Частота электромагнитного излучения солнца

Электромагнитное излучение Солнца перекрывает большой диапазон длин волн: от нескольких километров до милиметров (радиоизлучение),
оптическое излучение, ультрафиолетовое (UV),
тепловое рентгеновское излучение (SXR) с энергией фотонов 100 МэВ (в крупных вспышках)) (1 МэВ = 0,001нм 100МэВ = 0,00002нм).

Электромагнитное излучение существует и в спокойных условиях, а во время вспышечной активности увеличивается многократно.

Радиоизлучение Солнца

Радиоизлучение Солнца в сантиметровом — декаметровом диапазоне наблюдается как в спокойное, так и в возмущенное время. BR> Частоты всплесков радиоизлучения вспышек соответствующие дециметровому и декаметровому и километровому диапазонам могут возникать лишь высоко в короне или в солнечном ветре, микроволновые и миллиметровые всплески возникают в нижней короне. Радиоизлучение, ассоциированное с вспышками на Солнце, создается при возникновении турбулентности и нетепловых движений высокотемпературной плазмы, а также при движении энергичных электронов в магнитных полях. Вспышечное радиоизлучение очень разнообразно, имеет всплески различной длительности и амплитуды со сложным частотным спектром. Вызделяется на следующие типы радиоизлучений:

Тип I Шумовая буря, состоящая из большого числа коротких узкополосных всплесков в метровом диапазоне (300 — 50 Мгц). ( см. подробнее ниже)

Тип II . Узкополосное излучение, которое начинается в метровом диапазоне (300 Мгц) и медленно, десятки минут, сдвигается в декаметровый диапазон (10 Мгц). Длительность всплесков II типа порядка 2-10 мин, иногда до 20-30 мин. Эти всплески появляются только после мощных хромосферных вспышек и ассоциируются с распространением ударной волны в короне и солнечном ветре. Обычно считают, что эти всплески генерированы потоками электронов, ускоренных на фронте ударной волны.

Тип III . Узкополосные всплески, быстро, за секунды, проскакивают от дециметрового в декаметровый диапазон (500 — 0.5 Мгц). Они часто наблюдаются в виде серий и приурочены к процессам в активных областях на Солнце.
Cоздаются узконаправленным потоком (пучком) электронов, движущихся в короне. Частота всплеска уменьшается по мере движения пучка в область меньшей корональной плотности. Радиовсплески III типа тесно связаны с выходом электронов на открытые силовые линии и убеганием их в межпланетное пространство. Иногда наблюдают всплески U- и J- типов, названных так за форму их изображений на динамических спектрах. В этих случаях пучки электронов, генерирующие всплески, движутся вдоль магнитной вспышечной петли.

Тип IV . Гладкий континуум широкополосных всплесков в метровом диапазоне (300-30 Мгц), начинающихся через 10-20 минут после максимума некоторых сильных вспышек и продолжающихся иногда несколько часов.
Полагают, что длительные всплески возникают, если осуществляется захват быстрых электронов в стабильные магнитные ловушки, которые могут быть либо неподвижными, либо перемещаться с небольшой скоростью, При этом считается, что механизм излучения всплесков IV типа синхротронный, т.е. предполагают захват электронов с энергией не менее нескольких сот кэВ.

Тип V .Всплеск V типа часто возникает вместе с всплесками III типа, немного запаздывая по отношении к ним. Длительность всплесков V типа достигает минут, в то время как длительность всплесков III типа (в том же интервале частот) — всего нескольких секунд, а иногда и долей секунд.
Всплеск V типа объясняется захватом части ускоренного пучка электронов в арку магнитного поля и удержанием в магнитной ловушке.

Шумовой бурей называют повышенное (фон) флуктуирующее (всплески) радиоизлучение продолжительностью от нескольких часов до двух недель.

Радиоволны выходят с уровня, где частота волны становится меньше ленгмюровской. Поэтому в короне, где формируется корпускулярный поток, генерируются излучение метрового диапазона волн.
Чаще всего на этих волнах наблюдаются шумовые бури – повышенное сильно флуктуирующее радиоизлучение.
Яркостная температура в миллиарды градусов свидетельствует о нетепловом происхождении шумовых бурь. Следовательно, они являются индикаторам либо непрерывного ускорения заряженных частиц, либо постоянного существоваания ударных волн.
По мнению Ю.Ф.Юровского, общепринятая гипотеза образования ШБ из кратковременных всплесков I типа противоречит наблюдениям. Полученные им факты свидетельствуют в пользу гипотезы образования всплескового компонента шумовых бурь в результате рассеяния излучения точечного источника квазипостоянного уровня на неоднородностях короны. (см. подробнее PDF-презентацию Ю.Ф. Юровского на конференции КРАО 2007г.)

Микроволновое излучение.Микроволновое (Rμ-излучение) на частотах > 109 Гц обычно продолжается столько времени, сколько длится вспышка в жестком рентгеновском излучении, и хорошо с ним коррелирует. Возможные механизмы излучения этих всплесков: 1) излучение нагретого до высоких температур газа в области вспышки; 2) излучение быстрых электронов, движущихся в магнитных полях; 3) возбуждение излучения при взаимодействии электронов с плазменной турбулентностью, развившейся во вспышечной арке.
Мягкое рентгеновское излучение ( X-ray) Солнца разделяется на классы по пиковой мощности излучения Р , измеряемой на Земле в диапазоне 1 — 8 Ангстрем :

Класс В Р меньше 10.0E-06 Вт/М2

Класс C . 10.0E-06 — 10.0E-05 Вт/М2

Класс M . 10.0E-05 — 10.0E-04 Вт/М2

Класс X . P больше 10.0E-04 Вт/М2

Жесткое рентгеновское и гамма излучение

Энергичные электроны c энергиями >30 кэВ появляются во вспышках в результате ускорения. Взаимодействуя с окружающим веществом, они теряют свою энергию, возбуждая при этом тормозным рентгеновское излучение. Дойдя до хромосферы, где n = 10 11 — 10 12 см -3 , электроны быстро за время

0.1-2 с. теряют всю свою энергию; при этом энергия излучённых квантов лежит в широком интервалеб от энергии электронов и ниже.Поведение рентгеновского излучения отражает временные и энергетические характеристики ускорительного механизма. Зависимость от времени интенсивности жесткого рентгеновского излучения (кривые светимости) в интервале энергий 20-1000 кэВ имеет сложную структуру. Длительность рентгеновских всплесков меняется от нескольких секунд до десятков минут.
Частицы ускоряются цугами импульсов. Длительность цуга составляет 1-4с. Внутри каждого цуга можно видеть цепочку отдельных коротких импульсов, длящихся десятки микросекунд.
Высота места ускорения частиц, определённая по совокупности экспериментальных фактов, может быть (6 — 10)*10 9 см над уровнем фотосферы в импульсных событиях и достигать значений (3 — 6)*10 10 см — в длительных вспышках.
Форма энергетического спектра рентгеновского всплеска — распределение числа фотонов от их энергии связана с энергетическим спектром электронов. Обычно форму спектра во всплесках аппроксимируют степенным законом dJ/dEx = Eх -V в интервале энергий 20-300 кэВ. Показатели спектров лежат в интервале значений V от 5 (мягкие спектры) до 2,5 (жесткие спектры). Для событий с большой амплитудой наиболее вероятное значение V= 3,8.

Гамма излучение Протоны (ионы) с энергиями >10-30 МэВб альфа-частицы и тяжелые ядра взаимодействуют с веществом солнечной атмосферы, теряют свою энергию, возбуждая излучение в узких гамма линиях возникает вследствие ядерных реакций. Область энергии фотонов этих гамма линий лежит в интервале энергий 0.15- 17 МэВ.
Наиболее интенсивные линии возникают при переходе из возбужденных состояний ядер 12 С и имеют энергию 4,438 МэВ и ядер l6 О с энергией 6,129 МэВ. Наиболее эффективны для возбуждения этих линий протоны с энергией Ер=10 — 30 МэВ. Время жизни возбужденных состояний t=10-12с или меньше, поэтому линии излучаются немедленно без видимого запаздывания и носят название прямых линий.
К настоящему времени было идентифицировано 17 таких относительно узких линий. см. подробнее в обзоре Р.Т. Сотниковой Солнце в рентгеновских лучах

Более подробную информацию по данному вопросу можно найти в разделах СиЗиФа
ОБЗОРЫ и СТАТЬИ, а также на страницах учебника.
Специально вопросам солнечной активности посвящен богато иллюстрированный раздел проекта Э.В. Кононовича ЖИЗНЬ ЗЕМЛИ В АТМОСФЕРЕ СОЛНЦА

Также смотри родственные разделы справочника:

Источник