Катастрофические процессы, видимые на Солнце (вспышки, выбросы корональной массы)
Сказанное выше далеко не охватывает всего, что происходит 9.3. Солнце 495 в окрестностях фотосферы. Так, часто возникают "активные протуберанцы", которые могут вздыматься над поверхностью Солнца на многие десятки, а то и сотни тысяч километров [233]. Они очень разнообразны (рис. 9.3.8). Для них характерно быстрое развитие и недолгое существование, иногда в пределах одного часа. Активные протуберанцы могут возникать как за счет выброса вещества из хромосферы (фотосферы), так и путем конденсации корональной плазмы, охлажденной излучением и теплопровод- ностью. Движение вещества в активных протуберанцах происходит с большими скоростя- ми, достигающими ~ 700 км/с. При подъеме вверх иногда наблюдается скачкообраз- ные ускорения потоков за счет неясных факторов. Потоки плазмы обычно имеют вид, напоминающий силовые линии магнитного поля. Часто они втягиваются в фотосферу и исчезают (рис. 9.3.86). Все такие протуберанцы ранее назывались "эруптивными" ("взрывными"). Однако, это рядовое проявление активности Солнца. Но, наряду с та- кими процессами, один или несколь- ко раз за период активного Солнца (см. следующий пункт) происходят грандиозные катастрофы. Они име- ют две существенно различающиеся формы и, соответственно называют- ся "вспышками" и "выбросами" коро- нальной массы - ВКМ [202,223]. В течение длительного времени их не различали. Тем более что ино- гда они проявляются совместно. Об- щие у них, однако, только два пара- метра: огромное энерговыделение (до 1032эрг) и характерное время выбро- са (~ 103с). Вспышки связаны с солнеч- ными пятнами и сопровождаются преимущественно (~ 50% энергии) Рис. 9.3.9. Фотография выброса корональной рентгеновским (г ~ 100эВ) и гамма- массы (ВКМ), сделанная со спутника SOHO, Ев- излучением. Остальную энергию ропейское космическое агентство и НАСА уносят энергичные протоны (еп ~ ~ 1МэВ). Большая вспышка напоминает внешне очень яркое факельное поле. Спектр из- лучения мощных вспышек сплошной, что указывает на значительные оптические толщины объёма вспышки. Основная энергия вспышки уносится в корону и далее в межпланетное пространство. Обычно менее мощные вспышки наблюдаются как резкое увеличение яркости хромосферы и хромосферных линий, охватывая площадь до 10~3 видимой полусферы Солнца. Был высказан ряд моделей механизмов вспышки. Так, только что сказанное, по мнению автора и ряда других исследователей, делает весьма правдоподобным предположение, что вспышка — это некий "суперфа- кел" или "суперспикула", в основе которого лежит прорыв излучения и плазмы из достаточно глубоких слоев Солнца вдоль неких "магнитных плазмо-световодов". Т. е. по этой модели вспышки являются процессами, напоминающими извержения земных вулканов. В качестве источника энергии здесь выступают высокотемпературные сол- 496 Гл. 9. Процессы в космосе и плазмодинамика нечные глубины. В целом процесс вспышки выглядит так. В силу в чем-то случайных причин — а внутренность Солнца находится в турбулентном состоянии, отдельные магнитные потоки образуют цепочку, пронизывающую конвективную зону Солнца, создавая магнитный световод. Вдоль него из глубины к поверхности начинает идти мощнейший "вал" плазмы, "насыщенной" излучением, выметающий все препятствия. Интенсивность излучения имеет масштаб где <7с-б — постоянная Стефана-Больцмана, а Т* - температура слоя в Солнце, из которого к поверхности начинает "рваться" лучистый поток. Полагая Т* = 106К, получаем оценку / - 5 • 1012 Вт/см2 = 5 • 1019 эрг/см2с. Полагая время излучения равным т= 103с, получаем выброс энергии Q = = 5- 1О22эрг. Следовательно, достаточно 1км2, чтобы общее энерговыделение было > 1О32эрг. Итак, суть гипотезы предельно проста: вспышка — это извержение вдоль случайно возникающего магнитного светоплазмовода. Но сейчас предпочтение отдается моделям, в которых вспышки рассматриваются как хромосфено-корональный процесс, в основе которого лежит постепенное накоп- ление энергии в магнито-плазменных структурах, которые затем теряют устойчи- вость. Происходит перезамыкание силовых линий, и поле сбрасывает свою энергию в виде вспышки. При этом основной сброс энергии происходит в короне. В пользу этой схемы приводится тот факт, что во многих случаях вспышка разыгрывается вблизи нулевых линий [202]. Теперь коротко о корональных выбросах массы. Сегодня их механизм кажется более прозрачным. А именно, киносъемка показывает, что развитие ВКМ начинается с потери устойчивости горизонтальной части спокойного протуберанца. Эта часть быстро удаляется от поверхности Солнца, захватывая все большую часть короны. При этом основания протуберанца остаются неподвижными. При удалении массы плазмы на расстояние порядка радиуса Солнца или более, магнитные силовые линии рвутся, и огромный "ком" плазмы с захваченным магнитным полем, имея массу порядка триллиона тонн, со скоростью ~ 50 км/с покидает Солнце. Именно такой выброс вывел из строя огромную энергосистему в Канаде 13 марта 1989 года [223]. Но выбросы малой мощности могут происходить и в периоды спокойного Солнца.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Катастрофические процессы, видимые на Солнце (вспышки, выбросы корональной массы)» з дисципліни «Введення в плазмодінаміку»
