Над фотосферой находится хромосфера (от греч. — цветная сфера), где атомами различных веществ образуются темные линии поглощения в спектре Солнца. Общая толщина хромосферы составляет 10—15 тыс. км, а температура в ее верхних слоях достигает 100000 К.
Над хромосферой находится внешний слой атмосферы Солнца — солнечная корона, температура которой достигает нескольких миллионов градусов. Вещество короны, которое постоянно вытекает в межпланетное пространство, называется солнечным ветром.
Если сравнить светимость Солнца с его массой, то мы получим, что 1 кг солнечного вещества генерирует мизерную мощность 0,001 Вт, в то время как средняя мощность излучения человеческого тела равна примерно 100 Вт, то есть в тысячу раз больше мощности такой же массы солнечного вещества. Правда, Солнце светит на протяжении миллиардов лет, излучая почти одну и ту же энергию, надежно обогревая Землю и другие тела Солнечной системы.
Солнечная активность
Солнечная активность определяется количеством пятен и их общей площадью. Исследования показали, что температура внутри пятна достаточно высокая и достигает 4500 К, но пятно кажется темным на фоне более горячей фотосферы с температурой 5780 К
Возникает вопрос: что снижает температуру внутри пятна? Пятна на Солнце могут существовать в течение нескольких месяцев, поэтому возникла гипотеза, что какой-то процесс тормозит конвекцию плазмы в солнечном пятне и поддерживает разницу температур. Сейчас доказано, что таким «изолятором» является сильное магнитное поле, которое, взаимодействуя с электрически заряженными частицами плазмы, тормозит конвекционные процессы внутри пятна.
Еще одна загадка активности Солнца связана с ее периодичностью — цикл изменения количества пятен повторяется примерно через каждые 11 лет.
Пятна связаны между собой магнитными силовыми линиями подобно полюсам магнита — каждое пятно имеет свою полярность. Так же, как невозможно разделить северный и южный полюса магнита, так и солнечные пятна существуют только парами, которые имеют различные магнитные полярности. Если учесть полярность пятен, то цикл солнечной активности длится примерно 22 года.
Влияние солнечной активности на Землю
Исследуя Солнце при помощи спутников и АМС, астрономы обнаружили его сильное корпускулярное излучение — поток элементарных частиц (протонов, нейтронов, электронов). Например, вовремя так называемых хромосферных вспышек, которые взрываются вблизи пятен, выделяется такая огромная энергия, которую можно сравнить с излучением всей фотосферы Солнца. Не надо путать вспышки с протуберанцами. Протуберанцы (лат. protubero — сдуваюсь) существуют постоянно — это плотные холодные облака водорода, которые поднимаются в корону и движутся вдоль магнитных силовых линий. Благодаря протуберанцам происходит обмен веществ между хромосферой и короной.
Протуберанцы — плотные облака водорода, которые поднимаются в корону вдоль магнитных линий.
Хромосферная вспышка — временное значительное усиление яркости ограниченного участка хромосферы Солнца, взрывной выброс вещества и энергии, накопленной в магнитном поле солнечных пятен.
Магнитная буря — возмущения магнитного поля Земли под воздействием вспышки на Солнце. В это время возникают неполадки в радиосвязи и электронных приборах, ухудшается самочувствие людей
Вспышка возникает между двумя пятнами с противоположной полярностью, когда в течение нескольких часов температура в этой зоне возрастает до 5-10 6 К и выделяется энергия 10 21 —10 25 Дж, что почти соизмеримо со светимостью Солнца в видимой части спектра. Во время вспышки энергия излучается в основном в невидимой части спектра (радио-, ультрафиолетовом и рентгеновском диапазоне). При этом в межпланетное пространство также выбрасываются потоки заряженных частиц, летящих со скоростью до 20000 км/с.
Через несколько часов после вспышки корпускулярные потоки могут долететь до Земли и вызвать возмущение ее магнитного поля и свечение ионосферы, что проявляется в виде интенсивных полярных сияний.
Выводы
Основным источником энергии для нашей цивилизации является Солнце, которое не только дает нам тепло, но и существенно влияет на все процессы, происходящие на Земле. В будущем солнечный свет станет основным источником электрической энергии, как на Земле, так и в космических поселениях при освоении других планет.
Тесты
- Солнечная постоянная определяет:
А. Количество энергии излучения Солнца за год.
Б. Количество энергии излучения Солнца за 1 с.
В. Температуру Солнца.
Г. Количество энергии, которую получает вся поверхность Земли за единицу времени.
Д. Энергию, которую получает 1 м 2 поверхности Земли за 1 с, если солнечные лучи падают перпендикулярно к поверхности.
- Для определения светимости Солнца необходимо знать:
А. Радиус Солнца.
Б. Радиус Земли.
В. Расстояние от Земли до Солнца.
Г. Температуру на поверхности Земли.
Д. Температуру на поверхности Солнца.
- Какие из этих химических элементов наиболее распространены на Солнце?
А. Оксиген и железо.
Б. Водород и гелий.
В. Водород и Оксиген.
Г. Азот и Оксиген.
Д. Феррум и азот.
- В результате какого процесса выделяется энергия в недрах Солнца?
А. Ядерной реакции.
Б. Гравитационного сжатия.
В. Термоядерной реакции.
Г. Горения водорода.
Д. Падения метеоритов.
- Грануляция в фотосфере образуется в результате того, что:
А. Корона очень горячая.
Б. Энергия передается конвекцией.
В. Пятна очень холодные.
Г. Излучаются нейтрино.
Д. На поверхности Солнца появляются волны.
- Солнце называют желтой звездой, в то время как для большинства людей оно имеет белый цвет. Как объяснить это противоречие?
- Что снижает температуру внутри солнечных пятен?
- Какое явление астрономы называют солнечной активностью?
- Какие процессы на Солнце могут существенно влиять на состояние земной атмосферы?
- Что является источником энергии Солнца?
Ключевые понятия и термины:
Гранулы, зона конвекции, зона радиации, корпускулярное излучение, корона, магнитная буря, протуберанцы, светимость Солнца, солнечный ветер, солнечное пятно, солнечная постоянная, фотосфера, хромосфера, хромосферная вспышка, ядро.
Список литературы:
1. Астрономия. Базовый уровень. 11 класс: учебник / Б. А. Воронцов-Вельяминов, Е. К. Страут. – 5-е изд., пересмотр. – М.: Дрофа, 2018.
2. Астрономия. 11 класс. Методическое пособие к учебнику Б. А. Воронцова-Вельяминова, Е. К. Страута «Астрономия. Базовый уровень. 11 класс»/ М. А. Кунаш. — М.: Дрофа, 2018.
3. Н.Н. Гомулина. Открытая астрономия/ Под ред. В.Г. Сурдина. – Электронный образовательный ресурс. https://www.college.ru/astronomy/course/content/index.htm
4. В.Г. Сурдин. Астрономические задачи с решениями/ Издательство ЛКИ, 2017 г.
5. Вселенная в вопросах и ответах. Задачи и тесты по астрономии и космонавтике. В.Г. Сурдин. 2017
6. https://www.astronet.ru/
7. https://v-kosmose.com/