Солнечная корона
Для того чтобы понять, что такое солнечная корона, необходимо сначала выяснить, что из себя представляет само Солнце. Солнце, по крайней мере его поверхность, не состоит из твердой коры, подобно земной. Поверхность Солнца, а лишь только ее мы можем наблюдать, состоит из газов.
Солнце окружено четырьмя слоями газообразных веществ, которые не дают проникнуть в тайны строения этого небесного светила. Самый нижний слой называется фотосферой. Два промежуточных слоя называются соответственно отражающим слоем и хромосферой. Вместе они составляют атмосферу Солнца. Самый верхний, четвертый, слой и есть корона Солнца.
Границы короны Солнца до сих пор не установлены, на сегодняшний день ясно, что она продолжается, по крайней мере, до границ Солнечной системы. Земля, так же как и другие планеты, находятся внутри короны. При наблюдениях из космоса корона прослеживается на десятки градусов от Солнца и сливается с явлением зодиакального света.
Интегральный блеск короны составляет от 0,8×10-6 до 1,3×10-6 часть блеска Солнца. Поэтому она не видна вне затмений или без технологических ухищрений. Для наблюдения Солнечной короны вне затмений используют внезатменный коронограф.
Спектр солнечной короны состоит из трех различных составляющий, названных L, K и F компонентами. K-составляющая — непрерывный спектр короны. На его фоне до высоты 9'÷10' от видимого края Солнца видна эмиссионная L-компонента. Начиная с высоты около 3' и выше виден фраунгоферов спектр, такой же как и спектр фотосферы. Он составляет F-компоненту солнечной короны. На высоте 20' F-компонента доминирует в спектре короны. Высота 9'÷10' принимается за границу, отделяющую внутреннюю корону от внешней.
При длительных наблюдениях с внезатменным коронографом L-короны было установлено, что переменность изофот происходит примерно за четыре недели, что указывает на то, что корона в целом вращается так же как и всё Солнце.
K-составляющая короны появляется при томсоновском расеянии солнечного излучения на свободных электронах. В непрерывном спектре были обнаружены чрезвычайно сильно размытые (до 100Å) линии H и K Ca II, что указывает на чрезвычайно большую тепловую скорость излучающих частиц (до 7500 км/с). Электроны приобретают такие скорости при температуре порядка 1,5 млн. К. В пользу того, что K-спектр принадлежит электронам, свидетельствует тот факт, что излучение внутренней короны сильно поляризовано, что и предсказывается теорией для томсоновского рассеяния.
Механизм нагрева короны, по видимому, тот же, что и для хромосферы. Поднимающиеся из глубины Солнца конвективные ячейки, проявляющиеся в фотосфере в виде грануляции, приводят к локальному нарушению равновесия в газе, которое приводит к распространению акустических волн, движущихся в различных направлениях. При этом хаотическое изменение плотности, температуры и скорости вещества, в котором распространяются эти волны, приводит к тому, что меняется скорость, частота и амплитуда акустических волн, причем изменения могут быть столь высокими, что движение газа становится сверхзвуковым. Возникают ударные волны, диссипация которых и приводит к нагреву газа.
Наблюдение эмиссионных линий L-короны также подтверждает предположение о высокой температуре в ней.
Этот спектр долго оставался загадкой для астрономов, поскольку имеющиеся в нем сильные линии не воспроизводились в лабораторных опытах ни с одним из известных веществ. Долгое время этот эмиссионный спектр приписывался веществу коронию, а сами линии и по сей день называют корональными. Корональный спектр был полностью дешифрован шведским физиком Эдленом, который показал, что эти линии принадлежат многократно ионизированным атомам металлов (Fe X, Fe XI, Fe XIII, Ca XV, Ni XIII, Ni XV, Ni XVI и др.). Причем, все эти линии являются запрещенными и для их излучения необходимы экстремально низкие плотности вещества, недостижимые в земных лабораториях. Для излучения большинства линий необходима температура около 2,5 млн. град. Особого внимания требует линия 5694,42Å Ca XV требующая температуры 6,3 млн. градусов. Линия эта сильно переменная и вероятно проявляется только в местах короны, связанных с активными областями.
F-спектр короны формируется благодаря рассеянию солнечного излучения на частичках межпланетной пыли. В непосредственной близости к Солнцу пыль существовать не может, поэтому F-корона начинает проявлять себя на некотором отдалении от солнца.
Солнечная корона является источником сильного радиоизлучения. То, что Солнце излучает радиоволны стало известно в 1942-1943 гг., но то, что источником является корона стало известно пять лет спустя во время солнечного затмения. В радиодиапазоне солнечное затмение началось гораздо раньше и закончилось гораздо позже, чем в видимом. При этом во время полной фазы затмения радиоизлучение не сводилось к нулю. Солнечное радиоизлучение состоит из двух компонент: постоянной и спорадической. Постоянный компонент формируется свободно-свободными переходами электронов в электрическом поле ионов. Спорадический компонент связан с активными образованиями на Солнце.
Основные структура, наблюдаемая в короне — корональные арки, лучи, перья, опахала и др. Корональные арки представляют из себя петлю или систему петель магнитного поля с плазмой повышенной плотности.
Во время затмений при наблюдениях в белом свете корона видна как лучистая структура, форма и структура которой зависит от фазы солнечного цикла. В эпоху максимума солнечных пятен она имеет сравнительно округлую форму. Прямые и направленные вдоль радиуса Солнца лучи короны наблюдаются как у солнечного экватора, так и в полярных областях. Когда же пятен мало, корональные лучи образуются лишь в экваториальных и средних широтах. Форма короны становится вытянутой. У полюсов появляются характерные короткие лучи, так называемые полярные щёточки. При этом общая яркость короны уменьшается.
Изменения солнечной короны в солнечном цикле обнаружил в 1897 году пулковский астроном Алексей Павлович Ганский.
Источники информации: