какие метеорологические явления вызывает активность солнца на земле
Важнейшие проявления Солнечной активности. Их связь с географическими явлениями
Основными проявлениями солнечной активности, воздействующими на землю, являются солнечные пятна, солнечный ветер, протуберанцы.Солнечные пятна являются активным источником электромагнитного излучения, вызывающего так называемые «магнитные бури». Эти «магнитные бури» влияют на теле- и радиосвязь, вызывают мощные полярные сияния.
Солнце излучает следующие виды излучения: ультрафиолетовое, рентгеновское, инфракрасное и космические лучи (электроны, протоны, нейтроны и тяжёлые частицы адроны). Эти излучения почти целиком задерживаются атмосферой Земли. Вот почему следует сохранять атмосферу Земли в нормальном состоянии. Периодически появляющиеся озоновые дыры пропускают излучение Солнца, которое достигает земной поверхности и пагубно влияет на органическую жизнь на Земле.
Солнечная активность проявляется через каждые 11 лет. Последний максимум солнечной активности был в 2013 году. Максимум солнечной активности означает наибольшее количество пятен, излучения и протуберанцев. Давно установлено, что изменение солнечной активности Солнце влияет на следующие факторы:
* эпидемиологическую обстановку на Земле;
* количество разного рода стихийных бедствий (тайфуны, землетрясения, наводнения и т. д.);
* на количество автомобильных и железнодорожных аварий.
Максимум всего этого приходится на годы активного Солнца. Как установил учёный Чижевский, активное Солнце влияет на самочувствие человека. С тех пор составляются периодические прогнозы самочувствия человека.
3.Оборудование: психрометр, психрометрическая таблица. Определение влажности воздуха, согласно измерениям.
Солнечная активность
Солнце нельзя считать полностью стабильной звездой, оно постоянно меняет силу излучения, тем самым проявляется солнечная активность. Причины этой активности находятся в глубинах нашей звезды и определяются совокупностью нестационарных процессов, которые возникают и развиваются в глубинных областях звезды.
Солнечные пятна
Те области фотосферы, где выходят сильные, в несколько тысяч гауссов, магнитные поля, и являются солнечными пятнами. Они выделяются потемнениями на общем фоне поверхности. Это вызвано тем, что магнитное поле подавляет конвективные движения вещества, поэтому снижается поток переноса тепловых энергий. В 1947 году зафиксирована самая большая группа солнечных пятен. Её максимальная площадь составила около 18 млрд. км², что больше размеров нашей планеты в 100 раз. Самая долговременная группа просуществовала в 1947 году 7 месяцев.
Солнечные вспышки
Так называется процесс выделения энергии в солнечной атмосфере. Он имеет взрывной характер. Вспышки затрагивают все слои атмосферы. Они бывают и в фотосфере, и в хроносфере, и в солнечной короне. За несколько минут вспышки высвобождается энергия в миллиарды мегатонн, если исчислять её в тротиловом эквиваленте. Выделенная энергия – это электромагнитное и корпускулярное излучения. Они превращаются в потоки, называемые солнечным ветром. Это очень ионизированные частицы, мчащиеся со скоростями 300-1200 км/с. До Земли они добираются за двое-трое суток.
Корональные выбросы
Из солнечной короны происходит выброс вещества посредством энергии, накопленной в активных областях звезды. Выброс состоит из плазмы, содержащей электроны и протоны с незначительным количеством кислорода и гелия. Внешне выброс выглядит, как гигантская петля. Её основания – одно или оба – сцеплены с солнечной атмосферой. Высокое магнитное поле при этом представляется скрученными в жгут силовыми линиями.
Протуберанцы
Магнитное поле Солнца поднимает и удерживает над поверхностью более плотные и холодные (по отношению к короне) слои вещества. Это и есть протуберанец. При наблюдении они выглядят, как волокнистые или клочковатые структуры, или же постоянно движущиеся сгустки плазмы.
Влияние на Землю
Активность Солнца несомненно влияет и на нашу планету, и на её биосферу. Фактически, наша звезда определяет характер и ритм жизни планеты. Без неё существование Земли и жизни на ней невозможно, но оно же и главная опасность для них.
Воздействие на человека
Но красоту полярных сияний дополняют магнитные бури, воздействующие на работу некоторых приборов, да и на организм человека. Ученый А.Л. Чижевский Чижевский, Александр Леонидович советский учёный, биофизик, философ, поэт, художник. ещё в 20-х годах понял, что солнечная активность влияет на возникновение заболеваний. Особенно явно это проявляется в сердечно-сосудистых заболеваниях. Эпидемии, поражавшие человечество в разные века, тоже укладываются в теорию учёного. Чижевским была составлена хронология эпидемий чумы с середины пятого века до конца девятнадцатого. Вспышки смертельной болезни пришлись на пики солнечной активности.
Учёные из Японии установили, что вспышки на Солнце могут изменить количество лейкоцитов в крови. Более того, с конца XIX по вторую половину ХХ веков среднее количество лейкоцитов уменьшилось в три раза. Это полностью совпало с интенсивностью солнечной активности. Магнитные бури, рождаемые взрывами солнечной активности, приводят к сбоям механизма свёртывания крови. Нервные заболевания учащаются и обостряются. Человек быстрее утомляется, а количество дорожных происшествий увеличивается. Это происходит из-за влияния магнитных бурь на биоритмы мозга человека.
Изучение солнечной активности привело к созданию новых наук: гелиобиологии и солнечно-земной физики. Они призваны исследовать взаимную связь земной жизни и климата с активными солнечными проявлениями, потому что солнечная активность – главный стимулятор жизненных процессов.
Воздействие на природу
Животный и растительный миры тоже зависимы от солнечной активности. Именно в их высшие значения саранча собирается в полчища, а рыбы увеличивают свою численность. Даже популяции соболей, когда активность Солнца на пике, растут.
Всплески солнечной активности вполне способны отрицательно повлиять на функционирование систем связи, линий электропередач. Нарушаются системы навигации авиационных и космических объектов, возникают вихревые токи в трансформаторах и проводниках.
Погодные катаклизмы на Земле и активность на Солнце
22 июля 2009 года произошло солнечное затмение, полную фазу которого можно будет наблюдать в Индии, Непале, Бутане, Китае, Японии. Частные фазы затмения будут видны в Казахстане и России.
У этого затмения самая длинная в XXI веке по продолжительности максимальная фаза, длительность которой была 6 минут и 39 секунд.
Солнце в текущем году привлекало внимание не только ученых, но и широкой публики, подогреваемыми «сенсационными» заявлениями о «затухании пятнообразовательного процесса». Появление солнечных пятен и солнечных вспышек есть проявление так называемой «солнечной активности», связанной с процессами в приповерхностных слоях нашей родной звезды.
Солнечная активность – это комплекс сложных и грандиозных физических процессов, происходящих на нашей материнской звезде. Замечаемым иногда с Земли невооруженным взглядом проявлением этой активности являются темные пятна на видимой поверхности Светила. Температура поверхности Солнца (фотосферы) составляет 6000 градусов. Солнечные пятна – это области, в которых температура понижена из-за сложного взаимодействия исходящих из глубин звезды потоков плазмы с магнитными полями. Диаметры пятен могут в десятки раз превышать диаметр нашей планеты. Именно вблизи пятен во время усиления солнечной активности происходят грандиозные взрывы, при которых в межпланетное пространство выбрасывается солнечное вещество. Достигая нашей планеты солнечные корпускулярные потоки взаимодействуют с геомагнитным полем, вызывая магнитные бури.
Солнечная активность меняется от эпохи своего минимуму до эпохи максимума с периодом около 11 лет. Сейчас Солнце находится в минимуме своей активности. Новый цикл начнется в следующем году и по прогнозам будет очень мощным.
Как влияют взрывы на Солнце на нашу планету?
Хорошо известно, что когда мощный поток солнечной плазмы, сталкивающейся с магнитосферой Земли, вызывает возмущения магнитного поля планеты, нарушается работа радиопередатчиков и электрических сетей.
Влияние солнечной активности на погодные явления не так очевидно, да и механизм этого влияния нельзя считать общепризнанным.
Но когда на солнечном диске пугающе чернеют пятна и в это же время горят леса и болота, и дикий зверь бежит из леса, и угрожает всем засуха и мор, когда реки выходят из берегов, затопляя села и города, то не может человек усомниться в подчиненности погоды солнечным знамениям. Однако отдельные, подмеченные с давних времен всеми племенами Земли связи погодных катаклизмов с пятнами и взрывами на Солнце – еще не закон природы. Проблема зависимости метеорологических явлений от солнечной активности – проблема классическая, занимающая умы ученых мужей уже много веков.
Еще в 70-х годах прошлого столетия было признано академической наукой, что «исследования, проводимые в течение нескольких десятилетий в СССР и за рубежом, позволяют считать доказанным наличие существенного влияния солнечной активности и других космическо-геофизических факторов на атмосферные процессы». Однако инертность советской науки была высока, и не хватало материальных средств, чтобы от теоретической констатации перейти к развернутым практическим работам.
Как было сказано, еще задолго до новых времён люди заметили существование связей между процессами на Солнце и земной погодой.
Необычайно жестокая засуха охватила Великое княжество Московское летом 1371 года от Рождества Христова. Небо было застлано дымом лесных пожаров, горели торфяные болота. На тусклое Солнце можно было смотреть без опасения быть ослепленным. Никоновская летопись о том 6879-ом лете от Сотворения мира повествует в следующих выражениях: «Того же лета бысть знамение в солнце, места чърны по солнцу аки гвозди. Сухмень же бысть тогда велика, и зной и жар мног, яко устрашитися и въстрепетати людем; реки много пересохша, и озера, и болота; а лесы и боры горяху, и болота высхши горяху, и земля горяще; и бысть страх и трепет на всех человецех» (транскрипция общепринятая).
Далее следуют такое описание случившегося бедствия: « …и мгла велика была, яко за едину сажень пред собой не видети; и мнози человечи лицем ударяхуся, расшедшеси в лице друг друга, а птицы по воздуху не видяху летати, но падаху с воздуха на землю, овин о главы человеков ударяхуся; тако же и звери, не видяще, по селам ходяху, и по градам, смещающеся с человеки, медведи, волцы, лисицы и прочая звери».
И в лето 1972 года н.э., поднимаясь по железным самодвижущимся лестницам из заполненных светом ярких ламп и чистым прохладным воздухом подземных мраморных хором на свет Божий, москвичи и гости столицы попадали в пропахшую дымом горящих лесов и торфяных болот атмосферу столицы Советского Союза, автомобили двигались днем с зажженными фарами, высотные здания Москвы которые и ночами видны со всех точек города, оказались скрытыми в опустившейся на город дымной мгле, а ученые-метеорологи вспоминали строки из цитированной выше летописи. Дети и взрослые с помощью закопченных стекол наблюдали на солнечной поверхности пятна – аки шляпки больших, выкованных в кузнице железных гвоздей. В газетах писали о взрывах на Солнце, а в народе поговаривали, что от Солнца оторвался кусок и полетел в сторону Земли. Это лето 1972 года было ненормальным не только на европейской территории Советского Союза. Очень сильная засуха произошла в Восточной Европе. В Северной Америке в то же время стояла необычайно холодная погода. Страны Юго-Восточной Азии сильно страдали от дождей и наводнений, тайфуны с милыми женскими именами причиняли большие бедствия. Государства по всей планете подсчитывали убытки от стихийных бедствий.
И вновь летом 2002 года Москва погрузилась в дым лесных и торфяных пожарищ, и опять находясь в центре столицы нельзя было увидеть шпили высотных домов. А на экранах перегревающихся от тридцатиградусной жары цветных телевизоров по крайней мере полдюжины каналов демонстрировали вихри солнечной плазмы, взрывы, происшедшие на нашем Светиле в эти дни.
Тысячи европейцев умерли летом 2002 года от жары.
Случайны ли совпадения эпохи погодных катаклизмов с эпохой высокой солнечной активности?
Планета наша находится очень близко от своей материнской звезды. В 1949 году американский ученый С. Чепмен показал, что солнечная корона простирается до земной орбиты, что Земля погружена в горячий корональный газ, очень, к счастью, разряженный, но насыщенный упоминавшимися пульсирующими магнитными полями. И при усилении интенсивности физических процессов на нашей звезде солнечные корпускулы вместе с вмороженными в них магнитными полями оказывают на нашу планету не меньшее воздействие, чем солнечные лучи, несущие свет и тепло.
Для демонстрации того, что планета Земля находится в сфере воздействия не только солнечного тепла и света, но и исторгаемых звездой горячих корпускул и магнитных полей, представим себе модель, весьма приблизительную, но дающую общее представление о ситуации. Известно, что Земля удалена от Светила на сто солнечных диаметров. Представьте себе, что в жаровне диаметром в один метр разожжен костер из сухих дров. Температура горящих дров около 300 градусов Цельсия. Какое наше удаление от этого костра будет эквивалентно удалению Земли от Солнца? Температура поверхности Солнца 6000 градусов, то есть в двадцать раз жарче пламени костра. Значит чтобы смоделировать систему Солнце — Земля при диаметре кострища в один метр и с учетом отношения температур мы должны находиться от него в пяти метрах. На таком расстоянии, как легко представить, мы будем подвержены как световому и тепловому воздействию горящих дров, так и сильному воздействию дыма и запахов, не говоря уже о летящих искрах. И еще вопрос, что сильнее повлияет на наше самочувствие — тепло и свет или дым и другие продукты горения. Наша одежда и предметы, находящиеся в наших руках, впитают в себя отнюдь не свет и тепло, а дым и копоть. Так и Солнце воздействует на нас помимо света еще и своими неэлектромагнитными выбросами.
Впервые о влиянии солнечной активности на погоду писал Батиста Баллиани в своих письмах к Галилео Галилею в начале XVII века. Однако в строгом научном аспекте проблема «Солнце — погода» начала свое существование с работ Гершеля, Араго и Готье в начале XIX века. И только в десятилетие с 1915 по 1924 год появились труды англичанина Дж. Уокера и российских ученых Е. Федорова и В. Визе, которые дали синоптикам некоторые возможности для использования данных о солнечной активности в составлении прогнозов. Однако особо значительных успехов в прогнозировании все равно достигнуто не было. Погодные катаклизмы 1972 года заставили научное сообщество основательно заняться проблемой влияния физических процессов, происходящих на Солнце, на земную погоду.
Одним из многообещающих путей, могущих привести к разрешению этой проблемы, является изучение эффекта роста естественной радиоактивности атмосферы при геомагнитных бурях, сопровождающих солнечные взрывы. Такой рост происходит в результате многократного магнитострикционного сжатия горных пород в поле геомагнитных бурь, в результате чего из гранитов и базальтов и других пород выжимается радиоактивный газ радон – как вода из губки. Проведенные в лабораторных условиях эксперименты подтвердили, что выделяющийся в этом процессе радон может привести к тому, что радиоактивность атмосферы до высот в несколько километров может увеличиваться в несколько раз.
Но какова дальнейшая роль радона? Дело в том, что радон в воздушной среде является главным источником электрических частиц в ней — аэроионов. Роль же атмосферных ионов в формировании погоды, по-видимому, весьма значительна, если не определяющая. По предположению специалистов в тех слоях атмосферы, в которых возникают облака и формируются циклоны и антициклоны, изменение электрического состояния более чем на десять процентов должно приводить к заметным изменениям погоды. А при магнитных бурях концентрация аэроионов увеличивается не на десять процентов, а во много раз! И в процессах атмосферного электричества они становятся теми центрами, на которых происходит конденсация паров воды, образующих облака.
При конденсации водяных паров выделяется тепло, тяжелая воздушная масса нагревается и начинает всплывать вверх. Подъем воздушных масс характерен для циклонов. Чем ближе к земной поверхности началась конденсация, тем больше масса всплывшего воздуха и тем больше мощность родившегося циклона.
Действительно, американские ученые В. Робертс и Р.Олсон рассмотрели множество циклонов, возникающих до и после магнитных возмущений, и выяснили, что циклоны, рождающиеся после взрывов на Солнце, намного мощнее и существуют дольше.
Представьте себе, что из камней острова Исландия при магнитной буре интенсивно выделяется радон. Над островом возникает облачный слой, который тем толще и выше, чем сильнее были магнитные возмущения. Вокруг острова вода, над водой нет радона, там атмосфера спокойная, давление стабильно. На острове же буйствуют вертикальные воздушные потоки, облака всплывают все выше, закручиваются спиралью. Затем под воздействием известных сил, порождаемых земным вращением, образовавшийся над Исландией атмосферный вихрь срывается с места и устремляется к берегам Европы.
А вот над островом Кипр, где скалы в большинстве своем из гипса и известняка, мощные циклоны не возникают, ибо гипс и известняк бедны радоном. Такие же острова, как Исландия, сложены из изверженных пород, содержание радона в которых велико
Погода – один из важнейших факторов, существенным образом влияющих на общественную жизнь. От погоды зависит уровень производства продуктов питания и сырья для промышленности, безопасность наземного и воздушного транспорта, само существование людей. Экономика целых стран может испытывать коренную ломку при погодных катаклизмах. Задача улучшения прогнозов циклонов и антициклонов и их последствий – одна из важнейших задач человечества.
Солнечная активность. Влияние на Землю и другие планеты.
Пятна и солнечные вспышки – это проявления активности Солнца. Во внешних областях, хромосфере и короне им соответствуют выбросы вещества, называемые протуберанцами. Они образуют причудливые хвосты и арки во время максимумов солнечной активности. Все эти явления связаны со взаимодействием солнечной плазмы (т.к. в результате высоких температур вещество солнца ионизируется и состоит из заряженных частиц) и солнечного магнитного поля, которое старается удержать плазму «сетью» магнитных силовых линий, так как магнитное поле «вмораживается» в заряженное вещество. Однако постепенно конвекция разрушает структуру магнитного поля, и вещество местами прорывается «на волю», образуя петли в магнитных линиях (см. рис). В фотосфере эти петли препятствуют выносу горячего вещества на поверхность и видны как холодные пятна, а выше – как вспышки и протуберанцы.
Со временем, подсчитывая количество солнечных пятен в разное время, астрономы выявили 11-летнюю периодичность этих процессов.
Для подсчета солнечных пятен используют числа Вольфа.
В середине цикла наблюдается наибольшее количество пятен и вспышек.
Через 11 лет полярность магнитного поля меняется на противоположную, и цикл солнечной активности завершается.
Солнце сейчас (6 июля 2009 года)
Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов
«Жизнь со звездой» — часть 1: солнечная активность
В первой части статьи — я опишу явления солнечной активности, которые лежат в основе «космической погоды», а для этого, в свою очередь — нам потребуется углубиться в строение Солнца, выглядящее следующим образом:
Солнечное ядро — занимает зону от центра до 0,25 радиуса Солнца. Здесь находится зона с максимальной температурой (порядка 15 млн K), давлением (порядка 250 млрд атмосфер), и плотностью (достигающей 150 г/см 3 ). Так как скорость термоядерных реакций сильно зависит от температуры — основная часть выделения энергии в Солнце, происходит именно в этой области. Однако даже при таких показателях — скорость термоядерных реакций весьма не велика (порядка 275 Ватт/м 3 ), поэтому термоядерные реакторы, типа ITER – требуют на порядок больших температур, чтобы иметь разумные показатели по соотношению объём/мощность.
Зона лучистого переноса — простирается от глубины в 0,25, до примерно 0,7 радиуса Солнца. Названа она так — потому-что основным способом переноса энергии в ней является последовательное излучение и поглощение фотонов. Это довольно спокойная зона, в которой основным видом движения является вращательное: Солнце делает примерно один оборот за 25,6 дней по линии экватора (для наблюдателя на Земле, с учётом нашего вращения вокруг Солнца — выходит примерно 28 дней), и за 33,5 дня на уровне полюсов. Лучистая зона, в данном случае — имеет примерно усреднённую (между этих двух) скорость.
Тахоклин — переходная область, находящаяся между лучистой и конвективной зонами, его толщина составляет примерно 0,04 радиуса Солнца. В данной области происходит переход от лучистого (спокойного) переноса тепла к конвективному (турбулентному), и от «твердотельного вращения» (когда слои вращаются с равномерной частотой) — к дифференциальному (различающемуся в полярных, и экваториальных областях).
Причины такого перехода следующие: на границе около 0,7 радиуса Солнца — постепенное падение температуры и давления солнечных слоёв приводит к тому, что физические условия уже не позволяют поддерживать атомы плазмы без электронов (однократно ионизованными — атомы водорода, и двукратно — гелия). Соответственно начинает действовать фотоэффект, и вещество перестаёт быть прозрачным. Лучистый перенос теряет свою эффективность, и конвективный перенос тепла выходит на первое место.
Объяснение источника второго эффекта является значительно более комплексной задачей, и её решение долго не давалось учёным. Но в 2013 году с помощью данных «Обсерватории солнечной динамики» была также показана связь между конвективным движением на Солнце (носящим на мелких масштабах — хаотический характер) и устойчивым, дифференциальным вращением Солнца:
Ключевыми факторами, в понимании процессов происходящих на Солнце являются следующие:
1) Источником энергии для возникновения всех процессов, регистрируемых нами на Солнце является турбулентная конвекция (а уже её источником — является градиент температуры между солнечным ядром, в котором протекают термоядерные реакции, и поверхностью Солнца через которое происходит излучение этой энергии).
2) Практически всё вещество на Солнце (за исключением определённой доли водорода в фотосфере) находится в состоянии плазмы. По этой причине перенос энергии происходит за счёт кинетической энергии конвективных потоков, и за счёт электромагнитного поля. При этом энергия может свободно переходить из одного вида, в другое (движение плазмы может генерировать магнитное поле, а в другом случае — магнитное поле может разгонять потоки плазмы).
Конвективная зона — зона, располагающаяся на расстоянии около 0,7 радиуса, и непосредственно до самой видимой поверхности. За неимением других возможностей перенос тепла с этого уровня начинает происходить за счёт перемешивания слоёв (то есть конвекции, отчего, собственно, данная зона и была так названа). Именно эта зона ответственна за все явления, которые принято называть «солнечная активность».
Основная структура конвективной зоны (и видимой «поверхности» Солнца) — состоит из гранул (типичным диаметром в 1000 км, и временем существования от 8 до 20 минут), и супергранул (размерами в 30 тыс. км, и временем жизни — около суток). Гранулярная структура — состоит из светлых областей (где вещество поднимается из глубин Солнца) и тёмных промежутков между ними (где вещество соответственно опускается). Вертикальная скорость движения вещества составляет 1-2 км/с, а глубина гранул — составляет сотни и тысячи километров.
Солнечные пятна — это области, в которых сильные магнитное поля препятствует конвективному движению вещества. Не смотря на название — «пятнами» их можно назвать с большой натяжкой: температура внутри них составляет 3000-4500 K. А видимая их чернота объясняется температурой окружающего вещества (составляющая в среднем 5780 K), и соответственно значительно меньшим излучением света «пятнами» на внешнем фоне. Практически с начала систематических наблюдений за пятнами на Солнце в 1749 году — они стали основным доказательством существования 11-летнего цикла солнечной активности (поэтому нулевым циклом, от которого сейчас ведётся отсчёт был выбран тот, который шёл в тот момент — он начался 1745 году):
Если быть более точными — цикл имеет усреднённую длительность около 11,2 лет, и меняется в интервале от 7 до 17 лет (при этом чем короче цикл — тем большую силу он имеет). Стадия роста в цикле занимает меньший период времени (4,6 года, против 6,7 лет — в среднем у стадии спада). В начале цикла пятна появляются на широтах порядка ±35-40°, затем смещаются к области ±15° в период максимума, а к концу цикла — большинство из них встречается на широтах ±5-8° (так называемый закон Шпёрера): 
Такая цикличность в поведении и числе пятен — связана с 11-летним циклом по смене магнитных полюсов Солнца (при этом полный цикл по смене полярности север/юг — занимает соответственно 22 года). Однако этот 22-х летний период (цикл Хейла) — не получил широкой известности, так как кроме смены полярности, он себя никак практически не проявляет.
Наличие статистики за 400+ лет позволило предположить о наличие векового цикла солнечной активности (так называемого цикла Гляйсберга — длящегося в интервале 70-100 лет, со среднем значением в 87 лет). Но по настоящему доказать его наличие — удалось только с появлением радиоуглеродного анализа: дело в том, что в периоды солнечного максимума солнечный ветер становится плотнее, а гелиосфера Солнца немного расширяется (на этом основывалась череда сообщений о выходе Вояджера-1 за пределы Солнечной системы: 1, 2, 3, 4), при этом поток галактических космических лучей — сокращается, а вместе с ним сокращается выработка радиоактивного углерода-14 в верхних слоях атмосферы. Следы этих изменений за прошедшие 11 тысяч лет — находят в ледяных кернах и годичных кольцах деревьев:
Солнечные пятна часто образуются группами, при этом ведущее пятно — имеет ту же полярность, что и текущая полярность данного полушария, а заднее — противоположную. Группа пятен может существовать от нескольких часов, до нескольких месяцев (на этом основывается долгосрочный, 27-дневный прогноз — когда пятна, сделавшие один оборот, вернутся в то же положение, что и сейчас).
Солнечные факелы — являются своеобразными «пятнами на оборот»: в данном случае магнитное поле выступает усилителем конвекции, которая в свою очередь — поднимает температуру и светимость «поверхности» Солнца.
Протуберанцы — образования причудливой формы, в стабильном состоянии напоминающие половинку тора, опирающуюся на «поверхность» Солнца:
Такой формой они обязаны магнитному полю, которое является их источником: поток вещества, двигающийся по магнитным линиям — в начале поднимается из глубин Солнца, затем описывает дугу, и падает обратно на Солнце. Такие фонтаны вещества — могут существовать вплоть до месяцев. В них может заключаться огромная энергия, которая может выделяться в двух физических явлениях, о которых речь пойдёт ниже.
Солнце, крупный протуберанец и Юпитер с Землёй — в масштабе
Солнечные вспышки — гигантские выбросы энергии (самый крупный из которых — описан в начале данной статьи). В ходе типичной вспышки может выделяться энергия порядка 10 20 Дж (около 10 гигатонн в тротиловом эквиваленте), в крупных — порядка 10 25 Дж (около 1 млрд мегатонн). Их источником являются пересоединение магнитных полей на Солнце (когда два магнитных «кольца» соприкасаются между собой, и резко меняют свою структуру):
Точные доказательства такого процесса — были получены совсем недавно. В ходе солнечной вспышки энергия выделяется во всём спектре электромагнитного излучения, большая часть — излучается в жёстком ультрафиолете, а также рентгеновских и гамма-лучах (это связано с тем, что магнитные поля в процессе пересоединения разогревают плазму до десятков миллионов градусов). Только небольшая часть энергии выделяется в видимом диапазоне света, поэтому в обычной ситуации — они не видны. Но в случае с Кэррингтонским событием — вспышку можно было наблюдать даже невооружённым глазом.
Вспышки по интенсивности делят на пять классов: A, B, C, M, X. Каждый последующий класс — мощнее предыдущего в десять раз. Каждый класс разбивается на линейную шкалу от 1.0 до 9.9, у класса X — нет верхней границы: на данный момент самая мощная вспышка, зафиксированная с 1957 года (когда начались внеатмосферные наблюдения, и полную мощность по всему спектру излучения — стало возможно установить) — произошла 4 ноября 2003, и по уточнённым данным — имела класс X45.
Фактически являясь продолжением конвективной зоны — фотосфера является видимым (для нас) отражением тех явлений и той структуры, которая существует в конвективной зоне (которая описана выше).
Хромосфера — это слой около 10 тыс. км толщиной, располагаемый между фотосферой и короной. Здесь резко начинает падать давление, а температура — снова начинает расти:
В связи с тем, что давление в этом слое очень низкое — его светимость (несмотря на рост температуры) в сотни раз меньше, чем у фотосферы. По этой причине, впервые оно было открыто благодаря лунным затмениям (когда свет от фотосферы не мешал наблюдению данного слоя). Именно в этой области Солнца — впервые был обнаружен гелий.
Хромосфера в основном, состоит из спикул — объектов продолговатой формы, имеющих несколько тысяч километров в диаметре, и около тысячи в глубину:
Поднимаясь из фотосферы — они переносят вещество в верхние слои Солнца. Другой составляющей хромосферы — являются фибриллы. Они представляют собой вертикальные петли вещества, увлекаемые магнитным полем (по типу протуберанцев).
Корона — начинается от видимого радиуса Солнца, и простирается на 10-20 его диаметров. Состоит из весьма разреженного, и неравномерно распределённого вещества, с температурой превышающей миллион кельвин.
Источником столь большой температуры короны, по последним данным — служат хромосферные спикулы, которые подпитывают её высокоэнергетическими частицами. Структура короны сильно зависит от периода солнечной активности: во время максимумов — она имеет сферическую форму, во время минимумов — вытянутую по направлению экватора:
Солнечный ветер — это поток сильно разреженного солнечного вещества, с температурой близкой к корональной, движущийся с высокой скоростью (на орбите Земли — его скорость составляет 300-400 км\с):
П.С. Во второй части статьи — об космической погоде, аппаратах исследующих Солнце и службах, следящих за его состоянием.