Протуберанцы. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Протуберанцы (от лат. protubero - вздуваюсь) - холодные (Т

10⁴К) плотные образования внутри горячей (Т

10⁶К) разреженной короны Солнца. Они сильно различаются между собой по форме, структуре и времени жизни. Над солнечным лимбом протуберанцы наблюдаются в виде похожих на гигантские языки пламени потоков газа, чаще - в виде светящихся аркад, которые состоят из множества отд. нитей и движущихся сгустков газа. В проекции на солнечный диск протуберанцы видны как тёмные изогнутые ленты сложной структуры, называемые волокнами, соединённые между собой яркими образованиями - каналами волокон. Последние на лимбе проявляются в виде системы струй, соединяющих два или неск. протуберанцев. Часто встречаются протуберанцы, представляющие собой сложное переплетение волокон и протоков газа пли каналов волокон.

Рис. 1. Типичный спокойный протуберанец (снимок в линии H_a),

Существует неск. классификаций протуберанцев по их топологии и степени динамич. активности. Основным является деление на два класса: спокойные и активные II. К классу спокойных (рис. 1) относятся долгожнвущие (время жизни от 1 сут до неск. месяцев), медленно изменяющиеся, наблюдаемые вне активных областей протуберанцев. Более короткоживущие, быстро изменяющиеся, связанные с активными областями и с солнечными пятнами протуберанцы относятся к классу активных (риc. 2). Спокойные протуберанцы делятся на два типа: расположенные ниже гелио-графич. широты 40-45° н расположенные выше этой широты (т. н. полярные протуберанцы). К классу активных протуберанцев относятся, в частности: протуберанцы, связанные с солнечными вспышками (петельные протуберанцы), протуберанцы, связанные с солнечными пятнами, эруптивные протуберанцы.

Протуберанцы связаны с магн. полями на Солнце. Это используется для изучения солнечных магн. полей, особенно крупномасштабных. Их изменение в ходе цикла солнечной активности можно проследить по положениям спокойных протуберанцев. Как правило, волокна располагаются над фотосферной нейтральной линией - границей раздела полярности вертикальной составляющей фотосферного магн. поля (см. Вспышка на Солнце). Магн. поля связывают протуберанцы практически со всеми проявлениями солнечной активности, включая вспышки, корональные тран-зиенты (см. Солнечная корона), выбросы солнечной плазмы в межпланетную среду.

В спектрах протуберанцев наблюдаются линии излучения водорода, гелия, ионизов. кальция и др. металлов. Это позволяет оценить характерные значения параметров плазмы в протуберанцах: температуру и концентрацию, степень ионизации и возбуждения атомов, скорости гидродинамич. течений (направленных и хаотических), число атомов на луче зрения и многое другое. Кроме эмиссионных линий наблюдается излучение протуберанца в непрерывном спектре. Оно обусловлено в основном рекомбинац. процессами и томсоновским рассеянием фотосферного излучения на свободных электронах, что позволяет оценить полное число таких электронов на луче зрения.

Плазма в протуберанцах сильно неоднородна по температуре и плотности (концентрация частиц 10¹⁰-10¹³ см^-3). По-видимому, имеется тенденция к выравниванию газового давления в горячих и холодных компонентах внутри протуберанца. Однако остаются небольшие градиенты давления, о чём свидетельствуют значительные хаотич. скорости даже в спокойных протуберанцах. В протуберанцах часто происходят нестационарные явления типа "микровспышек". Из анализа спектральных наблюдений следует также, что в плазме протуберанцев отсутствует локальное термодинамическое равновесие. Электронная темп-pa равна ионной, однако нет равенства между температурами возбуждения, ионизации, радиационной температурой.

Совр. наблюдения Солнца в оптич., радио-, УФ- и рентг. диапазонах не подтверждают существовавшие ранее представления о механизмах формирования протуберанцев (в частности, т. н. сифонный механизм). Большое различие характерных времён развития протуберанца наряду с многообразием наблюдаемых форм и структур, по-видимому, исключает возможность образования протуберанцев всех типов в результате действия единого механизма. Общим свойством механизмов формирования протуберанцев является конденсация корональной плазмы, обусловленная потерями тепловой энергии на излучение в условиях, когда теплопроводность частично подавлена магн. полем. Такой процесс соответствует конденсац. моде тепловой неустойчивости. Он особенно эффективен в областях взаимодействия магн. потоков, где происходит их перераспределение типа магн. пересоединения.

Литература по протуберанцам

Знаете ли Вы, как разрешается парадокс Ольберса?
(Фотометрический парадокс, парадокс Ольберса - это один из парадоксов космологии, заключающийся в том, что во Вселенной, равномерно заполненной звёздами, яркость неба (в том числе ночного) должна быть примерно равна яркости солнечного диска. Это должно иметь место потому, что по любому направлению неба луч зрения рано или поздно упрется в поверхность звезды.
Иными словами парадос Ольберса заключается в том, что если Вселенная бесконечна, то черного неба мы не увидим, так как излучение дальних звезд будет суммироваться с излучением ближних, и небо должно иметь среднюю температуру фотосфер звезд. При поглощении света межзвездным веществом, оно будет разогреваться до температуры звездных фотосфер и излучать также ярко, как звезды. Однако в дело вступает явление "усталости света", открытое Эдвином Хабблом, который показал, что чем дальше от нас расположена галактика, тем больше становится красным свет ее излучения, то есть фотоны как бы "устают", отдают свою энергию межзвездной среде. На очень больших расстояниях галактики видны только в радиодиапазоне, так как их свет вовсе потерял энергию идя через бескрайние просторы Вселенной. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.