Language
Country/Area
No result found
Тайна образования солнечных пятен: почему они темнее окружающей среды?
Солнечные пятна — временные пятна на поверхности Солнца, которые темнее окружающей среды, — одно из самых известных солнечных явлений. Хотя солнечные пятна в основном видны в фотосфере Солнца, они часто влияют на всю солнечную атмосферу. Эти пятна образуются потому, что концентрация магнитного потока подавляет конвекцию, вызывая снижение температуры поверхности. Солнечные пятна обычно появляются парами в активных регионах и изменяются в зависимости от солнечного цикла, продолжающегося примерно 11 лет. Продолжительность жизни одного солнечного пятна или группы пятен может варьироваться от нескольких дней до нескольких месяцев, но со временем они исчезнут.
Диаметр солнечных пятен может варьироваться от 16 километров (10 миль) до 160 000 километров (100 000 миль), при этом более крупные солнечные пятна можно увидеть с Земли без телескопа.
Солнечное пятно может двигаться со скоростью сотни метров в секунду, что указывает на сильную магнитную активность. Солнечные пятна сопровождаются явлениями в других активных областях, такими как корональные петли, выпуклости и события пересоединения, а большинство солнечных вспышек и корональных выбросов массы (КВМ) происходят из магнитно-активных областей, окружающих эти группы видимых солнечных пятен.
История солнечных пятен
Самые ранние записи о солнечных пятнах можно найти в Китайской «Книге перемен», которая была завершена в 800 году до нашей эры. В нем описаны «доу» и «мэй», наблюдаемые на поверхности Солнца, причем оба слова относятся к блокировке граней. Самое раннее сознательное наблюдение видимых солнечных пятен было зафиксировано астрономом Гандером в 364 году нашей эры. К 28 г. до н.э. китайские астрономы начали регулярно фиксировать наблюдения солнечных пятен в официальных отчетах. Древнегреческий ученый Теофраст прямо упомянул солнечные пятна еще в 300 году до нашей эры. Позже английский монах Джон Вустер сделал самую раннюю графическую запись солнечных пятен в 1128 году.
В декабре 1610 года английский астроном Томас Харриот впервые использовал телескоп для наблюдения солнечных пятен, а в марте 1611 года его примеру последовали фризские астрономы Джон и Дэвид Фабрициусы.
Открытие солнечных пятен привлекло внимание многих астрономов, в том числе знаменитого Иоанна Гевелия, который зафиксировал 19 групп солнечных пятен во время минимума Македы в начале 17 века. В начале 19 века Уильям Гершель был одним из первых ученых, выдвинувших гипотезу о том, что солнечные пятна связаны с температурой Земли, полагая, что определенные характеристики солнечных пятен отражают нагрев Земли.
Физические свойства солнечных пятен
Солнечные пятна имеют две основные структуры: центральную область тени и окружающую область полутени. Теневая область — это самая темная часть солнечного пятна, где магнитное поле самое сильное и перпендикулярно поверхности Солнца почти на 90 градусов. Область полутени представляет собой относительно яркую область, образованную прямыми структурами, угол магнитного поля которой больше, чем область тени. В группе солнечных пятен может быть несколько теневых областей, окруженных одной сплошной полутеневой областью.
Температура поверхности солнечных пятен составляет от 3000 до 4500 К, а температура окружающего материала - около 5780 К, поэтому солнечные пятна особенно заметны на поверхности Солнца.
Изолированное солнечное пятно будет выглядеть ярче полной Луны даже по сравнению с окружающей фотосферой. В некоторых солнечных пятнах, образующихся и распадающихся, также могут появляться относительно узкие участки яркого материала, проникающие или полностью разделяющие область тени, называемые световыми мостиками. Магнитные поля этих световых мостиков обычно слабее и интенсивнее, чем магнитные поля тени. участки одинаковой высоты.
Жизненный цикл солнечных пятен
Появление солнечных пятен может длиться от нескольких дней до нескольких месяцев, однако продолжительность жизни связанных с ними активных участков обычно составляет от нескольких недель до нескольких месяцев. Солнечные пятна расширяются и сжимаются в зависимости от движения по поверхности Солнца, их диаметр варьируется от 16 до 160 000 километров.
Образование и исчезновение солнечных пятен
Хотя детали того, как формируются солнечные пятна, все еще являются предметом продолжающихся исследований, ученые в целом согласны с тем, что они представляют собой видимые проявления электромагнитных расходомерных трубок в тропосфере Солнца, которые проникают в фотосферу в активных областях. Поскольку сильное магнитное поле блокирует конвекцию, это уменьшает поток энергии внутри Солнца, что приводит к падению температуры поверхности.
Первоначальная форма солнечных пятен представляет собой небольшую темную область. Со временем они увеличиваются в размерах и сближаются друг с другом, образуя более сложные структуры.
Продолжительность жизни солнечных пятен обычно составляет от нескольких дней до нескольких недель. Солнечные пятна могут продолжать появляться, несмотря на движущую силу магнитного давления, устраняющую концентрацию магнитных полей. Наблюдая за акустическими волнами Солнца (локальная гелосейсмология), ученые смогли получить изображения трехмерных структур под солнечными пятнами, идентифицируя сильные нисходящие потоки под каждым пятном.
Современные наблюдения и применение
Наблюдения за солнечными пятнами проводятся с помощью наземных и орбитальных солнечных телескопов, которые используют методы фильтрации и проекции для прямого наблюдения. Поскольку взгляд прямо на Солнце может нанести непоправимый вред человеческому зрению, астрономы-любители обычно используют защитные фильтры или наблюдают через проецируемые изображения. Высокая активность солнечных пятен является источником волнения среди радиолюбителей, поскольку она приводит к хорошим условиям распространения в ионосфере, что приводит к значительному увеличению дальности радиосвязи.
Хотя солнечные пятна и другие магнитные процессы оказывают очень незначительное влияние на солнечное излучение, существование солнечных пятен по-прежнему играет важную роль в передаче энергии и импульса в солнечной атмосфере.
Поэтому изучение солнечных пятен — это не только вопрос астрономии, но и важный вопрос, связанный с высокотехнологичными коммуникациями и изменением климата Земли. Итак, по мере углубления нашего понимания солнечных пятен, изменится ли это наше представление о солнце и его воздействии?
