Солнечная атмосфера

Фотосфера

Атмосфера Солнца начинается примерно на 200-300 км глубже видимого края солнечного диска. Самые глубокие слои атмосферы Солнца и называются фотосферой. Поскольку их толщина составляет не более одной трёхтысячной доли солнечного радиуса, фотосферу условно можно назвать поверхностью Солнца. Плотность газов в фотосфере примерно такая же, как в стратосфере Земли, и в сотни раз меньше, чем у поверхности Земли. Температура фотосферы уменьшается от 8000 К на глубине 300 км до 4000 К в самых верхних слоях. Температура среднего слоя, излучение которого воспринимается нами составляет приблизительно 6000 К. В таких условиях почти все молекулы газа распадаются на отдельные атомы. Лишь в самых верхних слоях фотосферы сохраняется относительно немного простейших молекул и радикалов.

Особую роль в солнечной атмосфере играет не встречающийся в земной природе отрицательный ион водорода, который состаит из протона с двух электронов. При возникновении отрицательные ионы водорода излучают большую часть видимого света. Но тот же свет ионы и поглощают, из-за чего с глубиной растёт непрозрачность атмосферы. Поэтому видимый край Солнца кажется резким. В телескоп с большим увеличением можно наблюдать детали фотосферы: вся она кажется усыпанной зёрнами или гранулами, разделёнными сетью тёмных дорожек. Грануляция является результатом перемешивания всплывающих более тёплых потоков газа и опускающихся более холодных. Во внешних слоях Солнца конвекция играет большую роль, определяя общую структуру солнечной атмосферы. Именно конвекция в результате взаимодействия с магнитными полями является причиной всех проявлений солнечной активности.

Ионизованная плазма - хороший проводник, но она не может перемещаться поперёк линий магнитной индукции магнитного поля. В таких местах перемешивание и подъём горячих газов снизу тормозится и появляется тёмная область, так называемое солнечное пятно. На фоне ослепительной фотосферы оно кажется совсем чёрным, хотя его яркость слабее всего в десять раз. Со временем величина и форма пятен изменяется. Пятно постепенно увеличивает свои размеры до нескольких десятков тысяч километров. Пятна бывают окружены более яркими участками фотосферы, называемыми факелами или факельными полями. Фотосфера постепенно переходит в более разреженные внешние слои солнечной атмосферы - хромосферу и корону.

Хромосфера

Хромосфера хорошо видна во время полных солнечных затмений как яркое кольцо вокруг чёрного диска Луны. Хромосфера неоднородна и состоит из спикул. Температура этих хромосферных струй в два-три раза выше, чем в фотосфере, а плотность в сотни тысяч раз меньше. Протяжённость хромосферы около 10 тыс. километров. Рост температуры в хромосфере объясняется распространением волн и магнитных полей, проникающих в неё из зоны конвекции. Вещество нагревается примерно так же, как если бы это происходило в микроволновой печи. Скорости тепловых движений частиц возрастают, учащаются столкновения между ними, и атомы теряют свои внешние электроны: вещество становится горячей ионизованной плазмой. Те же физические процессы поддерживают и необычайно высокую температуру самых внешних слоев солнечной атмосферы, которые расположены выше хромосферы.

Самые большие образования солнечной атмосферы - протуберанцы. Протуберанцы имеют ту же плотность и температуру, что и хромосфера. Но они находятся над ней и окружены более высокими, сильно разреженными верхними слоями атмосферы. Протуберанцы не падают в хромосферу, удерживаясь магнитными полями активных областей Солнца. Некоторые протуберанцы, пробыв некоторое время без заметных изменений, внезапно как бы взрываются, и вещество выбрасывается в межпланетное пространство. Вид хромосферы также меняется, что указывает на движение составляющих её газов. Похожии явления происходят в очень небольших по размеру областях атмосферы Солнца и называются хромосферными вспышками. Они длятся обычно несколько десятков минут. Сильно возрастает ультрафиолетовое и рентгеновское излучение: порой его мощность в несколько раз превышает общую мощность излучения Солнца до вспышки.

Солнечная корона

Солнечная корона - внешний, очень разряженный слой атмосферы. Особенностью короны является её лучистая структура. Лучи бывают разной длины,вплоть до десятка и более солнечных радиусов. Общая форма короны меняется с фазами цикла солнечной активности. Корона представляет собой сильно разряжённую высокоионизированную плазму. Причина нагрева солнечной короны связана с волновыми движениями,возникающими в конвективной зоне Солнца. Цвет короны почти совпадает со светом излучения всего Солнца.Это связано с тем,что свободные электроны,находящиеся в короне,и возникающие в результате сильной ионизации газов,рассеивают излучение,приходящее от фотосферы. Из-за огромной температуры частичы движутся быстро и при столкновениях из атомов высвобождаются электроны, которые двигаются как свободные частицы. В результате этого лёгкие элементы полностью теряют все свои электроны, так что в короне практически нет атомов водорода или гелия,а есть только протоны и альфа-частицы.