Феликс Зигель - Вселенная полна загадок
Киноповесть о протуберанцах оказалась похожей на детективный кинофильм: много волнующих, порой непонятных кадров и полная неизвестность виновника происходящих событий.
Во-первых, пришлось отказаться от мысли, что все протуберанцы зарождаются в хромосфере, а затем взлетают от поверхности Солнца к его короне. Кинокадры документально, точно показали, что протуберанцы движутся в любом направлении так же легко, как и вверх.
Во-вторых, возникновение протуберанцев происходит зачастую вне хромосферы, в области солнечной короны. Высоко над хромосферой на прозрачном темном фоне вдруг начинают появляться, как бы конденсируясь из какого-то невидимого вещества, светлые облачка. Увеличиваясь в размерах и изменяясь по форме, они нередко объединяются в большое облако — спокойный протуберанец.
На кинопленке протуберанцы Солнца.
На других кадрах наблюдаются иные процессы. Спокойно висящее над хромосферой, как бы застывшее облако внезапно срывается с места и устремляется вверх. Такие эруптивные (то есть изверженные) протуберанцы поднимаются иногда на высоту, равную диаметру Солнца, причем в отдельных случаях скорость их движения достигала 700 километров в секунду.
Невольно кажется, что какое-то мощное «дуновение», направленное снизу, от поверхности Солнца, подбрасывает вверх его протуберанцы.
Скорости эруптивных протуберанцев так велики, что часть их вещества навсегда покидает Солнце. На поверхность Солнца возвращается лишь небольшая доля изверженных газов, причем эти газы не просто падают на Солнце, а как будто чем-то стремительно засасываются внутрь него. Основная же масса эруптивного протуберанца, достигнув предельной высоты, просто погасает, становясь невидимой.
Эруптивные протуберанцы — редкие образования. Их число составляет лишь 5—10 процентов от общего числа протуберанцев, наблюдаемых на Солнце. Впрочем, обычные протуберанцы не менее загадочны, чем эруптивные.
Внешне они несколько напоминают земные облака. Но вот мы видим, как от такого облакообразного протуберанца к поверхности Солнца протягиваются какие-то газовые струи. Подобно щупальцам осьминога, они вытягиваются из облака по всем направлениям. Но самое удивительное то, что газы движутся не вертикально вниз, а по сложным кривым, напоминающим силовые линии магнитного поля. Перед нами не падение газов на Солнце с непрерывно возрастающей скоростью, а равномерное их движение по криволинейным путям.
Совершенно ясно, что в данном случае действуют немеханические силы. Трудно отделаться от мысли, что перед нами результат сложного взаимодействия электромагнитных сил.
Некоторые кадры необычны. Вот с поверхности хромосферы вырвалась в наклонном направлении газовая струя и, описав в пространстве замкнутую кругообразную петлю, снова вернулась в хромосферу. А тут же, рядом два облака обмениваются газами через несколько соединяющих их газовых струй.
Прежние представления о протуберанцах как выбросах газов из хромосферы потерпели крах. Движения их оказались несравненно сложнее, чем думали раньше.
В хромосфере Солнца иногда наблюдаются очень сильные вспышки. Были случаи, когда их удавалось увидеть на фоне ослепительно яркой фотосферы Солнца при обычных наблюдениях. Но значительно чаще хромосферные вспышки видны через приборы, пропускающие только те лучи, которые испускает водород.
Вблизи какого-нибудь солнечного пятна сначала появляется светлое небольшое пятнышко с неправильными очертаниями. Затем это пятнышко стремительно (иногда за десять — пятнадцать секунд) разгорается и становится настолько ярким, что окружающая вспышку солнечная поверхность кажется темной. После этого вспышка начинает медленно погасать, иногда испытывая колебания яркости. Проходит несколько минут и от вспышки не остается никакого следа.
Те, кто наблюдал хромосферные вспышки, уверяют, что внешне они напоминают явление взрыва. Необычайно мощная вспышка произошла на Солнце 23 февраля 1956 года.
Вспышка (яркое пятно) в хромосфере Солнца.
Этот солнечный взрыв тотчас отразился на земных явлениях — наблюдались перерывы в радиопередаче, телефонной и телеграфной связи. Жестокие морозы, наступившие в конце той зимы и на редкость дождливое, прохладное лето в наших широтах, возможно, также были своеобразным отзвуком на солнечную вспышку. Наблюдались аналогичные вспышки и в последующие годы.
По исследованиям советского астронома А. Б. Северного, выполненным в Крымской астрофизической обсерватории, хромосферные вспышки тесно связаны с магнитными полями на поверхности Солнца. В процессе развития вспышки солнечные газы движутся со скоростью больше 10 километров в секунду, и при этом возникает мощное коротковолновое излучение, регистрируемое теперь с помощью ракет.
Причина солнечных вспышек пока неясна. Возможно, что в этом случае мы наблюдаем явления, сходные со взрывами атомных или водородных бомб.
Чем выше поднимаемся мы над поверхностью Солнца, тем больше встречаем загадок. Пожалуй, наиболее загадочной частью Солнца является его корона.
Лучи этого жемчужно-серебристого сияния простираются иногда на два-три поперечника Солнца. Форма и яркость короны, вид ее лучей не остаются неизменными. Замечено, что в те годы, когда на Солнце много пятен, солнечная корона имеет симметричную форму — во все стороны ее лучи простираются почти на одинаковую длину. Наоборот, в годы минимума солнечной деятельности корона как бы сплюснута к экватору Солнца, в плоскости которого и располагаются ее главные лучи.
Исследования спектра короны показали, что природа ее имеет двоякий характер. Внутренняя часть короны, примыкающая непосредственно к хромосфере, или, как говорят астрономы, «внутренняя корона», состоит из атомов газов и свободных, покинувших атомы электронов.
Жемчужная корона Солнца.
По всей вероятности, во внутренней короне имеются те же газы, что и в хромосфере (водород, кальций, гелий). Непосредственно обнаружены лишь атомы железа, правда, в совершенно необычном состоянии. Если в земных условиях вокруг ядра атома железа кружится двадцать шесть электронов, то в солнечной короне атомы железа наполовину разрушены — вокруг их ядер обращается всего тринадцать электронов!
Причиной столь сильных для мира атома разрушений может быть только исключительно высокая температура— около миллиона градусов! Как это ни странно, но и другие факты приводят к тому же неожиданному выводу: солнечная корона «раскалена» до температуры 1 миллион градусов!
Слово «раскалена» мы не случайно поставили в кавычки. Термин «температура» употребляется учеными в различном смысле. В житейской практике мы имеем дело с температурой как мерой энергии движения молекул тела. Такая температура тесно связана с физиологическим ощущением тепла.
Что же касается сверхвысокой температуры солнечной короны, то в данном случае под температурой астрофизики понимают нечто иное. В солнечной короне нет молекул. Да и атомы там сильно ионизированы, то есть разрушены, и недосчитывают порой многих полагающихся им электронов. Степень ионизации атомов характеризуется так называемой ионизационной температурой, а мера энергии движения электронов солнечной короны— электронной температурой. Когда говорят о «раскаленности» короны, то имеют в виду именно эти температуры.
Мы привыкли к тому, что раскаленное тело внутри горячее, чем снаружи. На Солнце все наоборот. Самая внешняя его оболочка несравненно горячее фотосферы и лишь немногим уступает температуре солнечных недр. Все это тем более удивительно, что в области солнечной короны постоянно движутся протуберанцы, температура которых не превышает 15 тысяч градусов! Такое «сосуществование» еще более странно, чем сохранение льда в раскаленной доменной печи!
Свет внутренней короны вызван не только светящимися газами, но и хаотически движущимися с колоссальными скоростями свободными электронами. Сами электроны, конечно, не светятся, но зато они сильно рассеивают падающий на них солнечный свет. Серебристость света короны и ее лучей вызвана именно свободными электронами.
С высоты над поверхностью Солнца в 0,3 его радиуса начинается внешняя корона. Она состоит из множества мельчайших твердых частичек, рассеивающих солнечные лучи. По своей природе они неотличимы от частиц знакомого нам зодиакального света. Строго говоря, внешняя корона не является частью Солнца. Это скорее ореол солнечного света, образованный на частицах той мельчайшей космической пыли, которая, по-видимому, обволакивает всю планетную систему. Он немного напоминает ореол, возникающий вокруг уличных фонарей в густом тумане.
