Что происходит на поверхности Солнца

Края солнечного диска менее ярки, чем его центральная часть. Это происходит потому, что от середины солнечного диска к нам проникают лучи из более глубоких, а потому и более горячих слоев солнечных газов, чем от краев. Слои Солнца, дающие яркий свет, составляют ту его видимую поверхность, которая называется фотосферой.

В сильные телескопы фотосфера представляется не ровно сияющей, а имеет повсюду как бы зернистое строение. Вот как зарисовал фотосферу выдающийся русский астроном А. П. Ганский. Чередующиеся белые и темноватые зернышки или клубочки - так называемые гранулы - чрезвычайно изменчивы и все время находятся в движении. Из-за большой удаленности Солнца они даже в сильные телескопы едва заметны. В действительности же каждая гранула на Солнце имеет в длину от 700 до 1400 км. Это, вероятно, массы раскаленных газов, выталкиваемых из еще более горячих глубин.

Такой вид Солнце имеет почти всегда. Уже давно, задолго до изобретения телескопов, было замечено, что иногда на Солнце появляются сравнительно большие темные пятна и группы пятен. В пятнах можно различить среднюю, более темную часть - так называемую тень и окаймляющую ее - полутень. Впоследствии с помощью телескопов такие пятна стали наблюдать регулярно. Некоторые пятна держатся на Солнце по несколько дней и даже месяцев. Перемещение таких пятен от одного края диена Солнца к противоположному краю дало возможность установить, что солнечный шар вращается. По скорости движения пятен удалось определить период вращения Солнца. При этом оказалось, что различные зоны Солнца вращаются с разной скоростью: на солнечном экваторе период вращения составляет 25 суток, а ближе к солнечным полюсам - больше 30 суток. На основании этого ученые сделали также вывод, что Солнце вращается, как газообразное, а не как твердое тело.

Пятна на Солнце изменяются, распадаются на части и исчезают, диаметр отдельных больших пятен превосходит диаметр Земли. Пятна появляются не на всей поверхности Солнца, а только в двух сравнительно нешироких поясах по обе стороны солнечного экватора от 5? до 40?.

Пятна только кажутся нам темными на очень ярком фоне фотосферы. На самом деле они также испускают свет, изучение которого позволило определить их температуру. Она оказалась ниже температуры фотосферы, но все же очень высокой - около 4500?. Это значит, что пятна состоят из раскаленных газов и представляют собой воронкообразные вихревые движения.

Много лет астрономы наблюдали за пятнами в телескоп и подметили, что число их в разные годы бывает различным. Год, когда пятен особенно много, называется годом максимума пятен. Затем число их с каждым годом уменьшается, и лет через шесть они почти совсем пропадают. Наступает год минимума пятен. В следующие годы количество пятен опять увеличивается, а сами пятна становятся все крупнее, и лет через пять вновь наступает год максимума. Так это повторяется в среднем через каждые 11 лет, но иногда промежутки бывает меньше и больше (от 8 до 15 лет).

После минимума появляются новые пятна - обычно на высоких широтах Солнца, а затем на все более низких.

Около пятен часто видны более яркие, чем окружающая фотосфера, участки. Их назвали факелами. Они иногда встречаются и в тех областях, где нет пятен. Факелы особенно заметны у краев Солнца, где общий фон фотосферы не такой яркий. По-видимому, это более горячие области фотосферы.

Гранулы, пятна и факелы находятся в фотосфере Солнца, над которой простирается солнечная атмосфера.

Корональные дуги - это потоки газа, которые поднимаются на сотни тысяч километров над поверхностью Солнца, прежде чем упасть обратно в солнечную фотосферу со скоростью 100 км/с. Слева представлен снимок корональной дуги, полученный TRACE. Темным шариком в центре фоторгафии показан размер нашей планеты для сравнения с размерами Солнца.

Раньше считалось, что петли нагреты равномерно, и, таким образом, должны быть более горячими на их вершинах, где поток газа более тонкий и не так эффективно излучает. Но данные, полученные с помощью корабля TRACE, показали, что петли состоят из ряда связанных друг с другом отдельных петель, и в среднем температура отдельных петель изменяется намного меньше, чем предсказывалось теорией.

Чрезвычайно высокая температура короны, простирающейся на миллионы километров от Солнца, была одной из самых больших загадок для астрономов, изучающих Солнце. Температура короны может достигать миллионов градусов, в то время как температура фотосферы - поверхности Солнца - составляет немного меньше 6000? Цельсия.

Новые наблюдения показывают, что источник энергии, разогревающий корону, находится в пределах 16000 километров от видимой поверхности Солнца. Петли газа нагреваются и поднимаются вдоль линий магнитного поля Солнца на высоту 480000 км, затем охлаждаются и падают на его поверхность со скоростью более 100 км/с. Миллионы корональных дуг различных размеров составляют корону Солнца.

Изображения, полученные зондом TRACE, показывают ультрафиолетовое излучение Солнца, испускаемое горячим газом, который составляет корональные дуги. Ультрафиолетовый свет невидим для человеческого глаза.

Ученые заинтересованы в том, чтобы лучше понимать процессы, происходящие в короне, так как это та часть Солнца, где генерируются солнечные бури. Солнечные бури, называемые так же выбросами корональной массы, являются случайными извержениями газа, потоки которого перемещаются по солнечной системе со скоростью 960 км/ч и больше. Солнечный ветер, произведенный такой бурей, как известно, временно изменяет магнитное поле Земли. Сильный солнечный шторм может приводить к повреждениям спутников, находящихся на орбите вокруг Земли.

Малый космический корабль TRACE был запущен на полярную околоземную орбиту в апреле 1998 года. В его задачи входит исследование области перехода между фотосферой и короной Солнца. Исследования проводятся в ультрафиолетовой области спектра с использованием 30 - сантиметрового телескопа.