что такое протуберанцы в астрономии
Протуберанцы
Протуберанцами называют плотные конденсации сравнительно холодного вещества (в сравнении с солнечной короной), способных подниматься и удерживаться над поверхностью Солнца благодаря магнитному полю.
Одно из первых упоминаний о наблюдениях за протуберанцами связано с полным затмением Солнца, произошедшим 1 мая 1185 года. Исследование этого явления датируют 8 июля 1842 года. В этот день Эри, Араго и прочие астрономы обратили внимание на ярко розовые выступы вокруг черного диска Луны.
Наблюдая за солнечным затмением, произошедшем 18 августа 1868 года, Пьер Жансен использовал новейший метод наблюдения протуберанцев вне затмения, вследствие чего вывел заключение об их газообразном характере.
Кинематографирование методом замедленной съемки стало еще одним методом получения ценных сведений о протуберанцах и их стремительных изменениях.
На сегодняшний день наблюдение и исследование процессов, происходящих в солнечной атмосфере, происходит при помощи космических станций и спутников.
Во время солнечных затмений можно хорошо рассмотреть протуберанцы. В отсутствие затмений их можно наблюдать при помощи особых спектральных приборов. Проекция протуберанцев на солнечный диск представляет собой темные волокна.
Волокна
Волокнами называют темные вытянутые структуры, которые хорошо видны в красной линии водорода Н-альфа солнечной хромосферы. Это конденсации плазмы, плотные и более холодные, нежели окружающее вещество, приподнятые и удерживаемые над поверхностью Солнца петлями магнитного поля.
Классификация протуберанцев
Отличие протуберанцев в волокнистой и клочковатой структкре безпрерывно движущихся нитей и сгустков плазмы, а также многообразии форм, различаемым по морфологическим или же динамическим признакам.
Классы протуберанцев по виду, скорости и особенностям движения:
— активные – при них совершаются достаточно быстрые движения потоков одного протуберанца к другому. Часто спокойные протуберанцы испытывают активную стадию, которая длится от нескольких минут до ряда суток и заканчивается или полным исчезновением, или превращением такового в эруптивный протуберанец;
— эруптивные (изверженные) – непродолжительны, напоминают по виду огромные фонтаны высотой до 1,7 млн км над поверхностью Солнца. При этом сгустки вещества двигаются быстро, извержения происходят со скоростью сотен км/сек, стремительно изменяя свои очертания. В случае увеличения высоты протуберанец слабеет и рассеивается;
— корональные (петлеобразные) – их особенностью является возникновение в хромосфере маленьких облачков, впоследствии объединяющихся в единое облако, испускающее внизструящиеся к хромосфере потоки светящегося вещества. Длительность явления – несколько часов.
В зависимости от характера движения материи и формы выделяют протуберанцы:
— 1 типа, имеющие форму облака или же струй дыма. Возникая от основания, вещество спиралевидно поднимается на значительные высоты со скоростью 700 км/сек. Достигая высот примерно 100 тыс. км от протуберанца отделяются кусочки, в последствии падающие обратно к траекториям, которые напоминают силовые линии магнитного поля.
— 2 типа, представляют собой искривленные струи, имеющие начало и конец на поверхности Солнца. Движение узлов и струй происходит по так называемым силовым линиям. Сгустки достигают скорости движения до 100 км/секунду. Но на высотах в сотни тысяч километров струи и сгустки угасают.
— 3 тип выступает в виде кустарника или дерева внушительных размеров. При этом движения сгустков упорядоченной формы не имеет.
Теория
На сегодняшний день полной теории, способной объяснить связанные с солнечными протуберанцами различные явления, пока нет. Неизменным остается лишь факт, что помимо силы тяжести ведущую роль здесь играют электрические и магнитные силы.
Интересные факты
— В июне 1946 года астрономы рассмотрели на Солнце самый высокий за всю историю наблюдений протуберанец, высота которого составляла 1,7 млн/км;
— 25 января 1991 года Udin W. и Verma V. K. установили максимальную скорость протуберанцев – приблизительно 1280 км/сек, однако, скорее всего, здесь речь идет о скорости волны, а не о скорости вещества.
— 18 марта 2003 года спутник SOHO впервые запечатлел два одновременных протуберанца с противоположных сторон диска Солнца. Шесть часов спустя протуберанцы прекратили свое существование. Случайно ли это событие или наоборот зависимо – астрофизики пока не решили.
— 17 апреля 2009 года космической обсерваторией ТЕСИС был зафиксирован выброс в межпланетное пространство гигантского протуберанца длиной в 50 раз больше диаметра Земли.
Протуберанцы
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.
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.
Содержание
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:
Следующая классификация протуберанцев, учитывающая характер движения материи в них и форму протуберанцев, выработана в КрАО:
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.
ПРОТУБЕРАНЦЫ
Рис. 1. Типичный спокойный протуберанец (снимок в линии H a ),
Существует неск. классификаций П. по их топологии и степени динамич. активности. Основным является деление на два класса: спокойные и активные II. К классу спокойных (рис. 1) относятся долгожнвущие (время жизни от 1 сут до неск. месяцев), медленно изменяющиеся, наблюдаемые вне активных областей П. Более короткоживущие, быстро изменяющиеся, связанные с активными областями и с солнечными пятнами П. относятся к классу активных (риc. 2). Спокойные П. делятся на два типа: расположенные ниже гелио-графич. широты 40-45° н расположенные выше этой широты (т. н. полярные П.). К классу активных П. относятся, в частности: П., связанные с солнечными вспышками (петельные П.), П., связанные с солнечными пятнами, эруптивные П.
В спектрах П. наблюдаются линии излучения водорода, гелия, ионизов. кальция и др. металлов. Это позволяет оценить характерные значения параметров плазмы в П.: темп-ру и концентрацию, степень ионизации и возбуждения атомов, скорости гидродинамич. течений (направленных и хаотических), число атомов на луче зрения и многое другое. Кроме эмиссионных линий наблюдается излучение П. в непрерывном спектре. Оно обусловлено в основном рекомбинац. процессами и томсоновским рассеянием фотосферного излучения на свободных электронах, что позволяет оценить полное число таких электронов на луче зрения.
Совр. наблюдения Солнца в оптич., радио-, УФ- и рентг. диапазонах не подтверждают существовавшие ранее представления о механизмах формирования П. (в частности, т. н. сифонный механизм). Большое различие характерных времён развития П. наряду с многообразием наблюдаемых форм и структур, по-видимому, исключает возможность образования П. всех типов в результате действия единого механизма. Общим свойством механизмов формирования П. является конденсация корональной плазмы, обусловленная потерями тепловой энергии на излучение в условиях, когда теплопроводность частично подавлена магн. полем. Такой процесс соответствует конденсац. моде тепловой неустойчивости. Он особенно эффективен в областях взаимодействия магн. потоков, где происходит их перераспределение типа магн. пересоединения.
Лит.: Сомов Б. В., Сыроватский С. И., Тепловая неустойчивость токового слоя как причина образования холодных петель в солнечной короне, «Письма в астрономич. ж.», 1980, т. 6, № 9, с. 592; Demоulin P. и др., Fine structures in solar filaments, «Astron. Astrophys.», 1987, v. 183, № 1, p. 142.
Протуберанцы на Солнце: что это такое, как наша звезда излучает огненную плазму
Протуберанцы – одни из самых красивых явлений на Солнце. Они являются аналогами облаков в земной атмосфере, но поддерживаются магнитными полями. Протуберанец – плотное облако раскалённого ионизированного газа, выступающее из Солнца. Выступы иногда простираются на сотни тысяч километров над хромосферой Солнца. Причины их возникновения неизвестны, но, вероятно, связаны с магнитными силами.
Что такое солнечные протуберанцы, и как они появляются
Протуберанец – огромная и яркая струя солнечной плазмы, которая, начиная с хромосферы, простирается в области солнечной короны далеко на тысячи километров.
Струя может образоваться примерно за день, а может сохраняться несколько недель. Некоторые неровности могут фрагментироваться и образовывать гигантские вспышки. Выступ, наблюдаемый в 1997 году солнечным зондом SOHO, достиг расстояния 350 000 км от поверхности Солнца. А длина выпуклости, наблюдаемой 5 августа 2012 года, достигла 800 000 км. Несмотря на многочисленные исследования, механизм образования этих струй и шишек до сих пор не очень ясен.
Когда Солнце минимально активно в своём 11-летнем цикле, оно формирует меньше солнечных пятен и активных областей, чем при средней активности. Напротив, между 2011 и 2015 годами Солнце пережило свою максимальную активность, и пятна появлялись почти каждый день.
Физика солнечного цикла всё ещё является очень активной областью исследований, в которой остаётся много вопросов. На некоторых фотографиях, сделанных в особенно тихий период для Солнца, по краям были видны выступы горячей плазмы.
Выступы значительно различаются по размеру, форме и движению, и бывают двух основных типов: неподвижные (долгоживущие) и активные (временные). Первые появляются плавно и исчезают гораздо медленнее, поэтому они могут быть видны в течение нескольких месяцев. Они имеют различную форму – подвешенные облака, воронки. Они обладают огромной плавучестью и пытаются покинуть Солнце, создавая при этом не только великолепное зрелище, но и временную ударную волну в солнечной короне, называемую выбросом корональной массы, которая может вызвать геомагнитные эффекты. У неподвижных протуберанцев нет источника энергии, кроме некоторой проводимости от короны, что является небольшим эффектом, потому что тепло не может пересекать силовые линии.
Активные протуберанцы – неотъемлемая часть солнечной активности. Они быстро прорезываются и имеют время жизни от нескольких минут до нескольких часов. Брызги на Солнце представляют собой выбрасываемую неорганизованную массу. Коллимированные потоки выбросов, связанные с небольшими вспышками, называются скачками. Петлевые выступы – это последствия вспышек. В процессе вспышки поток электронов нагревает поверхность до миллионов градусов и формируется горячее плотное корональное облако.
В обоих случаях часть материала возвращается на поверхность Солнца.
Температура протуберанцев
Плотность и температура протуберанцев такая же, как и вещества хромосферы. Но на фоне горячей короны протуберанцы – холодные и плотные образования. Температура протуберанцев – приблизительно 20 000 К.
Когда можно увидеть, фото
Огненно-горячая сфера Солнца обладает множеством особых свойств. Так называемый солнечный протуберанец, вероятно, является наиболее интригующим. Энтузиасты астрономии, охотники за затмениями и наблюдатели за Солнцем не перестают восхищаться этим явлением.
Гигантские плазменные петли простираются далеко в космос от светящейся «поверхности» Солнца. К счастью наблюдателей за затмениями, их размер может во много раз превышать диаметр Земли.
Протуберанцы выходят в тонкую, чрезвычайно горячую атмосферу Солнца, называемую короной. Эти выступы часто связаны с очень мощным выбросом газа.
Для наблюдателей за Солнцем протуберанцы – это настоящая радость. Конечно, чтобы хоть как-то увидеть поверхность Солнца, нужно делать это правильно и осторожно.
Если у вас есть телескоп, оснащенный H-Alpha фильтром, вы можете увидеть эти языки красноватого пламени, взрывающиеся над краем Солнца, и даже наблюдать, как они медленно меняются в течение нескольких минут или часов. Это прекрасный способ оценить нашу звезду – источник всей энергии, которая делает возможной жизнь на Земле.
H-Alpha фильтр, позволяющий увидеть выступы на поверхности Солнца, представляет собой так называемый альфа-водородный фильтр, который передаёт длину волны света, испускаемого выступами.
Первым астрономом, описавшим протуберанцы (1733 год), считается Биргер Вассениус из Гетеборга, Швеция. А в 1868 году французский астроном Пьер Жансен и британский астроном сэр Джозеф Норман Локьер независимо друг от друга объявили о методе наблюдения за протуберанцами с помощью спектроскопа, не дожидаясь затмения.
Солнечные протуберанцы
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.
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.
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.
Если вам понравился сайт, будем благодарны за его популяризацию 🙂 Расскажите о нас друзьям на форуме, в блоге, сообществе. Это наша кнопочка:
Код кнопки:
Политика конфиденциальности Об авторе