Новости
Залы планетария: 10:00 — 21:00
«Ретро-кафе»: 10:00 — 20:00
Выходной день: вторник
Музей Лунариум временно закрыт.
Ознакомьтесь с правилами посещения.
+7 (495) 221-76-90
АО «Планетарий» © 2017 г. Москва, ул.Садовая-Кудринская, д. 5, стр. 1
Солнечная корона – что это за астроявление?
14 декабря произойдет полное Солнечного затмение, недоступное для наблюдения с территории России. Зато его можно будет наблюдать онлайн – вместе с нами и специалистом по редким небесным явлениям Олегом Угольниковым.
Статья Галины Якуниной «Солнечная корона» – это прекрасная возможность познакомиться с историей этого астрономического явления и подготовиться к онлайн-трансляции 14 декабря. Автор статьи – кандидат физико-математических наук, специалист по Солнцу, старший научный сотрудник ГАИШ МГУ, экскурсовод и лектор Московского Планетария. В статье рассказывается об истории развития представлений о затмениях с древнейших времен и о том, почему полезно их наблюдать и в наши дни.
Солнечная корона – одно из самых красивых астрономических явлений, наблюдаемых с Земли. Она становится видна только во время полных солнечных затмений. Когда Солнце постепенно исчезает «в пасти дракона» (точнее, в тени Луны) и гаснет его последний луч, появляется «бриллиантовое кольцо», а затем вспыхивает жемчужное сияние солнечной короны.
Во все времена солнечные затмения вызывали у людей и восторг, и страх, и удивление. И в наше время в памяти людей, хотя бы раз наблюдавших это прекрасное явление, остается неизгладимый след на всю жизнь.
В глубокой древности считали, что солнечные затмения происходят потому, что дракон пытается проглотить Солнце. В память об этом период обращения Луны относительно узлов ее орбиты – точек пересечения ею плоскости эклиптики называется драконическим месяцем. Драконический месяц примерно равен 27,2 суткам.
Однако постоянные внимательные наблюдения неба довольно скоро привели жрецов-астрономов к пониманию того, что не дракон, а что-то иное является причиной солнечных затмений.
Самое раннее упоминание о солнечном затмении встречается в источниках древнего Китая (затмение 22 октября 2134 г. до н. э.). В древнем Китае, как и у многих других древних народов, солнечные затмения считались предвестниками великих бедствий.
Первыми научились предсказывать затмения в древнем Вавилоне. Оттуда до нас дошел список затмений, самое раннее из которых произошло в 763 г. до н.э. (эти знания были использованы и звездочетами Древнего Египта). Древние вавилоняне не знали истинных причин затмений, но установив некоторые закономерности в их наступлении, вычислили период их повторяемости (сарос) и научились предсказывать их на много лет вперед. Умение предсказывать солнечные затмения давало звездочетам не только огромную власть, но и налагало огромную ответственность. Ошибка в предсказании затмения расценивалась как государственное преступление, и, по легенде, допустивших ошибку астрономов, казнили.
Солнечное затмение 28 мая 585 г. до н. э. произошло во время битвы между островами Лидией и Мидией и стало самым известным, поскольку было связано с окончанием пятилетней войны между враждующими островами Греции. Это затмение предсказал Фалес Милетский, знаменитый греческий астроном и философ. Зрелище полного солнечного затмения было настолько ошеломляющим, что обе враждующие стороны сразу прекратили боевые действия и заключили мирный договор.
В знаменитом «Каноне затмений» Оппольцера 1887 г. (каноном называют точные таблицы затмений) содержатся данные о 8000 солнечных затмениях за 3368 лет. В среднем за 100 лет происходит 238 затмений Солнца, из них только 66 полных.
Солнечные затмения были и остаются крайне важным событием для астрономов. Они помогают уточнить элементы орбиты Земли вокруг Солнца и Луны вокруг Земли, размеры всех трех космических тел, получить другие данные, например, о температуре и скоростях газа в короне.
Корона – самая внешняя часть солнечной атмосферы. Из-за невысокой яркости ее можно наблюдать только во время полных солнечных затмений. В эти короткие моменты можно видеть серебристо-жемчужное сияние, имеющее лучистую структуру и со всех сторон окружающее Солнце.
Над темным диском Луны видна хромосфера, тонкий слой атмосферы Солнца, светящийся красноватым светом (за что и получил свое название: хромос по-гречески значит «цвет»). Когда крошечная часть солнечного диска еще не исчезла, между горами на краю Луны сияет так называемое «бриллиантовое кольцо».
Изобретение фотографии дало астрономам объективный и документальный метод исследования. Впервые полное солнечное затмение было сфотографировано 28 июля 1851 года.
Затмение – явление очень короткое. Наибольшая продолжительность наблюдаемого на Земле затмения – менее 8 минут. И за это время надо успеть получить как можно больше снимков солнечной короны
Общая форма короны и ее структура изменяются в течение цикла солнечной активности, то есть с периодом примерно 11 лет. В период минимума цикла, когда пятен на Солнце мало, протяженность и яркость короны невелики, лучи вытянуты преимущественно вдоль экватора. В короне, как правило, наблюдаются два квазисимметричных радиальных «луча» на восточном и западном лимбах, вытянутые вдоль солнечного экватора; на полюсах наблюдаются «полярные щеточки», или «перья». В период максимумов корона выглядит «растрепанной», корональные лучи наблюдаются практически на всех широтах
Затмение 14 декабря 2020 г. произойдет практически в минимуме солнечной активности. Корона должна иметь два длинных луча вдоль экватора. Такая форма соответствует минимуму солнечной активности.
В 2008 г. наблюдалась аномальная (не соответствующая минимальной фазе цикла) форма короны, которая была связана, возможно, с затяжной фазой спада 23-го цикла (минимум затянулся почти на 3 года). Вопрос о причинах задержки минимума 23 цикла, а теперь и 24 цикла пока остается неясным.
Радиоизлучение Солнца было обнаружено в 1942–1943 гг., но то, что его источником является корона, стало окончательно ясно только во время наблюдения солнечного затмения 1947 г. в Бразилии. Когда Луна закрыла диск Солнца, радиоизлучение продолжало регистрироваться антеннами радиотелескопов. Так было доказано, что радиоизлучение исходит именно из короны Солнца. С тех пор корону Солнца изучают и методами радиоастрономии.
Теперь есть специальные телескопы-коронографы, есть космические аппараты, постоянно наблюдающие Солнце, но многие особенности внутренней короны становятся видны только во время полных солнечных затмений, наблюдаемых с Земли.
По фотографиям короны, получаемым во время полных солнечных затмений можно исследовать структуру короны. Многочисленные снимки, сделанные с разными выдержками, дают возможность «увидеть» структуру короны от внутренних областей до внешних. Получить и внутренние области короны, и внешние, лежащие на расстоянии более пяти радиусов Солнца, на одном снимке позволяют радиальные фильтры. Радиальный фильтр – это нейтральный фильтр с плотностью, убывающей от центра к краю. Пропускание фильтра рассчитывается под конкретное затмение (зависит от яркости короны) и меняется вдоль радиуса фильтра примерно в 10000 раз. Фильтр компенсирует быстрое убывание яркости короны с удалением от края Солнца. Это позволяет фотографировать одновременно, без передержек, и слабые детали короны, и хромосферу. Без использования радиальных фильтров сфотографировать корону на один кадр практически невозможно. Благодаря этому мы можем видеть структуру внутренней и внешней короны одновременнно на одном снимке.
По снимкам короны, полученным во время полных затмений с помощью разнообразных инструментов, изучают форму короны, детали её строения, движение лучей, а также измеряют яркость в различных точках короны. Данные, полученные в результате наблюдений во время солнечных затмений на протяжении последних десятилетий, позволили глубже проникнуть в существо солнечных явлений. Наблюдения подтвердили быстрые изменения в короне.
Структура солнечной короны исследуется давно, и на фотографиях видно, что она чрезвычайно сложна и динамична и зависит, с одной стороны, от пространственного распределения активных образований на поверхности Солнца, а с другой – от фазы солнечного цикла.
Корона Солнца — самая внешняя часть с солнечной атмоферы, самая разреженная, самая горячая и самая близкая к нам. Структура короны очень сложная и изменчивая. Яркость короны в миллион раз слабее яркости Солнца, а ее температура очень высокая — 1–2 млн. градусов. Форма короны при разных затмениях различна
В последние годы было установлено, что солнечная корона распространяется значительно дальше, чем предполагалось ранее. Оптическое излучение короны прослеживается на 10–20 радиусов Солнца. Наиболее удаленные от Солнца части солнечной короны простираются за пределы орбиты нашей планеты.
Корона простирается до орбиты Земли в виде постоянно движущегося потока плазмы – солнечного ветра. Вблизи Земли скорость солнечного ветра составляет в среднем 400– 500 км/с и может достигать 1000 км/с. Распространяясь далеко за пределы орбит Юпитера и Сатурна, солнечный ветер образует гигантскую гелиосферу. Жизнь нашей планеты Земля происходит в атмосфере Солнца!
В 1942 г. советский астроном Н.М. Субботина высказала интересное предположение, что знаменитое изображение крылатого Солнца у египтян, этот их священный и любимый, наравне со скарабеем, символ, есть не что иное, как изображение Солнца с его короной. (Б.А. Воронцов-Вельяминов. «Очерки о вселенной»).
Несколько тысяч лет назад строители египетских пирамид взирали на чудесное и загадочное явление короны, на крылатое Солнце, но приходится признать, что и для нас оно представляет все еще немало загадок.
Это изображение получено с космического аппарата SOHO. Изображение составное. В линии железа FeXV 284 Å показана корона над диском Солнца, температура около 2 млн. К. Внешняя корона в ультрафиолетовом свете (излучение кислорода OVI)–- солнечный ветер. А дальше изображение c коронографа – белый свет. Поле зрения около 32 диаметров Солнца, или примерно 45 млн. км
Источник
Корона Солнца
Корона Солнца — внешняя часть атмосферы нашего светила. Она и самая протяжённая. Её можно с успехом наблюдать во время немногочисленных полных затмений. Тогда наш Луна закрывает собой весь солнечный диск и корона в виде яркого ореола становится видна для обозрения. Вся атмосфера звезды очень неоднородна, это касается и короны. В структуре короны встречаются дыры, протуберанцы и петли. Их размеры, конфигурация и структура постоянно меняется на протяжении циклов активности Солнца. Ниже расположена схема строения Солнца со слоями.
Графическое представление слоев Солнца
Линии излучения короны Солнца
Ранние исследования учёных и астрономов-любителей солнечного спектра выявили множество различных линий и излучений, которые трудно было с чем-то сопоставить. Известные химические элементы не давали таких линий при спектральном анализе. Некоторыми было высказано мнение о существовании неизвестных земной науке веществ, присутствующих в составе звезды. Вещество получило своё название – короний.
Элемент пытались открыть, пока не обратили внимание на температуру солнечной короны. Её значение превысило 1 миллион градусов по Цельсию. Такая температура вызывает полную ионизацию находящихся в составе атмосферы веществ: водорода и гелия. Они теряют свои электроны и не могут излучать в привычном спектре. Поэтому на фоне ионизации видимая часть излучения становится характерна для редких элементов, непривычных для основного состава звезды. Начинают выделяться линии ионизированного железа и кальция. Соединение их спектров и дало неизвестный короний, доводивший до исступления учёных.
Корону Солнца удобно наблюдать при солнечном затмении
Сейчас же для наблюдения за короной Солнца не нужно долго ждать следующего полного затмения. Существуют новые инструменты для исследования короны (коронографы), которые в любой момент закрывают солнечный диск специальными заслонками и дают возможность изучать атмосферу нашего светила. Кроме того, на нашем сайте можно найти множество фото солнечной короны в различных фильтрах.
Корона Солнца в рентгеновском излучении
Исследования короны Солнца с земли в видимом диапазоне являются сегодня исключением. Всё изучение учёными перешло в рентгеновский диапазон, невидимый с поверхности Земли. Это вызвано очень высокой температурой на поверхности звезды. Кроме того, фотосфера и хромосфера Солнца не производят почти рентгеновских лучей и не мешают своими излучениями учёным для наблюдения и изучения короны.
Именно так выглядит корона Солнца в рентгеновском излучении
Оптика для исследования и фотографирования рентгеновского спектра значительно отличается от обычной. У вас не получится наблюдать за звездной короной, даже если купите самый дорогой телескоп. Дело в том, что пригодный для изучения короны инструмент должен находиться за пределами нашей земной атмосферы — на борту спутника или геофизической ракеты. В конце прошлого века очень много полезной информации дал японский спутник Yohkoh. Его исследование короны проходило с 1991 по 2001 год. В нашем веке занимались изучением короны в рентгеновском спектре спутники: Коронас-Ф, Сохо и Трейс. Российский Коронас-Фотон выведен на земную орбиту в 2008 году. На его борту имеется комплекс оборудования с телескопом Тесис для получения фотографий высокого разрешения. Они помогут разрешить много загадок и дать ответы на природу нашего светила и его короны. Учёные-физики получили отличный инструмент для исследования ближайшей звезды и космоса.
Источник
Солнечная корона: описание, особенности, яркость и интересные факты
Солнце — это огромная сфера раскаленных газов, которые вырабатывают колоссальную энергию и свет и делают жизнь на Земле возможной.
Этот небесный объект является самым крупным и массивным в Солнечной системе. От Земли до него расстояние составляет от 150 миллионов километров. Чтобы добраться до нас теплу и солнечному свету требуется около восьми минут. Это расстояние также именуют восемь световых минут.
Звезда, согревающая нашу землю, состоит из нескольких внешних слоев, таких как фотосфера, хромосфера и солнечная корона. Внешние слои атмосферы Солнца создают энергию на поверхности, которая пузырится и вырывается из внутренностей звезды, и определяется как солнечный свет.
Составляющие внешенего слоя Солнца
Слой, который мы видим, называется фотосферой или сферой света. Фотосфера отмечена яркими, кипящими гранулами плазмы и более темными, холодными солнечными пятнами, которые возникают, когда солнечные магнитные поля прорываются через поверхность. Пятна появляются и перемещаются по диску Солнца. Наблюдая это движение, астрономы заключили, что наше светило оборачивается вокруг своей оси. Так как Солнце не имеет твердой основы, различные области вращаются с разной скоростью. Области экватора проходят полный круг примерно за 24 дня, в то время как вращение полярных может занять более 30 дней (чтобы сделать оборот).
Что такое фотосфера?
Фотосфера также является источником солнечных вспышек: языки пламени, которые простираются сотни тысяч миль над поверхностью Солнца. Солнечные вспышки производят всплески рентгеновского, ультрафиолетового, электромагнитного излучения и радиоволн. Источником рентгеновского и радиоизлучения является непосредственно солнечная корона.
Что такое хромосфера?
Зону, окружающую фотосферу, которая является внешней оболочкой Солнца, называют хромосферой. Узкая область отделяет корону от хромосферы. Температура поднимается резко в переходной области, от нескольких тысяч градусов в хромосфере до более чем миллиона градусов в короне. Хромосфера излучает красноватое свечение, как от сгорания перегретого водорода. Но красный обод можно увидеть только во время затмения. В другое время свет от хромосферы, как правило, слишком слабый, чтобы увидеть его на фоне яркой фотосферы. Плотность плазмы падает быстро, через область перехода движется вверх от хромосферы к короне.
Что такое солнечная корона? Описание
Астрономы неустанно проводят исследования загадки, которую таит в себе солнечная корона. Что она из себя представляет?
Это атмосфера Солнца или его внешний слой. Такое название дали потому, что его внешний вид становится очевидным, когда происходит полное солнечное затмение. Частицы от короны простираются далеко в космос и, по сути, достигают орбиты Земли. Форма в основном определяется магнитным полем. Свободные электроны в коронном движении вдоль силовых линий магнитных полей образуют множество различных структур. Формы, которые наблюдаются в короне над солнечными пятнами, часто имеют подковообразные очертания, что еще раз подтверждает, что они следуют по линиям магнитного поля. С вершины таких «арок» длинные растяжки могут распространяться, на расстоянии диаметра Солнца или даже больше, как будто какой-то процесс вытягивает материал от верхушки арок в пространство. В этом задействован солнечный ветер, который попадает наружу через нашу солнечную систему. Астрономы назвали такие явления «шлем серпантин» из-за их сходства с зубчатыми шлемами, которые носили рыцари и использовали некоторые немецкие солдаты до 1918 г.
Из чего состоит корона?
Материал, из которого образуется солнечная корона, является чрезвычайно горячим, состоящим из разреженной плазмы. Температура внутри короны более миллиона градусов, на удивление, гораздо выше, чем температура на поверхности Солнца, которая составляет около 5500 °C. Давление и плотность короны, намного ниже, чем в атмосфере Земли.
Наблюдая видимый спектр солнечной короны, были обнаружены яркие эмиссионные линии на длинах волн, которые не соответствуют известным материалам. В связи с этим, астрономы предположили существование «корония» в качестве основного газа в короне. Истинная природа этого явления оставалась тайной, пока не обнаружили, что корональные газы перегреты выше 1.000.000 °C. При наличии такой высокой температуры два доминирующих элемента — водород и гелий — абсолютно лишены своих электронов. Даже незначительные вещества, такие как углерод, азот и кислород разделись до голых ядер. Только более тяжелые составляющие (железо и кальций) способны сохранить некоторые из своих электронов под воздействием таких температур. Излучение из этих высокоионизованных элементов, которые образуют спектральные линии, до недавних времен оставались загадочными для ранних астрономов.
Яркость и интересные факты
Солнечная поверхность слишком яркая и, как правило, нашему зрению недоступна ее солнечная атмосфера, корона Солнца тоже не видна невооруженным глазом. Внешний слой атмосферы очень тонкий и слабый, поэтому его можно увидеть только с Земли в то время когда происходит солнечное затмение или при помощи специального телескопа-коронографа, который имитирует затмение, покрывая яркий солнечный диск. Некоторые коронографы используют наземные телескопы, другие проводятся на спутниках.
Яркость солнечной короны в рентгеновских лучах происходит из-за его огромной температуры. С другой стороны, солнечная фотосфера излучает очень мало рентгеновских лучей. Это позволяет просматривать корону по диску Солнца, когда мы наблюдаем его в рентгеновских лучах. Для этого используется специальная оптика, которая позволяет видеть рентгеновские лучи. В начале 70-х годов первая космическая станция США Скайлэб использовала рентгеновский телескоп, при помощи которого были отчетливо видны солнечная корона и солнечные пятна или дыры впервые. В течение последнего десятилетия было предоставлено огромное количество информации и изображений на короне Солнца. При помощи спутников солнечная корона становится более доступной для проведения новых и интересных наблюдений Солнца, его особенностей и динамичного характера.
Температура Солнца
Хотя внутренняя структура солнечного ядра скрыта от прямых наблюдений, можно сделать вывод, с использованием различных моделей, что максимальная температура внутри нашей звезды составляет около 16 миллионов градусов (по Цельсию). Фотосфера — видимая поверхность Солнца — имеет температуру около 6000 градусов по Цельсию, однако она увеличивается очень резко от 6000 градусов до нескольких миллионов градусов в короне, в районе 500 километров над фотосферой.
Солнце горячее на внутренней стороне, чем на внешней стороне. Тем не менее, наружная атмосфера Солнца, короны, действительно горячее, чем фотосферы.
В конце тридцатых годов Гротриан (1939) и Эдлен обнаружили, что странные спектральные линии, наблюдаемые в спектре солнечной короны, излучаются элементами, такими как железо (Fe), кальций (Са) и никель (Ni) в очень высоких стадиях ионизации. Они пришли к выводу, что корональный газ сильно нагревается с температурой более 1 миллиона градусов.
Вопрос о том, почему солнечная корона настолько горяча, остается одной из самых захватывающих головоломок астрономии за последние 60 лет. Однозначного ответа на этот вопрос пока нет.
Хотя солнечная корона несоизмеримо горяча, она также имеет очень низкую плотность. Таким образом, лишь небольшая часть от общего солнечного излучения требуется для подпитки короны. Суммарная мощность, излучаемая в рентгеновских лучах, составляет лишь около одной миллионной полной светимости Солнца. Важный вопрос заключается в том, как транспортируется энергия до короны и какой механизм отвечает за транспорт.
Механизмы питания солнечной короны
На протяжении многих лет было предложено несколько различных механизмов питания короны:
Быстрые и медленные магнито-акустические волны тел.
Альфвеновские тела волны.
Медленная и быстрая магнито-акустические поверхностные волны.
Ток (или магнитное поле) — рассеивание.
Потоки частиц и магнитного потока.
Эти механизмы были проверены как теоретически, так и экспериментально и на сегодняшний день только акустические волны были исключены.
Пока что еще не изучено, где заканчивается верхняя граница короны. Земля и другие планеты Солнечной системы располагаются внутри короны. Оптическое излучение короны наблюдается на 10—20 радиусов Солнца (десятки миллионов километров) и объединяется с явлением зодиакального света.
Магнитный ковер Солнечной короны
В последнее время «магнитный ковер» был связан с головоломкой коронального отопления.
Наблюдения с высоким пространственным разрешением показывают, что поверхность Солнца покрыта слабыми магнитными полями, сосредоточенными на небольших участках противоположной полярности (магнит ковра). Эти магнитные концентрации, как полагают, являются основными точками отдельных магнитных трубок, несущих электрический ток.
Недавние наблюдения этого «магнитного ковра» показывают интересную динамику: фотосферные магнитные поля постоянно перемещаются, взаимодействуют друг с другом, рассеиваются и выходят на очень короткий период времени. Магнитное пересоединение между магнитным полем противоположной полярности может изменить топологию поля и выпустить магнитную энергию. Процесс переподключения также приведет к рассеиванию электрических токов, которые преобразуют электрическую энергию в тепло.
Это общее представление о том, как магнитный ковер может быть вовлечен в корональный нагрев. Однако утверждать, что «магнитный ковер» в конечном счете решает проблему нагрева короны нельзя, так как количественная модель процесса еще не предложена.
Может ли Солнце погаснуть?
Солнечная система настолько сложна и неизведанна, что сенсационные заявления, такие как: «Солнце скоро погаснет» или, наоборот, «Температура Солнца повышается и скоро жизнь на Земле станет невозможной» звучат по меньшей мере нелепо. Кто может делать такие прогнозы, в точности не зная, какие механизмы заложены в основу этой таинственной звезды?!
Источник