История изучения Солнца
Когда солнечный луч, который кажется белым, проходит через призму или дифракционную решетку, он распространяется в ряд цветов, называемых спектром. Ученые анализируют этот спектр, чтобы определить, какие химические вещества составляют солнце, а также их количество, местоположение и физическое состояние.
В 1814 году Йозеф фон Фраунгофер начал тщательное изучение солнечного спектра. Он обнаружил, что он был пересечен множеством темных линий, которые теперь называются линиями поглощения или линиями Фраунгофера. Тем временем другие ученые изучали свет, испускаемый и поглощаемый элементами в газообразном состоянии, когда они нагревались в лаборатории. Они обнаружили, что каждый элемент всегда производит набор ярких эмиссионных линий, связанных только с этим элементом.
Ученые теперь считают, что темные линии в спектре Солнца представляют собой элементы в атмосфере Солнца. Например, было показано, что линия, которую Фраунгофер назвал D, имеет то же положение в спектре, что и блестящая линия, которую натрий испускает при нагревании в лаборатории. Линии темные, потому что элементы в атмосфере Солнца поглощают яркие линии, испускаемые тем же элементом на диске Солнца. Таким образом, изучение линий солнечного спектра дает возможность изучить состав солнечной атмосферы. Было показано, что почти все элементы, известные на Земле, существуют на Солнце.
Телескоп использовался в солнечных исследованиях с 1610 года. Башенный солнечный телескоп был позже изобретен для использования в солнечных исследованиях. Его большое фокусное расстояние может дать очень большие изображения Солнца. Коронограф, еще один специальный телескоп, используется для изучения внешней атмосферы Солнца. Прибор блокирует прямой свет от солнечного диска, позволяя видеть гораздо более тусклую корону.
Различные слои и особенности атмосферы Солнца излучают радиацию более сильно на разных длинах волн. Ученые используют инструменты, которые обнаруживают излучение на определенных длинах волн для изучения различных частей. Например, спектрогелиограф и двулучепреломляющий фильтр могут ограничивать свет, проходящий через них, очень малым диапазоном длин волн, таким как красный свет, испускаемый водородом (известным как альфа-водород) или фиолетовый свет кальция.
Фотосферу хорошо видно в видимом свете. Хромосфера и протуберанцы в короне испускают большую часть своего излучения в Альфа-водороде. Рентгеновские лучи и экстремальный ультрафиолет часто используются для изучения коронных и солнечных вспышек, которые излучают много излучения на этих длинах волн.
На земле эффективность телескопа ограничена, потому что атмосфера Земли поглощает большую часть солнечного излучения на определенных длинах волн. Многие орбитальные солнечные обсерватории и другие космические аппараты были запущены над земной атмосферой для изучения Солнца. Специальные приборы на борту судна используются для фотографирования и измерения различных солнечных свойств и характеристик, в том числе магнитного поля Солнца и заряженных частиц солнечного ветра.
Поскольку внутренность Солнца не может быть непосредственно видна, ученые делают вывод о его свойствах из поведения атмосферы. Один из методов заключается в изучении колебаний солнечных волн. Как уже упоминалось выше, пойманные звуковые волны, движущиеся внутри Солнца, постоянно заставляют некоторые части Солнца двигаться наружу, а некоторые - внутрь.
В области, называемой гелиосейсмологией, ученые обнаруживают и анализируют свойства этих волн, включая паттерны их колебаний, или моды. Как правило, волны движутся в одном направлении до тех пор, пока резкие изменения плотности или температуры внутри солнечных слоев не согнут их обратно в противоположном направлении.
Гелиосейсмологи используют эту информацию для разработки моделей строения и движения внутренней части Солнца. Это похоже на то, как геологи изучают сейсмические волны, вызванные землетрясениями, чтобы составить карту недр Земли.
Магнитные поля и солнечная активность
Что ещё посмотреть: