15.05.2019
солнечная астрономия
На самом деле всё многослойное

Что общего у Шрэка и Солнца?

Помните бессмертный диалог Шрэка и Осла? И ответ Шрэка: «Огры как лук. У огров есть слои. И у лука есть слои. У тех и у других есть слои». Так вот, оказывается, у Солнца тоже есть слои.

Точнее, у солнечной атмосферы, которая и интересует нас применительно к астрономии. Крупные слои – фотосфера, хромосфера, переходной слой и корона – и более мелкая их нарезка.

Мы немного лукавили, когда в предыдущих частях (Часть 1 и Часть 2) говорили, что те замечательные рентгеновские картинки представляют нам Солнце. На самом деле каждая из них представляет лишь какой-то слой солнечной короны.

солнечная астрономия
У Солнца есть слои

Чтобы разобраться в этом, нужно внимательно посмотреть на приведенную выше картинку. Яркими красками на ней набросаны внутренние слои или области Солнца. В данный момент они нас не интересуют.

Смотрим в левую, темную часть картинки. Это – солнечная корона. Начнем с ее протяженности. Это около 20 радиусов Солнца. Чтобы было понятнее: радиус Солнца 700 тысяч километров – в 100 раз больше радиуса Земли. 20 радиусов Солнца – в 2 тысячи раз больше радиуса Земли или 14 миллионов километров.

На этом чудовищном расстоянии чудовищно меняется и температура плазмы. В нижних слоях она составляет 100 тысяч градусов. К верхним вырастает до 20 миллионов.

солнечная астрономия
Распределение температуры в солнечной короне

Солнечные телескопы настраиваются на излучение определенной длины волны. Каждую длину волны излучает определенный ион.

Ион – это атом с оторванными (одним или несколькими) электронами. Возьмем для примера железо. Не кусок металла, а один атом. Если у вас нет под рукой атома, можно воспользоваться картинкой ниже.

солнечная астрономия
Атом железа

Итак, железо. В центре атома находится положительное ядро. Вокруг него болтаются 26 электронов. Если оторвать один электрон, получится однократно заряженный ион железа, обозначаемый FeII. Оторвем два электрона – FeIII. И так далее.

Смысл в том, что, во-первых, каждый ион характеризуется своей собственной уникальной длиной волны, а во-вторых, кратность ионизации связана с температурой. Вот и получается, что в каждом слое солнечной короны имеется своя температура, следовательно, там имеются соответствующие ионы железа, излучающие свои уникальные длины волн.

Можно еще раз взглянуть на картинку с солнечными слоями, расположенную выше. Там как раз представлены ионы железа FeIX (оторвано 8 электронов) с температурой 1 млн градусов, FeXII (оторвано 11 электронов) с температурой 1,5 млн градусов и FeXV (оторвано 14 электронов) с 2,5 млн градусов. И каждый ион собран в определенном слое короны.

солнечная астрономия
Снимки разных слоев солнечной короны

Настраивая телескопы на разные длины волн, ученые могут получать изображения разных слоев Солнца. То есть набор картинок, подобных приведенной выше. Если картинки сняты в один момент времени, получается как бы 3D изображение Солнца в глубину. От слоя к слою.

А если снимать картинки через некоторые промежутки времени (например, каждые 10 секунд), можно проследить, как меняется плазма со временем от слоя к слою. Аккуратно это сложив, можно даже сделать фильм. Чем, собственно, астрономы и занимаются.

В качестве примера посмотрите видео образования солнечного ветра (снято российской обсерваторией ТЕСИС, 2009 год):

Это «кино» как раз и скроено из таких снимков на отдельных длинах волн. Выброшенный сгусток плазмы зародился в нижних слоях солнечной короны, прошел к верхним и, оторвавшись от Солнца, ушел в космическое пространство. Весь снятый процесс занял двое земных суток.

Кстати, к вопросу о возросшем пространственном разрешении. Посмотрите, как наблюдался подобный процесс российской обсерваторией СПИРИТ в 2002 году:

солнечная астрономия
Динамический процесс образования солнечного ветра. Российская обсерватория СПИРИТ, 2002 год

Что называется: почувствуйте разницу и прогресс. Новые обсерватории рассматривают эти динамические процесс с еще большей детализацией.

Если вернуться к начальной фразе очерка, то слои есть не только у Шрэка, лука и Солнца, но и у тех приборов, с помощью которых получаются рентгеновские снимки солнечной короны (слоёв — ! – солнечной короны). Но о них мы поговорим в следующей части.

солнечная астрономия
Солнечные «арки». Фото с официального сайта обсерватории TRACE

Понравилась статья? Поделитесь с друзьями!

Автор статьи

Полковников Владимир Николаевич

Заведующий лабораторией
в отделе рентгеновской оптики, к. ф.-м. н.

Добавить комментарий