Магнитные поля и солнечная активность
Быстрые, большие флуктуации происходят в многочисленных сильных локальных магнитных полях, которые пронизывают атмосферу Солнца. Магнитная активность формирует атмосферу и вызывает в ней возмущения, называемые солнечной активностью. Эта активность включает в себя солнечные пятна и сильные извержения. В целом, солнечная активность следует примерно за 11-летним циклом, в котором число солнечных пятен и других возмущений увеличивается до максимума, а затем снова уменьшается. Солнце, по-видимому, имеет слабое глобальное магнитное поле. Один раз в 11-летний цикл, Северный и Южный полюсы поля переключают полярность.
Солнечные пятна
Периодически на поверхности Солнца временно появляются более темные и холодные пятна, называемые солнечными пятнами. Пятна на солнце - это области, где очень сильные локальные магнитные поля мешают нормальной конвекционной активности, которая приносит тепло на поверхность. Пятна обычно появляются парами или группами пар.
Каждое пятно обычно имеет темный, круглый центр, называемый умброй, окруженный более светлой областью, полутьмой. Умбры примерно на 2000 K (3100 ° F) холоднее, чем фотосфера вокруг них (что означает, что они всё еще очень горячие). Солнечные пятна сильно различаются по размеру, но всегда малы по сравнению с размером Солнца. Когда они появляются группами, они могут простираться на десятки тысяч миль. Они длятся от десятков минут до нескольких дней или даже месяцев.
Регулярные наблюдения за солнечными пятнами ведутся с 1750 года. Они показывают, что пятна появляются и исчезают в цикле и что они ограничены двумя зонами Солнца, расположенными примерно между широтами 40° и 5° его Северного и Южного полушарий. Как уже упоминалось выше, цикл длится в среднем около 11 лет. В начале цикла несколько пятен появляются примерно на 35° широты. Затем их число быстро увеличивается, достигая максимума в течение примерно пяти лет. В то же время пятна становятся все ближе и ближе к экватору. В течение следующих шести лет их число уменьшается, хотя они продолжают приближаться к экватору. Затем цикл заканчивается, и начинается другой.
В начале 20-го века Джордж Хейл заметил, что некоторые фотографии солнечных пятен показывают структуры, которые, казалось, следуют магнитным силовым линиям. Часто появлялась пара солнечных пятен образующих Северный и Южный полюса магнитного поля. Хейлу наконец удалось установить, что солнечные пятна действительно являются очагами магнитных полей.
Кроме того, от одного 11-летнего цикла к следующему происходит полное изменение полярности солнечных пятен в двух солнечных полушариях. Другими словами, Северный полюс магнитного поля, связанного с парой солнечных пятен, становится Южным полюсом, и наоборот. Магнитный цикл солнечных пятен длится в среднем 22 года, поскольку он охватывает приблизительно два 11-летних цикла.
Солнечная вспышка
Более сильным явлением является солнечная вспышка, внезапное извержение в хромосфере выше или вблизи областей солнечных пятен. Вспышки высвобождают магнитную энергию, которая накапливается вдоль границ между отрицательными и положительными магнитными полями, которые становятся скрученными. Вспышки обычно формируются очень быстро, достигая своей максимальной яркости в течение нескольких минут, а затем медленно угасая. Они испускают огромное количество излучения на самых разных длинах волн, включая рентгеновские и гамма-лучи, а также высокоэнергетические заряженные частицы.
Протуберанцы
Объекты, называемые протуберанцами, также образуются при резких переходах между положительными и отрицательными магнитными полями. Ранние астрономы заметили огромные красные петли и серпантины вокруг черного диска солнечных затмений. Эти протуберанцы представляют собой области относительно более холодной и плотной плазмы, висящей подобно облакам в горячей короне низкой плотности.
Магнитные силовые линии удерживают плазму на месте. Протуберанцы выглядят как яркие области, если смотреть на них со стороны солнечного диска, и как длинные, темные, нитевидные области, если смотреть на них на фоне диска. Темные участки также называются нитями.
Долгоживущие или неподвижные протуберанцы могут сохранять свою форму в течение нескольких месяцев. Они формируются на границах между крупномасштабными магнитными полями. Протуберанцы в активных областях, связанных с солнечными пятнами, недолговечны, длятся всего от нескольких минут до нескольких часов. Когда протуберанцы становятся нестабильными, они могут извергаться вверх. Эти извержения значительно холоднее и менее яростны, чем вспышки на солнце.
Корональные выбросы массы
Тип насильственного извержения, называемый корональным выбросом массы, также происходит в короне. Корона иногда выпускает огромные облака горячей плазмы в космос. Подобно солнечным вспышкам, эти корональные выбросы массы высвобождают энергию, накопленную в солнечных магнитных полях.
Однако они обычно длятся часами, в то время как быстрые извержения от вспышек
обычно длятся всего несколько минут. Как и другие виды солнечной активности,
корональные выбросы массы наиболее распространены во время солнечного максимума.
Ученые считают, что вспышки, извержения протуберанцев и выброс корональной массы
являются взаимосвязанными явлениями. Однако их взаимоотношения сложны и еще не
до конца поняты.
Во всяком случае, сильные извержения Солнца оказывают конкретное воздействие на
Землю. Крупные солнечные вспышки и выброс корональной массы осыпают землю
потоками высокоэнергетических частиц, способных вызвать геомагнитные бури. Эти
штормы могут нарушить работу спутников связи и радиопередачи, а также вызвать
скачки напряжения в линиях электропередачи. Они также создают полярные сияния
(Северное и Южное) вблизи полюсов.
Магнитные поля и солнечная активность
Что ещё посмотреть: