Что такое петли солнца

Корональные дыры

Корональные дыры это области короны пониженной светимости. Эти области были обнаружены после начала рентгеновских исследований Солнца с помощью космических аппаратов из за пределов земной атмосферы. Корональные дыры связаны с областями открытых линий магнитного поля и часто находятся на солнечных полюсах. В настоящее время считается, что высокоскоростной солнечный ветер формируется именно в корональных дырах.

Корональные петли

Корональные петли являются наиболее характерной особенностью нижней короны Солнца. Эти петли состоят из замкнутых линий магнитного поля, которые соединяют «источники» поля на поверхности Солнца. По этой причине корональные петли часто окружают солнечные пятна и активные области. Времена жизни отдельных петель сильно различаются. Некоторые из них существуют в короне по нескольку дней и даже недель, хотя большинство меняется более быстро. Быструю динамику петель в короне можно увидеть с помощью фильма (10 Mb Quicktime), полученного в результате наблюдений обсерватории TRACE. Существуют также петли, связанные с солнечными вспышками (так называемые вспышечные петли) с характерными временами жизни всего несколько десятков минут.

Корональные и вспышечные петли содержат более плотное и горячее вещество, чем окружающая корона и по этой причине выглядят как объекты повышенной яркости.

Стримеры

Корональные стримеры представляют собой вытянутые яркие шлемообразные структуры с открытой вершиной, которые часто формируются над пятнами и областями повышенной активности в атмосфере Солнца. Стримеры образуются из крупномасштабных петель магнитного поля, соединяющих группы солнечных пятен различной магнитной полярности, и могут удерживать над поверхностью Солнца протуберанцы и волокна. По этой причине эти объекты часто наблюдаются в основаниях стримеров.

Петли, из которых состоят стримеры, представляют собой замкнутые магнитные структуры, которые могут удерживать внутри плазму и электрически заряженные частицы. По этой причине плотность вещества внутри стримеров обычно повышена и они выглядят более яркими, чем окружающая корона. Вытянутые вершины стримеров образуются из за действия солнечного ветра, который течет от поверхности Солнца и растягивает линии магнитного поля.

Полярные перья

Полярные перья это очень тонкие стримеры, которые формируются не над активными областями и пятнами, а над северным и южным полюсами Солнца. Фактически, они представляют собой открытые линии магнитного поля, выходящие из магнитных полюсов. Форма полярных перьев определяется действием солнечного ветра, точно так же как и форма обычных шлемообразных стримеров.

Источник

Венечная петля — Coronal loop

Корональные петли — это огромные петли магнитного поля, начинающиеся и заканчивающиеся на видимой поверхности Солнца ( фотосфере ), выступающие в солнечную атмосферу ( корона ). Горячий светящийся ионизированный газ ( плазма ), захваченный петлями, делает их видимыми. Корональные петли имеют широкий диапазон размеров до нескольких тысяч километров. Они представляют собой преходящие элементы солнечной поверхности, образующиеся и рассеивающиеся в течение от секунд до дней. Они образуют основную структуру нижней короны и переходной области Солнца. Эти высоко структурированные петли являются прямым следствием закрученного солнечного магнитного потока внутри солнечного тела. Корональные петли связаны с пятнами ; две «точки», где петля проходит через поверхность солнца, часто являются солнечными пятнами. Это связано с тем, что солнечные пятна возникают в областях с сильным магнитным полем. Сильное магнитное поле там, где петля проходит через поверхность, образует барьер для конвективных токов, которые переносят горячую плазму изнутри на поверхность Солнца, поэтому плазма в этих областях с сильным полем холоднее, чем остальная часть поверхности Солнца, что выглядит как темное пятно на фоне остальной части фотосферы. Население корональных петель меняется в зависимости от 11-летнего солнечного цикла , что также влияет на количество солнечных пятен.

Содержание

Происхождение и физические особенности

Из-за естественного процесса, называемого солнечным динамо, приводимого в движение теплом, производимым в ядре Солнца, конвективное движение электропроводящего ионизированного газа ( плазмы ), составляющего Солнце, создает электрические токи , которые, в свою очередь, создают мощные магнитные поля внутри Солнца. Эти магнитные поля имеют форму замкнутых контуров магнитного потока , которые закручиваются и запутываются из-за различных скоростей вращения газа на разных широтах солнечной сферы. Короновая петля возникает, когда изогнутая дуга магнитного поля проецируется через видимую поверхность Солнца, фотосферу , и выходит в солнечную атмосферу.

Внутри магнитного поля траектории движущихся электрически заряженных частиц ( электронов и ионов ), составляющих газ Солнца, резко искривляются полем ( силой Лоренца ) при движении поперек поля, поэтому они могут свободно перемещаться только параллельно ему. силовые линии магнитного поля, стремящиеся к спирали вокруг линий. Таким образом, газ внутри корональной петли не может выходить из петли в сторону, но задерживается в петле и может течь только по ее длине. Более высокая температура в атмосфере Солнца заставляет этот газ светиться, делая петлю видимой в телескоп. Корональные петли — идеальные структуры, которые нужно наблюдать, пытаясь понять передачу энергии от солнечного тела через переходную область в корону.

Сильное взаимодействие магнитного поля с плотной плазмой на поверхности Солнца и под ней приводит к тому, что силовые линии магнитного поля «привязаны» к движению солнечного газа, поэтому две «точки», где петля входит в фотосферу, являются прикреплены к поверхности солнца и вращаются вместе с поверхностью. В пределах каждой точки основания сильный магнитный поток имеет тенденцию препятствовать конвекционным токам, которые переносят горячий газ из недр Солнца на поверхность, поэтому эти точки часто (но не всегда) холоднее окружающей фотосферы. Они выглядят как темные пятна на поверхности солнца; солнечные пятна . Таким образом, солнечные пятна обычно возникают под корональными петлями и имеют тенденцию образовываться парами противоположной магнитной полярности ; одна точка, где петля магнитного поля выходит из фотосферы, является северным магнитным полюсом , а другая, где петля снова выходит на поверхность, является южным магнитным полюсом.

Корональные петли образуются в широком диапазоне размеров от 10 км до 10 000 км. Связанное с этим явление, открытые трубки магнитного поля простираются от поверхности далеко в корону и гелиосферу и являются источником крупномасштабного магнитного поля Солнца ( магнитосферы ) и солнечного ветра . Корональные петли имеют широкий диапазон температур по своей длине. Петли при температурах ниже 1 мегакельвина (МК) обычно известны как холодные петли, петли, существующие при температуре около 1 МК, известны как теплые петли, а петли, превышающие 1 МК, известны как горячие петли. Естественно, эти разные категории излучают на разных длинах волн.

Место расположения

Корональные арки заселяют как активные, так и спокойные области солнечной поверхности. Активные области на солнечной поверхности занимают небольшие площади, но производят большую часть активности и часто являются источником вспышек и корональных выбросов массы из-за присутствующего интенсивного магнитного поля . Активные области производят 82% всей энергии нагрева короны. Корональные дыры представляют собой открытые силовые линии, расположенные преимущественно в полярных областях Солнца и, как известно, являются источником быстрого солнечного ветра . Спокойное Солнце составляет остальную часть солнечной поверхности. Спокойное Солнце, хотя и менее активно, чем активные области, наводнено динамическими процессами и переходными событиями (яркие точки, нановспышки и струи). Как правило, спокойное Солнце существует в областях закрытых магнитных структур, а активные области являются высокодинамичными источниками взрывных событий. Важно отметить, что наблюдения показывают, что вся корона в значительной степени населена открытыми и замкнутыми линиями магнитного поля.

Корональные петли и проблема нагрева короны

Замкнутый контур магнитного поля, магнитная трубка над солнечной поверхностью, сама по себе не образует корональную петлю; он должен быть заполнен плазмой, прежде чем его можно будет назвать корональной петлей. Имея это в виду, становится ясно, что корональные петли — редкость на поверхности Солнца, поскольку большинство структур с замкнутым потоком пусто. Это означает, что механизм, который нагревает корону и вводит хромосферную плазму в замкнутый магнитный поток, сильно локализован. Механизм плазменного заполнения, динамических потоков и нагрева короны остается загадкой. Механизм (механизмы) должны быть достаточно стабильными, чтобы продолжать подпитывать корону хромосферной плазмой, и достаточно мощными, чтобы ускорять и, следовательно, нагревать плазму от 6000 K до более чем 1 МК на коротком расстоянии от хромосферы и переходной области к короне. Именно по этой причине корональные петли являются объектом пристального изучения. Они прикреплены к фотосфере, питаются хромосферной плазмой, выступают в переходную область и существуют при корональных температурах после интенсивного нагрева.

Идея о том, что проблема нагрева короны обусловлена ​​исключительно механизмом нагрева короны, вводит в заблуждение. Во-первых, плазма, заполняющая сверхплотные петли, отводится непосредственно из хромосферы. Не известен корональный механизм, который мог бы сжимать корональную плазму и направлять ее в корональные петли на корональных высотах. Во-вторых, наблюдения корональных восходящих потоков указывают на хромосферный источник плазмы. Таким образом, плазма имеет хромосферное происхождение; это необходимо учитывать при изучении механизмов нагрева короны. Это явление возбуждения хромосферы и нагрева короны, возможно, связано через общий механизм.