Солнечная астрономия. Часть 1

Рентгеновское зрение стражей галактики

Посмотрите внимательно на звезды. Да не так, как привыкли, а как это делают герои фантастических фильмов. Например «Пассажиры», «Пекло», «Звездные врата», те же «Стражи Галактики». У них принято, пролетая неподалеку от звезды, любоваться через панорамный иллюминатор на протуберанцы плазмы, вихри магнитных полей и прочие чудесности.

Вот бы и нам так! А не получится. И знаете почему? Дело не только в отсутствии звездолетов и соответствующих сверхсветовых технологий. Проблема в отсутствии у нас рентгеновского зрения. Есть ли оно у киногероев? Конечно! Раз они видят то, что по-другому увидеть нельзя.

Все эти замечательные картины звездной плазмы видны только рентгеновском диапазоне. Откуда они вообще взялись у кинодеятелей? Да с самых обычных солнечных обсерваторий. Именно они в последние годы поставляют с орбиты на Землю картинки и видео солнечной плазмы.

Для удобства представления рентгеновские изображения раскрашиваются в яркие цвета. Вот так и получаются впечатляющие изображения протуберанцев, выбросов солнечного ветра, кипящей плазмы.

Киношники, как люди впечатлительные, но не всегда далекие, не прошли мимо такой красотищи. И, не вникая в ее суть, просто состряпали похожие видео для своих фильмов. А что? Выглядит круто, впечатляет и вроде бы по-научному – ведь такие же картинки есть и на ученых сайтах.

Да, есть. Вот, например, картинка с официального сайта насовской обсерватории SOHO, выведенной на орбиту в 1996 году.

Такая? В точности. Но как раз ученые-то и знают, как она получена. Принятый на электронную матрицу сигнал затемнил одни ее области, высветил другие. На компьютере их раскрасили в оранжевый, что по внутренним ощущениям соответствует солнышку. И это чудо науки и творческого подхода вывесили на сайте.

Увидеть же такое Солнце (оно же – типичная звезда) человеческим глазом невозможно. Невозможно не только остаться с глазом, подойдя к нему на такое расстояние. Невозможно вообще остаться.

Интересно еще вот что: это изображение даже не того Солнца, которое мы знаем с Земли. Это изображение солнечной короны. Давайте разберемся, что это за монархический символ и что он делает на Солнце.

Солнечная атмосфера

Корона Солнца – аналог земной атмосферы. Если ее считать неотъемлемой частью звезды, то Солнце, которое мы наблюдаем с Земли, в десяток раз меньше реального. Это земная атмосфера прижата к планете и составляет ничтожную часть от величины земного радиуса. Солнечная атмосфера простирается на десятки радиусов Солнца. И состоит из горячей (очень горячей) плазмы.

Насколько горячей? Видимая нами поверхность солнца не достигает по температуре и 6 тысяч градусов. Отдельные области солнечной короны имеют температуру в миллион, десять миллионов и даже больше градусов.

Впрочем, это не совсем та температура, к которой мы привыкли в обыденной жизни. В жизни мы имеем дело с температурой воздуха, воды, супа, котлеты, утюга. Солнечную атмосферу составляет разреженная плазма (заряженные частицы – ионы, электроны). Температура – это энергия частиц плазмы. Вот она-то и велика. И при таких температурах вещество «светится» (правильно говорить: излучает) в рентгеновском диапазоне длин волн.

Если совсем честно, то и в видимом глазу диапазоне оно тоже светится, но его свет теряется на фоне излучения фотосферы. И тут мы подходим к вопросу о строении Солнца. Что это еще за фотосфера такая вдобавок к короне?

На картинке выше представлено условное деление Солнца по слоям. На картинке ниже – схема, включающая только внешние области Солнца.

Внешние области (от нижних к верхним): фотосфера, хромосфера, корона. Между короной и хромосферой часто еще выделяют переходной слой. Ниже кратко охарактеризуем каждую область.

Фотосфера. Собственно, она-то и видна нам с Земли. Ее мы на бытовом уровне и принимаем за всё Солнце. На самом деле это очень тонкий, несколько сотен километров, слой с температурой до 6 тысяч градусов.

Хромосфера. Расположена над фотосферой. Ее температура растет от 6 тысяч градусов в глубине до 20 тысяч на поверхности. Толщина этой области достигает полутора тысяч километров (в четыре раза меньше радиуса Земли).

Переходной слой. Отделяет хромосферу от короны. Слой очень тонок – до ста километров. При этом его температура стремительно возрастает от 20 тысяч градусов внизу до миллиона на поверхности.

Корона. Как и земная атмосфера не имеет четкой верхней границы. Плотность вещества постепенно снижается, пока совсем не растворяется в космическом пространстве. Температура вещества в ней достигает десятков миллионов градусов.

Именно в области солнечной короны формируется, например, солнечный ветер – сгустки плазмы, вещества, отрывающиеся от солнца и уходящие в пространство. Некоторые из них достигают Земли, вызывая такие знакомые нам явления как магнитные бури или северное сияние.

В обычных условиях ее свет в видимом диапазоне полностью затмевается излучением фотосферы. Но во время солнечных затмений, когда фотосфера заслоняется Луной, по краям солнечного диска можно видеть слабое свечение короны.

Изучать солнечную корону без помех со стороны фотосферы можно в рентгеновском диапазоне длин волн (в нем фотосфера «черная», то есть не излучает). Но рентген от Солнца с Земли не зарегистрируешь – его поглощает атмосфера. Поэтому рентгеновские телескопы для наблюдения за короной выводят на околоземную орбиту.

И между прочим первопроходцем в данной области исследований был СССР – обсерватория Терек на спутнике Фобос-1, 1987 год. Подробнее о таких обсерваториях и о российском в них участии читайте в следующих частях.

Понравилась статья? Поделитесь с друзьями!