Содержание

Главная >> Физика. 11 класс. Пурышева

Глава 9. Элементы астрофизики

§ 53. Солнечная система (окончание)

Строение солнечной атмосферы

7. Все виды излучений, которые мы воспринимаем от Солнца, образуются в атмосфере. Самый глубокий и плотный слой атмосферы — фотосфера — имеет толщину около 200 км, плотность вещества в ней 10^-5 кг/м³, что значительно меньше плотности земной атмосферы. Несмотря на малое значение толщины и плотности, фотосфера непрозрачна для всех видов излучений, образующихся в более глубоких слоях Солнца, поэтому мы не можем заглянуть в глубь Солнца.

На снимках видна зернистая структура фотосферы, получившая название грануляции (рис. 166). Характерные угловые размеры гранул, напоминающие по виду рисовые зёрна, составляют 1—2', но линейные их размеры достигают тысяч и более километров. Наблюдения показывают, что грануляция находится в непрерывном движении и изменении. Гранулы живут от 5 до 10 мин, затем на их месте появляются новые. Исследование характера движения вещества в гранулах показало, что в центре более яркой и горячей части гранулы происходит подъём из-под фотосферы более горячего вещества и опускание под фотосферу более тёмного и холодного вещества, окаймляющего гранулу. Скорость подъёма и опускания газа составляет около 1 км/с, а разница между температурой горячего и холодного вещества близка к 300 К. Таким образом, грануляция на Солнце указывает на то, что энергия в фотосферу поступает из более глубоких и горячих слоёв Солнца путём конвекции.

На ярком фоне фотосферы наблюдаются тёмные пятна (см. рис. 166). Размеры солнечных пятен могут быть свыше 50 000 км! Такие крупные пятна хорошо видны даже невооружённым глазом (конечно, только сквозь тёмный светофильтр). На фоне ослепительно яркой фотосферы пятно нам кажется чёрным, потому что оно имеет более низкую температуру (около 4500 К).

На рисунке 167 показана фотография Солнца, полученная во время полного солнечного затмения. На снимке хорошо видна внешняя часть солнечной атмосферы — корона, имеющая вид лучистого жемчужного сияния, яркость которого в миллион раз меньше яркости фотосферы. Солнечная корона прослеживается до расстояний в десятки радиусов Солнца.

Солнечная корона нагрета до температуры около 2 • 10⁶ К. При такой температуре вещество короны представляет собой полностью ионизованную плазму, излучение которой в основном относится к рентгеновскому диапазону. И действительно, при наблюдениях в рентгеновские телескопы, которые установлены на космических астрономических обсерваториях за пределами земной атмосферы, солнечная корона предстаёт в полной красе, в то время как поверхность Солнца практически не видна.

Во время полных солнечных затмений на краю Солнца во внутренних слоях солнечной короны наблюдаются протуберанцы — струи горячего вещества, имеющие вид выступов и фонтанов.

Из короны в межпланетное пространство истекает непрерывный поток частиц, называемый солнечным ветром. Частицы солнечного ветра покидают солнечную корону со скоростью около 800 км/с, поэтому солнечное притяжение не может их удержать. Вблизи Земли скорость солнечного ветра достигает 500 км/с.

Солнечная активность

8. Наблюдения показывают, что число солнечных пятен меняется со временем с периодом около 11 лет. Когда наблюдается максимальное число пятен, то говорят о максимуме солнечной активности. В годы максимума солнечной активности значительно возрастает число мощных протуберанцев, в такт с солнечной активностью меняется и форма солнечной короны.

Одним из самых значительных проявлений солнечной активности являются солнечные вспышки, во время которых выделяется колоссальная энергия. Наблюдения со спутников установили, что во время солнечных вспышек происходит резкое увеличение ультрафиолетового излучения, появляется мощное рентгеновское и у-излучение. Датчики быстрых заряженных частиц, установленных на искусственных спутниках, показали, что при мощных солнечных вспышках в межпланетное пространство выбрасываются с огромными скоростями, иногда доходящими до 100 000 км/с, мириады частиц, обладающих большой кинетической энергией и получивших название солнечных космических лучей. Их основной состав — ядра атомов водорода, гелия, а также электроны.

Вспышки и другие проявления солнечной активности оказывают значительное влияние на биологические процессы, протекающие на Земле, на физические условия в земной атмосфере и околоземном космическом пространстве. Так, на срезах деревьев видно, что ширина годичных колец в них меняется с 11-летним циклом солнечной активности.

Вопросы для самопроверки

1. Перечислите типы небесных тел, входящих в состав Солнечной системы.

2. Какова температура солнечной фотосферы и короны?

3. Почему пятна на Солнце темнее окружающей фотосферы?

4. Из каких химических элементов в основном состоит Солнце?

5. Что такое солнечный ветер?

Упражнение 39

1. На что указывает существование железных метеоритов?

2. Во время вспышки на Солнце произошёл выброс облака плазмы со скоростью около 1000 км/с. Оцените время, за которое это облако плазмы достигнет Земли.

3. Наблюдения показали, что пятно на Солнце имеет оранжевый цвет. Чему равна температура пятна? На сколько градусов она отличается от температуры окружающей фотосферы?

Ответы

2. 42 ч.

3. 4500 К; меньше на 1500 К.

Вопросы для дискуссии

1. Почему есть кратеры на поверхностях Луны, Меркурия, Марса, спутников планет-гигантов, но их почти нет на Земле?

2. Происходит ли смена времён года на Марсе?

<<< К началу