Солнечные протуберанцы


Протуберанцы

Протуберанцы (нем. Protuberanzen, от лат. protubero — вздуваюсь) — плотные конденсации холодного вещества, которые поднимаются и удерживается над поверхностью Солнца магнитным полем.

Изучение протуберанцев началось с затмения Солнца 8 июля 1842 года, когда Араго, Эри и другие астрономы заметили их в виде ярко-розовых выступов вокруг чёрного диска Луны. Во время наблюдения солнечного затмения 18 августа 1868 года Пьер Жансен независимо от Дж. Локьера применил новый метод наблюдения протуберанцев вне затмения, сделал вывод об их газообразном характере. Много ценных сведений о солнечных протуберанцах и их быстрых изменениях было получено путём кинематографирования их методом замедленной съёмки. В настоящее время процессы, происходящие в солнечной атмосфере, наблюдаются и исследуются при помощи спутников и космических станций.

Протуберанцы хорошо видны во время полных солнечных затмений. Вне затмений наблюдаются с помощью особых спектральных приборов (протуберанц-спектроскопов)[1], интерференционных фильтров, внезатменных коронографов (коронограф Лио), хромосферных телескопов. В проекции на солнечный диск протуберанцы заметны в виде тёмных волокон.


Волокна это тёмные вытянутые структуры, хорошо видимые в солнечной хромосфере в красной линии водорода H-альфа. Они представляют из себя конденсации из плотной и более холодной, чем окружающее вещество плазмы, приподнятые и удерживаемые над солнечной поверхностью петлями магнитного поля.

  • 1 Классификация
  • 2 Теория
  • 3 Интересные факты
  • 4 Источники
  • 5 Примечания
  • 6 Галерея

Классификация

Протуберанцы отличаются волокнистой и клочковатой структурой постоянно движущихся нитей и сгустков плазмы и многообразием форм, классифицируемых либо по морфологическим, либо по динамическим признакам.

По виду протуберанца, по скорости и особенностям движения вещества в нём его можно отнести к одному из следующих классов:

  • Спокойные — движения вещества и изменение формы в них медленные; время существования недели и даже месяцы; наблюдаются во всех гелиографических широтах. Они возникают либо вдали от групп солнечных пятен, либо вблизи них на поздних стадиях их развития. Кинетическая температура — 15000°.

  • Активные — в них происходят довольно быстрые движения потоков вещества от протуберанца к фотосфере, от одного протуберанца к другому. Многие спокойные протуберанцы также переживают активную стадию, длящуюся от десятков минут до нескольких суток, заканчивающуюся либо полным исчезновением, либо превращением его в эруптивный протуберанец. Кинетическая температура — 25000°.
  • Эруптивные, или изверженные — по виду напоминают громадные фонтаны, достигающие высот до 1,7 млн. км над поверхностью Солнца. Движения сгустков вещества в них происходят быстро; извергаются со скоростями в сотни км/сек и довольно быстро изменяют свои очертания. При увеличении высоты протуберанец слабеет и рассеивается. В некоторых протуберанцах наблюдались резкие изменения скорости движения отдельных сгустков. Эруптивные протуберанцы непродолжительны.
  • Корональные, или петлеобразные — возникают над хромосферой в виде небольших облачков, сливающихся затем в одно облако, из которого отдельными струями вниз к хромосфере спускаются потоки светящегося вещества. Все явление длится несколько часов. Большие протуберанцы и энергичные корональные выбросы достаточно редки, они случаются значительно чаще вблизи максимума 11-летнего солнечного цикла активности, когда наблюдается много пятен и других активных явлений.

Следующая классификация протуберанцев, учитывающая характер движения материи в них и форму протуберанцев, выработана в КрАО:


  • I тип (встречается редко) имеет форму облака или струи дыма. Развитие начинается от основания вещество поднимается по спирали на большие высоты. Скорость движения вещества может достигать 700 км/сек. На высоте около 100 тыс. км от протуберанца отделяются куски, падающие затем обратно по траекториям, напоминающим силовые линии магнитного поля.
  • II тип имеет форму искривлённых струй, начинающихся и кончающихся на поверхности Солнца. Узлы и струи движутся как бы по магнитным силовым линиям. Скорости движения сгустков — от нескольких десятков до 100 км/сек. На высотах в несколько сотен тысяч км струи и сгустки угасают.
  • III тип имеет форму кустарника или дерева; достигает очень больших размеров. Движения сгустков (до десятков км/сек) неупорядочены.

Теория

Полной теории, объясняющей разнообразные явления, связанные с солнечными протуберанцами, ещё нет. Несомненно, что, помимо силы тяжести, тут играют большую роль электрические и магнитные силы.

Химический состав протуберанцев соответствует составу обращающего слоя, однако физические условия в них таковы, что в спектре спокойных протуберанцев преобладают линии водорода и однократно ионизированного кальция; в протуберанцах связанных с солнечными пятнами (такова большая часть изверженных), выделяются также линии различных металлов. Ширина, интенсивность и другие особенности этих линий указывают на то, что для протуберанцев характерны температуры 6—8 тыс. К при концентрации частиц (1—5)*1010 см-3. Длительное существование протуберанцев показывает, что его вещество удерживают магнитные силы. Наличие магнитных полей в протуберанцах напряжённостью в несколько сотен эрстед установлено спектроскопическими наблюдениями.

Интересные факты


  • В фильме (скачать 4.0 MB MPEG) показана эрупция одного из самых известных протуберанцев, имеющем название «Большой дедушка (Granddaddy)» и наблюдавшемся в 1945 году вблизи максимума солнечного цикла.
  • В июне 1946 года, астрономы увидели на Солнце самый высокий протуберанец за всю историю наблюдений. Его высота составляла 1,7 миллиона километров (Сергей Язев, директор астрономической обсерватории ИГУ)
  • Udin W. и Verma V. K. 25 января 1991 года (вблизи максимума солнечного цикла) сообщили о максимальных скоростях извержения протуберанцев около 1280 км/сек, но, возможно, речь идёт не о скорости вещества, а о скорости волны. (IngentaConnect)
  • Спутником SOHO 18 марта 2003 года впервые были засняты два одновременных протуберанца с противоположных сторон диска Солнца. Оба они прекратили своё существования шесть часов спустя. Является ли это событие случайным или зависимым — ещё предстоит решить астрофизикам. (SciTecLibrary.ru от 2 апреля 2003 года)
  • 17 апреля 2009 года космическая обсерватория ТЕСИС на борту российского спутника «Коронас-Фотон» зафиксировала выброс гигантского протуберанца в глубоком минимуме активности Солнца: в межпланетное пространство был выброшен протуберанец длиной в 50 раз больше диаметра Земли (TESIS, скачать фильм 4.0 MB (WMV)).

Источники

  • Энциклопедия Кругосвет
  • Энциклопедия Брокгауза и Ефрона
  • Физика космоса (маленькая энциклопедия), 1986
  • Куликовский, Пётр Григорьевич. Справочник любителя астрономии. — изд. 4-е. — М. УРСС, 1971. — С. 632 с илл. — ISBN 5836003033

Примечания

  1. Специальный спектроскоп, предназначенный для наблюдений протуберанцев, находящихся на краю солнечного диска. К 70-м годам XX века протуберанц-спектроскоп потерял научное значение.

Источник: dic.academic.ru

Протуберанцами называются огромные образования в короне Солнца. Невооруженным глазом они наблюдаются, как пятна на Солнце.

Темные пятна на Солнце впервые замечены древне-китайскими астрономами (естественно, невооруженным глазом). Самым ранним упоминанием о наблюдении солнечных пятен невооруженным глазом считаются записи Гань Дэ, одного из трех первых известных астрономов Древнего Китая, жившего в 4 веке до н.э. Его современники Ши Шэнь и У Сянь составили первый большой звездный каталог. Следующее упоминание о наблюдении за солнечными пятнами относится к 165 году до н. э. В энциклопедии «Нефритовый океан» говорится, что именно в том году на Солнце появился иероглиф «ван»: пятно выглядело не круглым, а крестообразным, похожим на письменный знак. По мнению китайских астрономов, это первое зарегистрированное солнечное пятно. Начиная с 10 мая 28 г. до н. э. каждое новое пятно заносится в многотомные летописи императорского Китая.


Первым европейским астрономом, наблюдавшим пятна на Солнце, как принято считать в истории науки, был Галилео Галилей, ему же приписывается изобретение, или, по крайней мере, первое применение телескопа. Однако ни то, ни другое не совсем верно. Галилей не изобретал телескопа, а лишь отстаивал пользу его применения для изучения Вселенной. Что касается солнечных пятен, то первое упоминание о них в европейской литературе встречается в работе Эйнгарда «Жизнь Карла Великого» (807 г.). Позднее их наблюдали арабские ученые Абу-ль-Фадль Джафар ибн аль-Муктафи в 840 г. и Ибн-Рушд в 1196 г., а также итальянские астрономы в 1457 г. Галилей определил период вращения Солнца, наблюдая за движением пятна по диску Солнца. Оказалось, что скорость вращения вещества Солнца на разных широтах разная. Солнце вращается не как твердое тело.

В возникновении темных пятен нет ничего необычного. Солнце — это огромный бурлящий «котел» плазмы. Внутри оно горячее, снаружи — холоднее. Из-за этого перепада температур возникают конвекционные потоки — остывшие массы идут вглубь, а на их место поднимаются более горячие. Все было бы хорошо, если бы этому процессу не мешало сильное магнитное поле Солнца. Оказывается, что магнитные вихри могут локально приостановить конвекцию, не дать остывшим массам опуститься. В результате, эта область на солнечной поверхности будет холоднее окружающих, и поэтому будет выглядеть темнее. Это и есть темное пятно.


Источник: www.youtube.com

Во время полного солнечного затмения во внутренних слоях короны можно увидеть гигантские языки пламени, как бы вырывающиеся из хромосферы. Это — протуберанцы. Некоторые из них похожи на огромные дуги-арки, возвышающиеся над Солнцем, другие напоминают огненные фонтаны. И хотя они проникают далеко в корону, газ протуберанцев подобен газу хромосферы: его свет состоит главным образом из излучений водорода, а в спектре водорода особенно интенсивна красная линия. Благодаря этому протуберанцы, так же как и хромосфера, имеют характерный красный цвет.

В летописной истории Древней Руси первый протуберанец отмечен 1185 годом. Он наблюдался во время полного солнечного затмения, которое произошло во время похода князя Игоря на половцев. Однако физическая природа этого явления была выяснена лишь сравнительно недавно.

Протуберанцы представляют собой очень большие и сложные по форме облака газа (плазмы) в короне Солнца. Средняя температура спокойных протуберанцев около 10 000 К. Такие протуберанцы конденсируются в нижних слоях солнечной короны и могут подолгу красоваться над хромосферой, медленно изменяя свой вид.


Оказалось, что в жизни протуберанцев, как и в жизни солнечных пятен, очень важную роль играет магнитное поле. Оно удерживает вещество протуберанца в короне, определяет его форму. Спокойный протуберанец как бы «висит» на вершине арок магнитных силовых линий, прогнувшихся под его тяжестью. Ионизованная плазма протуберанца медленно стекает вдоль магнитных силовых линий в хромосферу, и каким-то образом протуберанец пополняется новым веществом, так как без подвода новых порций газа он не смог бы долго существовать. Кроме спокойных протуберанцев, наблюдаются еще эруптивные протуберанцы, по виду напоминающие огромные фонтаны. Движение сгустков вещества в них происходит очень быстро, и так же быстро изменяются их очертания. Время развития такого протуберанца — от нескольких минут до получаса.

Протуберанцы фотографируют во время полной фазы солнечного затмения на краю Солнца, когда они четко вырисовываются на фоне темного неба. Но их можно видеть и в проекции на солнечный диск. В этом случае вещество протуберанцев поглощает идущее снизу излучение, и поэтому на спектрогелиограммах Солнца они видны как длинные темные волокна. Спокойные протуберанцы встречаются в любых местах солнечной поверхности, а эруптивные зарождаются вблизи солнечных пятен — вдоль границы раздела полярности магнитных полей.


Одним из самых больших протуберанцев, когда-либо наблюдавшихся, был протуберанец 4 июня 1946 года. Поначалу он имел вид гигантской пульсирующей арки, протянувшейся на 700 тыс. км, что равно половине диаметра Солнца. Затем, прямо на глазах у изумленных астрономов, он стремительно взметнулся над хромосферой и достиг рекордной высоты — 1 700 000 км! Это в 4,4 раза больше расстояния от Земли до Луны!

Взрывные протуберанцы извергаются с громадными скоростями, составляющими сотни километров в секунду. У одного из них она достигала, например, 720 км/с, что намного превышает значение критической скорости у солнечной поверхности (617,7 км/с). Поэтому при достижении такой большой скорости протуберанец быстро взлетает над хромосферой, а его вещество рассеивается в космическом пространстве.

Но столь быстрые протуберанцы наблюдаются очень редко. Чаще всего скорость бывает недостаточной для отрыва протуберанца от Солнца, и тогда его газы оседают и «стекают» в хромосферу светила.

В настоящее время астрономы имеют возможность наблюдать протуберанцы вне солнечных затмений. Для этого служит специальный телескоп — внезатменный коронограф, изобретенный в 1931 году французским астрономом Бернаром Лио (1897-1952). В этом инструменте яркое Солнце затмевается искусственной «луной» — металлическим диском, и благодаря этому бывают видны розовокрасные протуберанцы. С помощью коронографа астрономы фотографируют протуберанцы в лучах яркой красной водородной линии, а также наблюдают солнечную корону.


Успех таких наблюдений (особенно короны!) во многом зависит от степени прозрачности земной атмосферы, поэтому коронографы устанавливают, как правило, в высокогорных астрономических обсерваториях.

Крупнейший в мире отечественный внезатменный коронограф с объективом диаметром 53 см находится на Горной астрономической станции в 23 км от Кисловодска. Она построена в послевоенные годы как южный филиал Пулковской обсерватории специально для наблюдений Солнца. И вот уже на протяжении половины столетия (с 1950 года) на Кисловодской Горной станции каждый благоприятный день (а таких дней для наблюдений короны там бывает до 150 в году и до 200 для наблюдений протуберанцев) ведутся детальные исследования солнечной короны, протуберанцев и хромосферы.

О.Н. Коротцев

Источник: prosto-o-slognom.ru

Протуберанцы
Протуберанцы на Солнце. Авторы и права: Instituto de Astrofísica de Canarias.

Международная команда астрономов во главе с исследователями из Канарского Института астрофизики (IAC) и Университета Ла Лагуна зарегистрировала около 200 колебаний солнечных протуберанцев в первой половине 2014 года. Эти наблюдения стали возможны благодаря использованию сети телескопов, один из которых расположен в Обсерватории Тейде.

Когда мы смотрим на поверхность Солнца, будущие протуберанцы выглядят как тёмные нити, которые заполняют диск или как кольца пламени над ним. Солнечные протуберанцы – это очень плотные плазменные структуры, которые выбрасываются из солнечной атмосферы. Считается, что магнитное поле звезды поддерживает их так, чтобы они не падали обратно из-за собственного веса. Эти структуры могут накапливать большое количество энергии, которое выбрасывается в межпланетное пространство.

Мануэль Луна (Manuel Luna), исследователь IAC возглавил команду, которая зарегистрировала около 200 колебаний солнечных нитей, обнаруженных в первой половине 2014 года. Результаты исследований были опубликованы в Astrophysical Journal Supplement. Почти половина этих событий имели большую амплитуду. То есть, колебания со скоростями между 10 км/с (36000 км/ч) и 100 км/с. Было также доказано, что события с большой амплитудой более распространены, чем считалось ранее.

Проект является частью международного сотрудничества, которое началось в 2015 году в Международном институте космических исследований (ISSI), а также миссии НАСА по изучению этого типа колебаний.

С помощью собранных данных было проведено статистическое исследование свойств колебаний. Эти движения состоят из циклического перемещения протуберанцев между двумя положениями. Было замечено, что колебания имеют период около одного часа. Эти периоды характерны для всех протуберанцев, они раскрывают фундаментальные свойства их структуры и распределение их массы. Кроме того, колебания постепенно затуханют, или, что то же самое, вибрация значительно уменьшается после нескольких циклов колебаний. Неизвестно почему, но большинство структур колеблется с периодом в один час, также не понятно почему их движение затухает так быстро. Именно поэтому астрономы планируют продолжить свои исследования.

Полученные данные показывают, что направление движения колебаний образует угол около 27 градусов с главной осью протуберанца. Это направление совпадает с предыдущими оценками ориентации магнитного поля. Кроме того, используя сейсмологические методы, исследователи смогли изучить геометрию и интенсивность магнитного поля, поддерживающего протуберанцы.

Проведённая работа открывает новое окно для исследования структуры солнечных протуберанцев и механизмов, которые в конечном итоге дестабилизируют их. В будущем авторы хотят распространить этот анализ на весь солнечный цикл, чтобы понять эволюцию этих структур за последние 11 лет. Для этого необходимо применять методы искусственного интеллекта и обработки больших данных.

Источник: universetoday.ru

Что из себя он представляет

Нить представляет собой область очень плотного «холодного» газа в силовых линиях магнитного поля Солнца. Когда мы его видим на поверхности, он выглядит как темная линия извивающаяся по всей поверхности.

Это потому, что они относительно холоднее, чем окружающее их вещество. Но когда мы посмотрим на них с ребра, они выглядят как светящиеся петли звездного вещества, поднимающегося от края нашей звезды.

С этой точки зрения, они видны как горячие и красные образования, потому что они гораздо ярче, чем фон пространства. Поэтому когда вас спросят, что делает Солнце, вы можете сказать что помимо создания условий для жизни на Земле, оно образует красивые протуберанцы. Также, благодаря своему излучению и свету животный мир может существовать в комфортных условиях.

Жизненный цикл

Протуберанцы могут подниматься в течение одного дня, протянуться на десятки тысяч километров, они содержат сотни миллиардов тонн звездного материала. Стабильный — может жить в течении недель и даже месяцев. Крупнейший, наблюдавшийся космическим аппаратом SOHO, был размером примерно 350,000 км, что в 28 раз больше диаметра Земли.

Когда силовые линии магнитного поля перестают подпитывается энергией, то звездный материал, заключенный в них,- освобождается, и происходит выброс корональной массы.

Это огромное количество горячей звездной плазмы, нагретой до десятков миллионов градусов, и ускоренное до громадной скорости. Когда выброс корональной массы попадает на Землю, и поглощается нашей магнитосферой, вызывает образование полярных сияний.

Источник: SpaceGid.com


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.