 3-го классов (возрастающей площади). Иногда наблюдаются единичные вспышки 4-го класса – самые грандиозные по размерам, длящиеся 1,5–2 часа и даже дольше. За 10 лет только на обращенной к Земле полусфере Солнца наблюдается порядка 10 тысяч вспышек всех классов. Естественно, слабых бывает больше всего, а наиболее мощные – редки.

На сегодняшний день гелиофизики предпочитают использовать для характеристики мощных вспышек специальную классификацию, основанную на интенсивности рентгеновского излучения, присваивая вспышкам классы С, М и Х . Каждый из этих классов делится на 10 подклассов. Самые мощные вспышки по этой шкале – это Х9 , но уже неоднократно наблюдались вспышки, значительно более мощные. Их мощность трудно оценить, поскольку все использовавшиеся приборы на спутниках просто зашкаливало…

Пожалуй, вспышки – один из наиболее интересных процессов на Солнце. Грандиозные и быстрые изменения, происходящие буквально на глазах наблюдателя, поражают воображение. Процессы настолько сложны и динамичны, что даже современные модели вспышек описывают лишь наиболее существенные их особенности. Множество разнообразных деталей этих явлений еще требуют объяснений.

Итак, мы рассмотрели основные проявления (типы солнечной активности – пятна, факелы, протуберанцы и вспышки). Пятна и факелы хорошо видны в фотосфере (факелы – только вдали от центра солнечного диска). В хромосфере, в более высоких слоях солнечной атмосферы пятна видны хуже (они теряются в сложной тонкой структуре хромосферы, зато хорошо наблюдаются хромосферные навершия факелов – флоккулы. Кроме того, в хромосфере наблюдаются разнообразные протуберанцы. Все это – сравнительно долгоживущие образования, которые могут существовать на Солнце дни, недели и даже месяцы. Вспышки также видны в хромосфере, и это относительно непродолжительные события, длящиеся минуты (десятки минут). Крайне редко они бывают видны и в фотосфере как очень яркие области (белые вспышки).

Как было указано в предыдущих лекциях, над хромосферой простирается еще один слой атмосферы Солнца – корона. Оказывается, специфические проявления солнечной активности наблюдаются и здесь.

Наблюдения, выполненные во время отдельных кратковременных подъемов аппаратуры на ракетах за пределы атмосферы Земли в 1960-е годы, а затем по время наблюдений Солнца с борта американской пилотируемой орбитальной станции Skylab в 1973–1974 годах, позволили изучать Солнце в диапазоне коротких волн – в рентгеновском и ультрафиолетовом диапазонах. В этих лучах видны образования на корональных высотах. Позднее на вахту заступили новые космические аппараты: отечественные «Коронасы», японский YOKO , американо-европейский SOHO , пара американских аппаратов STEREO , американская «Обсерватория космической динамики» SDO и другие. Эти аппараты позволили обеспечить в последние десятилетия непрерывный мониторинг процессов в солнечной короне. Разумеется, было сделано множество открытий!

Над группами пятен, а иногда и над яркими флоккулами в короне обнаружились целые системы поднимающихся на огромную высоту ярких трубок в виде петель, совпадающих с направлением магнитного поля. Трубки заполнены горячей корональной плазмой, нагретой до двух миллионов градусов. То, что исследователи только ранее предполагали, получая в виде результатов расчетов, теперь стало наглядно видно на рентгеновских снимках!

Рядом с этими яркими образованиями нередко видны обширные темные (в рентгеновских лучах) области. Они получили название корональных дыр . Удивительно то, что в нижних слоях солнечной атмосферы – хромосфере и тем более фотосфере – в видимых лучах не видно никаких структур, которые были бы связаны с корональными дырами. Сопоставление изображений дыр и магнитограмм позволило выдвинуть гипотезу, что здесь силовые линии магнитного поля не образуют замкнутых петель, а уходят в радиальном направлении далеко от Солнца. В магнитном отношении область корональной дыры выглядит не биполярной, а униполярной ! Такую структуру поля гелиофизики называют «открытой».