Что происходит в хромосфере солнца кратко

Обновлено: 02.07.2024

Атмосфера есть не только у планет и спутников, но и у звезд. Только у последних под этим понятием подразумевается не газовая оболочка, а внешние слои звезды.

Что такое фотосфера?

Фотосфера — это внутренний слой атмосферы Солнца. Иногда этим термином называют поверхность звезды, что не очень корректно. Этот слой выполняет очень важную задачу. Фотосфера поглощает радиоактивное излучение, вызываемое превращением водорода в гелий в солнечном ядре, и отражает его во внешнюю среду. Этот слой толстый и непрозрачный.

При близком рассмотрении можно увидеть, что фотосфера имеет неоднородную структуру. Ее поверхность содержит зернышки — гранулы. Явление грануляции вызвано тем, что раскаленная плазма поднимается к поверхности, а при остывании опускается. Эти гранулы и есть эти потоки.

Что такое хромосфера?

Хромосфера — это внешний слой атмосферы, который обволакивает фотосферу. Если фотосфера имеет желтоватый цвет, то хромосфера — красноватый оттенок. Если первую можно наблюдать в любой момент, то вторую только во время солнечных затмений в виде фиолетовой тонкой полоски.

Хромосфера тоже имеет неоднородную структуру. Она имеет в своем составе спикулы — вытянутые лучи, которые напоминают языки пламени или траву. Есть и еще одно очень интересное формирование — протуберанец .

Это структура, похожая на пятно, которая может излучаться и возвышаться над поверхностью Солнца. Они имеют очень низкую температуру. Иногда протуберанцы могут взрываться и вызывать солнечные вспышки.

Что такое солнечная корона?

Солнечная корона — это самый внешний слой атмосферы звезды, который невозможно наблюдать при обычных условиях. Она заметна лишь при солнечных затмениях в виде лучистой сферы. Астрономы искусственно затеняют диск Солнца, чтобы изучить солнечную корону. Это связано с тем, что корона имеет очень низкую светимость.

Это самый большой слой из всех атмосферных слоев. Его внешняя граница до сих пор не установлена, но считается, что все планеты солнечной системы находятся в ее границах.

Солнечная корона имеет лучистую структуру. Вытянутые элементы в структуре называются корональными петлями и именно в них образуется солнечный ветер — выброс ионизированного излучения Солнцем. Он вызывает возмущение геомагнитного поля Земли. На планете в ответ на это возникают северные сияния и другие явления космической погоды.

Солнечная корона — это самая горячая структура в солнечной атмосфере.

Солнечная атмосфера не похожа на атмосферу Земли, ведь она не состоит из привычных газов. У нее есть свои особенности и особая форма.

Спасибо за внимание! Если вы заметили ошибку в тексте, то, пожалуйста, сообщите о ней в комментариях, там же можете предложить тему для следующей статьи : )

Визуально Солнце выглядит как масса раскаленного газа или плазмы, но в действительности звезда состоит из различных слоев. Хромосфера - относительно небольшая по толщине область Солнца, которая находится чуть выше фотосферы, которую мы непосредственно наблюдаем. Её средняя температура около 5,800К и она производит видимое излучение. Именно здесь фотоны, генерируемые внутри Солнца, вырываются в космос. Хромосфера составляет всего 2000 км. Ниже можно рассмотреть структуру и строение звезды Солнечной системы.

Хотя хромосфера звезды - тонкая область, здесь резко изменяется плотность, увеличиваясь сверху вниз в 5 000 000 раз. Верхняя граница хромосферы Солнца называется переходной, выше которой расположена корона. Удивительной особенностью хромосферы является то, что она значительно горячей, чем фотосфера. Её температура колеблется от 20000 К до 4500 К, хотя она более отдалена от центра звезды. Астрономы считают, что вызвано это турбулентностями в солнечной атмосфере.

Хромосферу Солнца увидеть без специальных приборов трудно, так как свет от фотосферы намного ярче. Она наделена фиолетово-красноватым цветом, и увидеть её можно при полном солнечном затмении. Характерной особенностью звездной хромосферы являются спикулы - светящиеся столбы плазмы, похожие на траву, которая растет на поверхности Солнца. Солнечное вещество внутри подобных образований перетекает от поверхности в горячую корону с примерной скоростью 20-30 км/с. Спикулы лучше всего видно на краю Солнца и расположены вдоль границ хромосферы. Продолжительность жизни спикул крайне короткая - они могут подниматься в солнечную хромосферу и, затем, исчезать снова в течение 10 минут.

Хромосфера (от др.-греч. χρομα — цвет; σφαίρα — шар, сфера) — внешняя оболочка Солнца и других звёзд толщиной около 10 000 км, окружающая фотосферу.

Содержание

Хромосфера Солнца

Происхождение названия этой части солнечной атмосферы связано с её красноватым цветом, вызванным тем, что в её видимом спектре доминирует красная H-альфа линия излучения водорода. Верхняя граница хромосферы не имеет выраженной гладкой поверхности, из неё постоянно происходят горячие выбросы, называемые спикулами (из-за этого в конце XIX века итальянский астроном Секки (англ.), наблюдая хромосферу в телескоп, сравнил её с горящими прериями). Температура хромосферы увеличивается с высотой от 4000 до 15 000 градусов. Хромосферу принято разделять на две зоны:

нижняя хромосфера — простирается примерно до 1500 км, состоит из нейтрального водорода, в её спектре содержится большое количество слабых спектральных линий;
верхняя хромосфера — сформирована из отдельных спикул, выбрасываемых из нижней хромосферы на высоту до 10 000 км и разделённых более разреженным газом. Температура её выше, чем у нижней хромосферы, водород находится преимущественно в ионизованном состоянии, в спектре видны линии водорода, гелия и кальция.

Плотность хромосферы Солнца невелика, поэтому яркость её недостаточна, чтобы наблюдать её в обычных условиях. Но при полном солнечном затмении, когда Луна закрывает яркую фотосферу, расположенная над ней хромосфера становится видимой. Её также можно наблюдать в любое время с помощью специальных узкополосных оптических фильтров.

Для наблюдения различных структур, специфических для хромосферы Солнца лучше всего подходит фильтр, выделяющий излучение в какой-то яркой хромосферной линии, то есть с длиной волны, на которую приходится значительная часть излучаемого (или поглощаемого для линий поглощения) хромосферой света. Как уже указано, это в первую очередь красная линия H-альфа (H_α) из серии Бальмера с длиной волны 656,3 нм, снимок Солнца в которой получается красноватым. Также широко используются фильтры двух фиолетовых фраунгоферовых линий ионизованного кальция, снимок Солнца в свете каждой из них получается синеватым: линия Ca II K (393,4 нм) и линия Ca II H (396,8 нм). Основные хромосферные структуры, которые видны в этих линиях, это [1] :592-593 :

Хромосферная сетка, покрывающая всю поверхность Солнца и состоящая из линий, окружающих ячейки супергрануляции размером до 30 тысяч км. в поперечнике. Она лучше всего видна в линии H_α и Ca II K [2] . , светлые облакоподобные образования, чаще всего приуроченные к районам с сильными магнитными полями — активным областям, часто окружают солнечные пятна. Лучше всего видны в линии H_α. и волоконца (фибриллы) — тёмные линии различной ширины и протяженности, как и флоккулы, часто встречаются в активных областях и лучше всего видны в линии H_α.

Хромосферы звёзд

Хромосферы существуют не только у Солнца, но и у других звёзд, однако их исследование сопряжено со значительно большими трудностями, чем для хромосферы Солнца.

Примечания

↑ Солнце // Физическая энциклопедия. — М .: Большая Российская энциклопедия, 1994. — Т. 4. — 704 с. — ISBN 5852700878
↑Chromospheric features

Литература

Строение Солнца
Оболочки астрономических объектов

Wikimedia Foundation . 2010 .

Полезное

Смотреть что такое "Хромосфера" в других словарях:

хромосфера — хромосфера … Орфографический словарь-справочник

ХРОМОСФЕРА — Верхний слой светящейся атмосферы солнца. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. ХРОМОСФЕРА верхний слой светящейся атмосферы, состоящий из розового водорода и облегающий всю солнечную сферу. Хромосфера,… … Словарь иностранных слов русского языка

ХРОМОСФЕРА — (от хромо. и сфера) слой солнечной атмосферы между фотосферой и короной толщиной 7 8 тыс. км. Во время полных солнечных затмений наблюдается в виде яркого кольца вокруг Солнца, отличается значительной неоднородностью температуры (5 10 тыс. К),… … Большой Энциклопедический словарь

ХРОМОСФЕРА — ХРОМОСФЕРА, слой атмосферы Солнца, расположенный между ФОТОСФЕРОЙ и КОРОНОЙ. Толщина хромосферы около 10 000 км; она обычно невидима, потому что сквозь нее проходит свечение фотосферы. Хромосферу можно увидеть на короткое время в начале и в конце … Научно-технический энциклопедический словарь

ХРОМОСФЕРА — ХРОМОСФЕРА, хромосферы, мн. нет, жен. (от греч. chroma цвет и sphaira шар) (астр.). Наружный слой солнечной атмосферы, наблюдаемый во время затмений в виде красной каймы вокруг солнца. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова

хромосфера — сущ., кол во синонимов: 1 • слой (111) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов

хромосфера — ы; ж. [от греч. chrōma цвет, краска и sphaira шар] Астрон. Один из слоёв солнечной атмосферы, наблюдаемый во время полных затмений в виде яркой каймы вокруг Солнца. ◁ Хромосферный, ая, ое. Х ые вспышки. * * * хромосфера (от хромо. и сфера),… … Энциклопедический словарь

Хромосфера — внешняя оболочка Солнца, окружающая фотосферу. Из хромосферы исходят карминового цвета выступы (протуберанцы). Хромосфера наблюдается при полном затмении Солнца, в виде кольца около темного диска луны (в виде короны солнца). слой солнечной… … Астрономический словарь

хромосфера — chromosfera statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. chromosphere vok. Chromosphäre, f rus. хромосфера, f pranc. chromosphère, f … Fizikos terminų žodynas

Хромосфера — один из слоев атмосферы Солнца. См. Солнце … Большая советская энциклопедия

Этот снимок сделан в полосе пропускания кальциевого фильтра Ca II K-line — одной из спектральных линий кальция (см. Specific Emission line filters). Каждый химический элемент имеет свой собственный набор спектральных линий, на которых он излучает или поглощает при переходе своих электронов между энергетическими уровнями. В солнечной атмосфере имеется ионизированный кальций, и одна из его линий излучения — Ca II K-line или Ca-K — является одной из самых сильных и заметных в спектре хромосферы.

Астрофотографии, как правило, делаются монохромными для большей четкости изображения. Это фото раскрашено в фиолетовый цвет, как наиболее близкий к почти ультрафиолетовой полосе пропускания использованного фильтра (линия Ca II K — 393,3 нм, граница видимого диапазона обычно считается равной 380–400 нм).

Солнечная атмосфера традиционно подразделяется на три основных слоя — фотосферу, хромосферу и солнечную корону (внешний слой, в который в англоязычной литературе иногда включают также гелиосферу). Слои отличаются друг от друга по физическим характеристикам, но определить их четкие границы и даже договориться об их глубине довольно сложно. Например, толщину фотосферы — внутреннего и самого тонкого слоя, в котором формируется солнечное излучение, — указывают от 100 до 500 км, а хромосферы — от 10 до 15 тысяч км.

Схема строения Солнца. Слои атмосферы отличаются по своим физическим характеристикам. Например, средняя плотность фотосферы — 10 −9 г/см 3 , температура невысока — от 4,5 (в солнечных пятнах) до 10 тысяч К (кельвин), она непрозрачна, водород не ионизирован. Хромосфера же отличается меньшей плотностью — 10 −13 –10 −15 г/см 3 , ростом температуры к границе с короной, постепенной ионизацией водорода и гелия, прозрачностью. Рисунок со страницы Роскосмоса во ВКонтакте

Хромосфера представляет собой слой атмосферы, состоящий из разреженных водорода, гелия и небольшого количества других элементов — металлов (железа, кальция, магния и пр.), кремния, углерода и других, находящихся в газообразном состоянии. Ее плотность в среднем в 10 000 раз меньше плотности фотосферы. Низкая плотность делает хромосферу объектом, который невозможно увидеть, просто смотря на Солнце в телескоп. Из-за своей разреженности она практически прозрачна (за исключением линий излучения атомов элементов, входящих в ее состав) и обладает гораздо меньшей яркостью, чем фотосфера, создающая образ Солнца, и потому полностью затмевается ее светом.

Хромосфера видна как тонкая розовая полоса вокруг диска Луны во время солнечного затмения 2005 года. Фото © Miloslav Druckmuller с сайта zam.fme.vutbr.cz

Но есть способ отсечь свет фотосферы и немеханическим путем — применить оптический фильтр, пропускающий только свет, идущий из хромосферы. Например, кальциевый фильтр Ca-K. Это дает возможность увидеть портрет хромосферы, ее структуру и идущие в ней процессы. Этот способ основан на некоторых особенностях солнечного спектра (подробнее см. картинку дня Солнечный спектр).

Весь видимый нами свет Солнца излучается фотосферой: фотоны из солнечных недр до нас не доходят, а лежащие выше фотосферы атмосферные слои почти прозрачны и в ее свете незаметны. Видимый спектр излучения фотосферы сплошной, что легко увидеть, разложив солнечный луч в стеклянной призме (или в капле воды) и получив при этом радугу. Но его пересекает множество темных полос — это так называемые линии поглощения или, как называют линии поглощения Солнца, фраунгоферовы линии. На спектрограмме ниже можно увидеть линии поглощения однократно ионизированного кальция Ca II — это линии K и H на длинах волн 393,3 и 396,8 нм. То есть если взять оптический фильтр, который будет пропускать только свет с длиной волны строго 393,3 нм (напомним, это линия Ca II K-Line или просто Ca-K), то свет фотосферы будет уже не таким ярким — часть его будет поглощена кальцием, содержащимся в ней.

Что же удается увидеть на этом портрете? Хорошо видна так называемая хромосферная сетка — паутина из светлых (на этом фото — темных; напомним, что изображение инвертировано) извивающихся линий, образующих множество ячеек по всей поверхности. При спокойном Солнце (в отсутствие солнечной активности) большая часть хромосферы, видимой в Ca-K-фильтре, выглядит как такая яркая сетчатая картина ячеек неправильной формы. Их размер составляет около 30–35 тысяч км, а средняя продолжительность жизни составляет около 20 часов. Линии, образующие хромосферную сеть, примерно соответствуют границам ячеек супергрануляции.

На этом увеличенном фрагменте главного фото выделены границы нескольких ячеек хромосферной сетки. Справа, для сравнения, тот же фрагмент оставлен нетронутым

Увеличенный фрагмент главного фото с отмеченными флоккулами

Вокруг пятна находится яркое кольцо (bright ring). Кольца теплее, чем окружающая фотосфера, и простираются по крайней мере на один радиус солнечного пятна от полутени. На фото видны также крошечные пятна без развитой полутени — поры, развивающиеся внутри активной зоны. Они обычно относительно недолговечны, но могут развиться в полутень и стать полностью развитым пятном. Активные области (группы пятен) содержат от одного до полутора сотен пятен и могут существовать до 60 дней.

Увеличенный фрагмент главного фото с обозначенными порами, солнечными пятнами, тенью (umbra), полутенью (penumbra) и ярким кольцом (bright ring)

Некоторые тонкости спектра кальциевых линий позволяют получать картину с разных высот, из разных слоев хромосферы. Дело в том, что полоса пропускания кальциевого фильтра Ca-K, несмотря на ее малость и узость, подразделяется еще на три диапазона — K₁, K₂ и K₃, представляющих собой уширение полосы основного значения 3933,68 Å (ангстрем). Связано это с тем, что при определенных обстоятельствах полоса расширяется и на этом расширении имеет свои локальные пики и провалы.

Локальные минимумы, расположенные в половине ангстрема от основного значения 3933,68 Å, именуются K_1V — минимум со стороны фиолетовой (violet) части спектра, и K_1R — со стороны красной (red). Аналогично поименованы локальные максимумы K₂. Рисунок из книги H. M. Antia, A. Bhatnagar, P. Ulmschneider, 2003. Lectures on Solar Physics

Аналогичная картина наблюдается и в хромосфере. На высоте около 500 км над поверхностью фотосферы кальций дает широкую, но темную из-за невысокой температуры полосу. Так как температура хромосферы с высотой растет, полоса кальция на высотах, близких к 1000 км, становится яркой, оставаясь при этом широкой из-за высокой плотности (пики K₂). Разреженные пары кальция на высотах порядка 2000 км дают линейчатый спектр, который, будучи в силу разреженности менее интенсивным, выступает в роли спектра поглощения (минимум К₃).

На графике слева видно, с какой высоты поставляется информация в том или ином К-диапазоне. Внизу по оси абсцисс отложена высота над поверхностью фотосферы в километрах. Слева, на оси ординат, указана соответствующая этой высоте температура хромосферы. Линия Ca II K-line показывает весь диапазон высот, с которых она передает информацию. При этом выделены поддиапазоны: k₁ — район 500 км над уровнем фотосферы; k₂ — высоты, близкие к 1000–1500 км; k₃ — 2000 км. Изображение из статьи Observing the sun in Ca II K, основано на данных из статьи J. E. Vernazza et al., 1981. Structure of the solar chromosphere. Справа — фото электрической дуги из статьи G. E. Hale, F. Ellerman, 1904. Calcium and hydrogen floccule, в которой авторы и предложили разделение линии Ca-K на K₁–K₃ поддиапазоны

Таким образом, кальциевые фильтры позволяют не только рассмотреть портрет хромосферы, получая изображение в узких диапазонах ее непрозрачности, но и исследовать ее структуру на разной высоте.

Читайте также: