Что представляет собой хромосфера солнца

Хромосфера

» Солнце » Хромосфера

Хромосфера – это слой атмосферы Солнца, который находится над фотосферой. Этот слой имеет красновато-фиолетовый цвет. Хромосферу можно наблюдать во время солнечных затмений. Огненные языки, которые видны вокруг лунного диска, закрывающего Солнце, и есть хромосфера.

Хромосфера состоит из разряженных газов. Толщина хромосферы 10 – 15 тысяч километров, а температура огненных языков в десятки раз больше температуры в фотосфере. Она повышается от 5700 градусов Кельвина до 10 000 градусов Кельвина. В верхней части хромосферы температура солнечного вещества достигает порядка 20 000 градусов Кельвина. Плотность вещества в верхней части хромосферы очень мала – приблизительно 10-12 г/см³.

Огненные языки хромосферы – это ионизованная плазма, которая образуется в результате того, что атомы, выходя из конвективной зоны и проходя сквозь фотосферу, под воздействием электромагнитных волн и магнитных полей увеличивают свою скорость и температуру настолько, что теряют частицы — электроны, из которых состоят. Эти частицы и образуют огненную ионизированную плазму.

Хромосферное вещество может вырываться на высоту в сотни тысяч километров. Такие «фонтаны» называют солнечными протуберанцами. Скорость протуберанца – сотни километров в секунду.

Хромосфера состоит из частиц водорода, гелия и кальция. Ученые установили состав хромосферы Солнца по ее спектру. Выяснилось, что в хромосфере содержатся частицы других химических элементов, но их концентрация чрезвычайно мала.

Источник

Что представляет собой хромосфера солнца

Хромосфера это неоднородный по структуре слой солнечной атмосферы, расположенный непосредственно над фотосферой. Название происходит от др.греч. χρομα — цвет, σφαιρα — шар, сфера, «сфера цвета». Хромосфера названа так за свою красновато-фиолетовую окраску. Она видна во время полных солнечных затмений как клочковатое яркое кольцо вокруг чёрного диска Луны, только что затмившего Солнце.

Хромосфера весьма неоднородна и состоит в основном из продолговатых вытянутых язычков (спикул), придающих ей вид горящей травы. Температура этих хромосферных струй в два-три раза выше, чем в фотосфере, а плотность в сотни тысяч раз меньше.

Общая протяжённость хромосферы 10–15 тыс. километров. Температура хромосферы растет с высотой от 6000 К до примерно 20 000 К. При такой температуре в хромосфере Солнца формируется интенсивное излучение в линиях атома водорода, в частности в линии H-альфа.

Одной из наиболее интересных деталей, которые можно наблюдать в хромосфере на изображениях в линии H-альфа, являются протуберанцы, представляющие собой области плотной холодной плазмы, проникающие высоко в корону и по этой причине видимые над солнечным лимбом. Излучение хромосферы Солнца в линии H-альфа лежит в видимой области спектра и имеет яркий красный цвет.

Рост температуры в хромосфере объясняется распространением волн и магнитных полей, проникающих в неё из конвективной зоны. Вещество нагревается примерно так же, как если бы это происходило в гигантской микроволновой печи. Скорости тепловых движений частиц возрастают, учащаются столкновения между ними, и атомы теряют свои внешние электроны: вещество становится горячей ионизованной плазмой. Эти же физические процессы поддерживают и необычайно высокую температуру самых внешних слоев солнечной атмосферы, которые расположены выше хромосферы.

фраунгоферовы линии в видимой части спектра ЭМ-волн

Многие детали на поверхности хромосферы также видны в линии излучения ионизованного кальция Ca II, расположенной в фиолетовой части солнечного спектра. Это излучение обнаружено и на других звездах солнечного типа. Благодаря этому мы теперь знаем не только о хромосфере Солнца, но и о хромосфере далеких звезд.
(источник: Солнечная космическая обсерватория ТЕСИС)

Серия изображений Солнца 23 июля 2004 г.
Следующие 6 изображений Солнца показывают, как меняется структура солнечной атмосферы при продвижении вверх от фотосферы, через хромосферу, переходный слой в корону и солнечный ветер. Указаны основные видимые структуры и верхние значения их температур. АО — активные области Солнца.
(источник: Э.В. Кононович и др. «Жизнь Земли в атмосфере Солнца»)

Все 6 снимков, расположенных выше, получены от солнечной обсерватории SOHO. Вы можете посмотреть изображение Солнца на текущую дату (−1 день), используя специальный браузер, созданный Кристианом Ларсеном (Kristian Pontoppidan Larsen). Он — специалист по прикладной физике из Дании и поклонник SOHO, которому нравится создавать прикладные web-программы и изучать связь между Солнцем, погодой и климатом.

Пояснения к программе К. Ларсена:
Двигая ползунок шкалы, расположенной сразу под изображением Солнца, вы можете рассмотреть Солнце в 4 линиях спектра с фиксированной температурой солнечного вещества, а так же в промежутках между ними. Завершают шкалу изображения, получаемые с помощью прибора Michelson Doppler Imager (MDI). Этот инструмент получает карты магнитного поля Солнца и скоростей вещества на высоте формирования линии наблюдений). MDI-Cont в линии ионизированного никеля Ni I с длиной волны λ = 6768 Å (676,8 нм), на которых можно видеть солнечные пятна, и MDI-Mag — магнитограмма солнечной поверхности с черно-белым изображением полярности пятен. Сейчас (12.09.09) крупных пятен на Солнце нет, но маленькие образования все же видны.

EIT (Extreme ultraviolet Imaging Telescope) — изображения экстремального ультрафиолетового телескопа. Изображения солнечной атмосферы представлены в нескольких длинах волн, и поэтому, показывают солнечный материал при различных температурах.
В изображениях, с длиной волны λ = 3040 Å (304 нм),
представлен яркий материал с температурой 60 000–80 000 кельвинов.
Чем выше температура, тем выше расположен данный слой в солнечной атмосфере.
При λ = 1710 Å (171 нм), Т = 1 000 000 К,
при λ = 1950 Å (195 нм), Т = 1 500 000 К,
при λ = 2840 Å (284 нм), Т = 2 000 000 К.

Часто во время затмений над поверхностью Солнца можно наблюдать причудливой формы «фонтаны», «облака», «воронки», «кусты», «арки» и прочие ярко светящиеся образования из хромосферного вещества. А не дожидаясь затмений — при помощи спектрографа или фильтра, выделяющего из общего потока солнечного излучения линию H-альфа, на поверхности хромосферы Солнца можно увидеть множество интересных деталей: яркие флокулы вокруг солнечных пятен, темные волокна, лежащие на диске, и протуберанцы над солнечным лимбом. Это самые грандиозные образования солнечной атмосферы.

Они бывают неподвижными или медленно изменяющимися, окружёнными плавными изогнутыми струями, которые втекают в хромосферу или вытекают из неё, поднимаясь на десятки и сотни тысяч километров. При наблюдении в красной спектральной линии, излучаемой атомами водорода, они кажутся на фоне солнечного диска тёмными, длинными и изогнутыми волокнами.

Протуберанцы имеют примерно туже плотность и температуру, что и хромосфера. Но они находятся над ней и окружены более высокими, сильно разреженными верхними слоями солнечной атмосферы. Протуберанцы не падают в хромосферу потому, что их вещество поддерживается магнитными полями активных областей Солнца.

Впервые спектр протуберанца вне затмения рассмотрел французский астроном Жансен Пьер Жюль Сезар (Janssen, Pierre Jules César) в Гунтуре, маленьком городке на восточном побережье Индии, во время наблюдения полного солнечного затмения 18 августа 1868 г.

В момент, когда сверкающий диск Солнца был полностью закрыт Луной, Жансен, исследуя с помощью спектроскопа оранжево-красные языки пламени, вырывавшиеся с поверхности Солнца, увидел в спектре, кроме трех знакомых линий водорода: красной, зелено-голубой и синей, новую, незнакомую — ярко-желтую. Ни одно из веществ, известных химикам того времени, не имело такой линии в той части спектра, где ее обнаружил Пьер Жюль Жансен.

Такое же открытие, независимо от Жансена, но у себя дома, в Англии, сделал Джозеф Норман Локьер (Lockyer, Joseph Norman).

25 октября 1868 г. парижская Академия наук получила два письма. Одно, написанное на следующий день после солнечного затмения (19 августа 1868 г.), пришло из Индии от Жансена; другое письмо, от 20 октября 1868 г. было из Англии от Локьера.

Письма обоих ученых были зачитаны на заседании Парижской Академии наук 26 октября с интервалом в несколько минут. В них Жансен и Локьер, независимо один от другого, сообщили об открытии одного и того же «солнечного вещества».

Это новое вещество, найденное на поверхности Солнца с помощью спектроскопа, спустя два года Локьер совместно с английским химиком Эдвардом Франкландом, в сотрудничестве с которым он работал, предложил называть «гелий» от греческого слова «солнце» — «гелиос».

Такое совпадение материалов работ свидетельствовало об объективном характере открытия нового химического вещества. Академики, пораженные столь странным совпадением, приняли постановление выбить в честь открытия вещества солнечных факелов (протуберанцев) золотую медаль.

На одной стороне этой медали выбиты портреты Жансена и Локьера, а на другой — изображение древнегреческого бога солнца Аполлона в колеснице, запряженной четверкой коней. Над колесницей надпись на французском языке: «Анализ солнечных выступов 18 августа 1868 г.».

Для наблюденя щель спектроскопа располагают так, чтобы она пересекала край Солнца, и если вблизи него находится протуберанец, то можно заметить спектр его излучения. Направляя щель на различные участки протуберанца или хромосферы, можно изучить их по частям. Спектр протуберанцев, как и хромосферы, состоит из ярких линий, главным образом водорода, гелия и кальция. Линии излучения других химических элементов тоже присутствуют, но они намного слабее.

Некоторые протуберанцы, пробыв долгое время без заметных изменений, внезапно как бы взрываются, и вещество их со скоростью в сотни километров в секунду выбрасывается в межпланетное пространство. Вид хромосферы также часто меняется, что указывает на непрерывное движение составляющих её газов.

Иногда нечто похожее на взрывы происходит в очень небольших по размеру областях атмосферы Солнца. Это так называемые хромосферные вспышки. Они длятся обычно несколько десятков минут. Во время вспышек в спектральных линиях водорода, гелия, ионизованного кальция и некоторых других элементов свечение отдельного участка хромосферы внезапно увеличивается в десятки раз. Особенно сильно возрастает ультрафиолетовое и рентгеновское излучение: порой его мощность в несколько раз превышает общую мощность излучения Солнца в этой коротковолновой области спектра до вспышки.
Пятна, факелы, протуберанцы, хромосферные вспышки — всё это проявления солнечной активности. С повышением активности число этих образований на Солнце становится больше. В хромосфере можно наблюдать появление и исчезновение поствспышечных магнитных петель. Природа этих процессов и исследование их особенностей являются одним из важных предметов современной физики Солнца.

Источник

Хромосфера

Визуально Солнце выглядит как масса раскаленного газа или плазмы, но в действительности звезда состоит из различных слоев. Хромосфера — относительно небольшая по толщине область Солнца, которая находится чуть выше фотосферы, которую мы непосредственно наблюдаем. Её средняя температура около 5,800К и она производит видимое излучение. Именно здесь фотоны, генерируемые внутри Солнца, вырываются в космос. Хромосфера составляет всего 2000 км. Ниже можно рассмотреть структуру и строение звезды Солнечной системы.

Хотя хромосфера звезды — тонкая область, здесь резко изменяется плотность, увеличиваясь сверху вниз в 5 000 000 раз. Верхняя граница хромосферы Солнца называется переходной, выше которой расположена корона. Удивительной особенностью хромосферы является то, что она значительно горячей, чем фотосфера. Её температура колеблется от 20000 К до 4500 К, хотя она более отдалена от центра звезды. Астрономы считают, что вызвано это турбулентностями в солнечной атмосфере.

Хромосферу Солнца увидеть без специальных приборов трудно, так как свет от фотосферы намного ярче. Она наделена фиолетово-красноватым цветом, и увидеть её можно при полном солнечном затмении. Характерной особенностью звездной хромосферы являются спикулы — светящиеся столбы плазмы, похожие на траву, которая растет на поверхности Солнца. Солнечное вещество внутри подобных образований перетекает от поверхности в горячую корону с примерной скоростью 20-30 км/с. Спикулы лучше всего видно на краю Солнца и расположены вдоль границ хромосферы. Продолжительность жизни спикул крайне короткая — они могут подниматься в солнечную хромосферу и, затем, исчезать снова в течение 10 минут.

Источник