Вспышки на Солнце и их воздействие на Землю - Физика солнечных явлений
В процессе развития активной области иногда возникают ситуации, при которых возможна быстрая перестройка ("перезамыкание") магнитных полей. Эта перестройка вызывает вспышки, сопровождаемые сложными движениями ионизованного газа, его свечением, ускорением частиц и т. д. Вспышки на Солнце, как правило, наблюдаются вблизи пятен; обычно бывает несколько слабых вспышек за день. Сильные вспышки - весьма редкое явление. Вспышка на С. представляет собой внезапное выделение энергии в верхней хромосфере или нижней короне, генерирующее кратковременное электромагнитное излучение в широком диапазоне длин волн - от жесткого рентгеновского излучения (и даже g-излучения) до километровых радиоволн. Для больших вспышек в рентгеновском диапазоне (энергия фотонов e > 0,5 кэВ) потоки около Земли достигают 0,1 эрг/(см2-с), что в десятки тыс. раз превосходит соответствующее значение потоков от Солнца вне вспышек в этом диапазоне. Мягкое рентгеновское излучение вспышки есть тепловое излучение плазмы, нагретой до ~107K. На изображении С. в мягких рентгеновских лучах в области вспышки выделяется яркое ядро, окруженное диффузным свечением. Ядро - система петель и узлов - располагается между пятнами, в вершинах арок, соединяющих пятна противоположной полярности.
В мощных вспышках наблюдается жесткое рентгеновское излучение в диапазоне энергий от десятков до сотен кэВ. Это излучение регистрируется как серия отдельных импульсов во время жесткой фазы вспышки, предшествующей максимуму излучения. Оно генерируется большим числом электронов, ускоренных при вспышках. В самых мощных, так называемых протонных, вспышках ускоряются и тяжелые частицы, в частности протоны, до энергий в сотни МэВ.
Начало вспышки может быть очень резким, но иногда "взрыву" предшествует несколько минут медленного развития или даже слабая предвспышка. Далее идет собственно взрывная (жесткая, импульсная) фаза, во время которой за 1-3 минуты ускоряются частицы, формируется горячее облако. В ряде вспышек (их называют тепловыми) жесткая фаза отсутствует. После достижения максимальной яркости (например, в мягком рентгеновском излучении через 1-15 минут после начала) процесс горения большой вспышки продолжается еще нескольких часов. На фазе спада характерным является формирование и движение вверх всей системы волокон, многочисленные выбросы плазменных сгустков. Так, при наблюдении вспышки за краем диска заметны массы газа, разлетающиеся из яркого выступа - системы петель - со скоростями, превышающими 100 км/с.
Выделение большой энергии на значительных высотах вызывает в солнечной атмосфере целый ряд вторичных процессов: свечение в различных энергетических диапазонах и газодинамические эффекты. Яркость хромосферы, в частности в линии Нa, увеличивается в наблюдаемых на диске волокнах вспышки в несколько десятков раз. Свечение охватывает площадь вплоть до 10-3 площади видимой полусферы Солнца. Появление этого свечения связано с проникновением от вершины магнитной арки к ее основанию потоков частиц и теплоты. Во время жесткой фазы перед направленным вниз возмущением образуется ударная волна. Нагрев плотных слоев атмосферы приводит к "испарению" большого количества газа, и это способствует длительному существованию плотного горячего плазменного облака. К концу жесткой фазы постепенно формируется направленная наружу ударная волна. Распространяясь со скоростями 1000- 2000 км/с, она вызывает появление радиовсплеска II типа.
При большой вспышке выделяется громадная энергия, ~1031-1032 эрг (мощность ~1029 эрг/с). Она черпается из энергии магнитного поля активной области. Согласно представлениям, которые успешно развиваются с 1960-х гг., при взаимодействии магнитных потоков возникают токовые слои. Развитие плазменной турбулентности в токовом слое может приводить к ускорению частиц, причем существуют триггерные (стартовые) механизмы, приводящие к внезапному развитию процесса.
Рентгеновское излучение и солнечные космические лучи, приходящие от вспышки (рис. 13), вызывают дополнительную ионизацию земной ионосферы, что сказывается на условиях распространения радиоволн. Поток выброшенных при вспышке частиц примерно через сутки достигает орбиты Земли и вызывает на Земле магнитную бурю и полярные сияния.
Рис. 13. Виды воздействия солнечной вспышки на Землю (по Д. X. Мензелу)
Помимо корпускулярных потоков, порожденных вспышками, существует непрерывное корпускулярное излучение С. Оно связано с истечением разреженной плазмы из внешних областей солнечной короны в межпланетное пространство - солнечным ветром. Потери вещества за счет солнечного ветра невелики, ? 3.10-14 M_ в год, но он представляет собой основной компонент межпланетной среды.
Солнечный ветер выносит в межпланетное пространство крупномасштабное магнитное поле С.. Вращение С. закручивает линии межпланетного магнитного поля (ММП) в спираль Архимеда, что отчетливо наблюдается в плоскости эклиптики. Поскольку основной особенностью крупномасштабного магнитного поля С. является две околополюсные области противоположной полярности и прилегающие к ним поля, при спокойном С. северная полусфера межпланетного пространства оказывается заполненной полем одного знака, южная - другого (рис. 14). Близ максимума активности из-за смены знака крупномасштабного поля С. происходит переполюсовка этого регулярного магнитного поля межпланетного пространства. Магнитные потоки обоих полушарий разделены токовым слоем. При вращении С. Земля находится несколько дней то выше, то ниже изогнутой "гофрированной" поверхности токового слоя, т. е. попадает в ММП, направленное то к С., то от него. Это явление называется секторной структурой межпланетного магнитного поля.
Близ максимума активности наиболее эффективно воздействуют на атмосферу и магнитосферу Земли потоки частиц, ускоренных при вспышках. На фазе спада активности, к концу 11-летнего цикла активности, при уменьшении числа вспышек и развитии межпланетного токового слоя становятся более существенными стационарные потоки усиленного солнечного ветра. Вращаясь вместе с С., они вызывают повторяющиеся каждые 27 суток геомагнитные возмущения. Эта рекуррентная (повторяющаяся) активность особенно высока для концов циклов с четным номером, когда направление магнитного поля солнечного "диполя" антипараллельно земному.
Похожие статьи
-
СОЛНЕЧНАЯ КОРОНА - Солнце, его строение и особенности
Солнечная корона - самая внешняя и наиболее разреженная часть солнечной атмосферы, простирающаяся на несколько (более 10) солнечных радиусов. До 1931...
-
Совокупность нестационарных явлений на Солнце. К этим явлениям относятся солнечные пятна, солнечные вспышки, факелы, флоккулы, протуберанцы, корональные...
-
Солнечно-земные связи - Солнце и его влияние на Землю
Изучение истории Земли показывает, что наша планета в течение миллиардов лет получала от Солнца столько же тепла и света, сколько получает и теперь. Это...
-
Хромосфера и корона - Физика солнечных явлений
Излучение верхних слоев солнечной атмосферы слабее фотосферного не менее чем в 10 тыс. раз. Поэтому даже ничтожная доля света фотосферы, рассеянная в...
-
Солнечная активность - Солнце и его влияние на Землю
Солнечная активность - совокупность явлений, периодически возникающих в солнечной атмосфере. Проявления солнечной активности тесно связаны с магнитными...
-
Солнце как звезда - Физика солнечных явлений
Рис. 1. Фотография диска Солнца. Заметно потемнение диска к краю, видны пятна Солнце - газовый, точнее плазменный, шар (рис. 1). Радиус Солнца R _ =...
-
КАК СОЛНЦЕ ВЛИЯЕТ НА ЗЕМЛЮ - Солнце, его строение и особенности
Солнце освещает и согревает нашу планету, без этого была бы возможна жизнь на ней не только человека, но даже микроорганизмов. Солнце - главный (хотя и...
-
Солнце - центральное тело Солнечной системы - представляет собой раскаленный плазменный шар. Солнце - ближайшая к Земле звезда. Свет от него до нас...
-
Магнитные поля и солнечная активность - Физика солнечных явлений
Все явления солнечной активности связаны с выходом на поверхность С. магнитных полей. Уже первые измерения эффекта Зеемана, проведенные в начале 20 в.,...
-
Солнечный ветер и межпланетные магнитные поля - Солнце
В конце 50-х годов XX века американский астрофизик Юджин Паркер пришел к выводу, что, поскольку газ в солнечной короне имеет высокую температуру, которая...
-
Солнечная активность - Солнце и Солнечная система
Солнечная активность - совокупность явлений, периодически возникающих в солнечной атмосфере (пятна, факелы, протуберанцы, вспышки и др.). Проявления...
-
О том, что на Солнце бывают пятна, люди узнали уже очень давно. В древних русских и китайских летописях, а также в хрониках других народов не редко...
-
Солнечные пятна - Солнце и его влияние на Землю
Солнечный пятна - это темные образования, состоящие, как правило, из более темного дра (тени) и окружающей его полутени. Диаметры пятен достигают двухсот...
-
Бомбардировка энергичными частицами - Солнце
Помимо непрерывно "дующего" солнечного ветра наше светило служит источником энергичных заряженных частиц (в основном протонов, ядер атомов гелия и...
-
Излучения Солнца - Зависимость биологической жизни на Земле от Солнца
Радиоизлучение Солнца имеет две составляющие - постоянную и переменную. Во время сильных солнечных вспышек радиоизлучение Солнца возрастает в тысячи и...
-
Солнце - центральное тело нашей планетной системы - Теория происхождения Солнечной системы
Солнце -- ближайшая к Земле звезда, представляющая собой раскаленный плазменный шар. Это гигантский источник энергии: мощность излучения его очень велика...
-
Корпускулярное излучение (солнечный ветер) - Солнце и Солнечная система
Это поток плазм - раскаленного ионизированного газа солнечной короны, температура которого оценивается в 1 млн. градусов. Термин "корпускулярное...
-
Солнечная энергия. Солнечная радиация - Солнце и Солнечная система
Благодаря сочетанию сверхвысоких давлений и температур в центральной области Солнца происходят ядерные реакции, при которых выделяется огромное...
-
Солнечная постоянная - Солнце и Солнечная система
Энергия, получаемая Землей от Солнца, характеризуется солнечной постоянной. Солнечной постоянной называется величина, определяемая полной энергией,...
-
Как Солнце влияет на Землю - Солнце
Солнце освещает и согревает нашу планету, без этого была бы невозможна жизнь на ней не только человека, но даже микроорганизмов. Солнце - главный (хотя и...
-
Солнце - центральное тело нашей планетной системы - Гипотезы о происхождении Солнечной системы
Солнце - ближайшая к Земле звезда, представляющая собой раскаленный плазменный шар. Это гигантский источник энергии: мощность излучения его очень велика...
-
Энергия Солнца - Солнце и его влияние на Землю
Благодаря сочетанию сверхвысоких давлений и температур в центральной области Солнца происходят ядерные реакции, при которых выделяется огромное...
-
Зависимость эпидемий от Солнца Солнечные бури вызывают геомагнитные бури, а последние сопровождаются полярными сияниями. Поэтому и магнитные бури и...
-
Влияние солнечной активности на растения - Зависимость биологической жизни на Земле от Солнца
Живая природа не может существовать без света, так как солнечная радиация, достигающая поверхности Земли, является практически единственным источником...
-
Литература - Физика солнечных явлений
1. Мартынов Д. Я., Курс общей астрофизики, 3 изд., М., 1978; 2. Мензел Д. Г., Наше Солнце, пер. с англ., М., 1963; Солнечная и солнечно-земная физика....
-
Влияние солнечной активности на животных - Зависимость биологической жизни на Земле от Солнца
Еще в XIX веке учеными был проведен ряд исследований. Выяснилось, что ультрафиолетовые лучи Солнца последовательно сперва возбуждают, а затем угнетают...
-
Солнечно-Земные связи - Солнечно-земные связи и их влияние на человека
Земля получает от Солнца не только свет и тепло, обеспечивающие необходимый уровень освещенности и среднюю температуру ее поверхности, но и подвергается...
-
Солнечные космические лучи - Галактические космические лучи
Солнце само также является источником солнечных космических лучей (СКЛ). СКЛ - это заряженные частицы, ускоренные во вспышечных процессах на Солнце до...
-
Строение Солнца - Солнечно-земные связи и их влияние на человека
Солнце состоит из: 1) Короны 2) Фотосферы 3) Хромосферы 4) Ядра 5) Зоны лучистой передачи энергии 6) Конвективной зоны Фотосфера - Яркая, светящаяся...
-
Проблема "Солнце - Земля" - Солнце
Эта проблема, связывающая солнечную активность с ее воздействием на Землю, находится на стыке нескольких наук - астрономии, географии, биологии и...
-
Солнечный Ветер и Магнитное Поле Земли, Магнитные Аномалии - Магнитное поле Земли
Магнитный поле земля солнечный Солнечный ветер -- поток ионизированных частиц (в основном гелиево-водородной плазмы), истекающий из солнечной короны со...
-
Фотосферные явления - Физика солнечных явлений
Солнце звезда магнитное поле Солнце, видимое с Земли,- это круг со средним угловым диаметром 1920''. При спокойных атмосферных условиях солнечный...
-
В данной статье не оспариваются существующие научные догмы и теории, автор пробует объяснить данные природные явления с другой точки зрения. Подобные...
-
Введение - Физика солнечных явлений
Солнце - рядовая звезда нашей Галактики. Поэтому такие проблемы, как источники энергии С., его строение, образование спектра, являются общими для физики...
-
Заключение - Физика солнечных явлений
Изучение солнечных вспышек необходимо для создания научно обоснованного, надежного прогноза радиационной обстановки в ближнем космосе. В этом...
-
Какие воздействия и как они влияют на Землю, во время прохождения Земли по определенным участкам орбиты за один период обращения вокруг Солнца, согласно...
-
Характеристика Солнца, Солнечная атмосфера - Зависимость биологической жизни на Земле от Солнца
Солнечная атмосфера Солнечная атмосфера (впрочем, как и атмосферы других космических объектов) неоднородна и состоит из нескольких слоев. Самым глубоким...
-
Магнитное поле Земли - Магнитное поле Земли
Механизм возникновения, предложения по его экспериментальной проверке и использованию. Существует ряд гипотез, объясняющих возникновение магнитного поля...
-
Основные слои в атмосфере Солнца - Солнце и Солнечная система
Солнце - центральное тело Солнечной системы - представляет собой очень горячий плазменный шар. Солнце - ближайшая к земле звезда. Свет от него доходит до...
-
Возмущения на Солнце (извержения, взрывы, вспышки) тотчас же оказывают действие на нервную систему людей. Более поздние исследователи данного вопроса...
Вспышки на Солнце и их воздействие на Землю - Физика солнечных явлений