stringtranslate.com

Солнечный протуберанец

Солнечный протуберанец, видимый в истинном цвете во время полного солнечного затмения.

В физике Солнца протуберанец , иногда называемый нитью , [a] представляет собой большую плазменную и магнитную структуру поля, простирающуюся наружу от поверхности Солнца , часто в форме петли. Протуберанцы закреплены на поверхности Солнца в гораздо более яркой фотосфере и простираются наружу в солнечную корону . В то время как корона состоит из чрезвычайно горячей плазмы, протуберанцы содержат гораздо более холодную плазму, близкую по составу к хромосфере .

Протуберанцы формируются в течение примерно одного дня и могут сохраняться в короне в течение нескольких недель или месяцев, пролетая сотни тысяч километров в космосе. Некоторые протуберанцы могут вызывать выбросы корональной массы . Точный механизм образования протуберанцев является постоянной целью научных исследований.

Типичный протуберанец простирается на многие тысячи километров; самый большой из зарегистрированных протуберанцев имел длину более 800 000 км (500 000 миль) [2] , что примерно равно радиусу Солнца .

История

Первое подробное описание солнечного протуберанца было в Лаврентьевском кодексе XIV века , где описывалось солнечное затмение 1 мая 1185 года . Они были описаны как «пламяподобные языки горящих углей». [3] [4] [5]

Протуберанцы были впервые сфотографированы во время солнечного затмения 18 июля 1860 года Анджело Секки . Из этих фотографий впервые удалось определить высоту, излучательную способность и многие другие важные параметры. [6]

Во время солнечного затмения 18 августа 1868 года спектроскопы впервые смогли обнаружить наличие линий излучения протуберанцев. Обнаружение линии водорода подтвердило, что протуберанцы имеют газообразную природу. Пьер Жанссен также смог обнаружить линию излучения, соответствующую неизвестному в то время элементу, теперь известному как гелий . На следующий день Жанссен подтвердил свои измерения, записав линии излучения от теперь уже открытого Солнца, задача, которая никогда не выполнялась ранее. Используя его новые методы, астрономы смогли ежедневно изучать протуберанцы. [7]

Классификация

Изображение солнечного диска в оттенках серого H-альфа, на котором видны покоящиеся волокна (QF), промежуточные волокна (IF) и волокна активной области (ARF).

Исторически любая видимая деталь, выступающая над поверхностью Солнца, включая солнечные спикулы , корональные петли и некоторые выбросы корональной массы , считалась солнечным протуберанцем. Сегодня, благодаря лучшему пониманию разнообразия этих явлений, большинство из них классифицируются отдельно, и слово протуберанец в основном используется для обозначения более крупных и холодных деталей. [8]

В настоящее время используется ряд различных схем классификации протуберанцев. Одна из наиболее широко используемых и основных схем классифицирует протуберанцы на основе магнитной среды, в которой они сформировались. Существует три класса:

Активные области и спокойные протуберанцы также можно дифференцировать по их испускаемым спектрам . Спектры протуберанцев активных областей идентичны спектрам верхней хромосферы, имеющим сильные линии He II, но очень слабые линии ионизированных металлов. С другой стороны, спектры спокойных протуберанцев идентичны спектрам, измеренным на высоте 1500 км (930 миль) в хромосфере с сильными линиями H, He I и ионизированных металлов, но слабыми линиями He II. [13]

Морфология

Каналы нитей

Протуберанцы формируются в магнитных структурах, известных как каналы нитей , где они термически экранированы от окружающей короны и поддерживаются против гравитации. Эти каналы находятся в хромосфере и нижней короне над разделами между областями противоположной фотосферной магнитной полярности, известными как линии инверсии полярности (PIL). [b] Наличие канала нитей является необходимым условием для образования протуберанца, но канал нитей может существовать, не содержа протуберанца. Несколько протуберанцев могут образовываться и извергаться из одного канала нитей в течение жизни канала. Магнитное поле, составляющее канал нитей, преимущественно горизонтальное, направлено в одном направлении по обе стороны PIL (см. § Хиральность). [14] [15] [16]

Материал протуберанца не занимает всю ширину канала нити; туннелеобразная область, менее плотная, чем корона, известная как корональная полость , занимает объем между протуберанцем и лежащей выше магнитной аркадой. [7]

Шипы и зазубрины

Типичные протуберанцы имеют узкую структуру, ориентированную вдоль канала нити, известного как позвоночник. Позвоночник определяет верхнюю часть основного тела протуберанца и обычно имеет форму вертикального листа, который расходится к фотосфере на обоих концах. Многие протуберанцы также имеют более мелкие структуры, называемые зубцами, которые аналогичным образом расходятся от позвоночника к хромосфере и фотосфере. И шипы, и зубцы состоят из тонких нитей, которые отслеживают магнитное поле, подобно хромосферным фибриллам . [15]

Холодный материал протуберанца, из которого состоят шипы и зубцы — ядро ​​протуберанца — окружен областью перехода протуберанца в корону ( PCTR ), где существует крутой градиент температуры. PCTR отвечает за большую часть оптического излучения протуберанцев. [7]

Изображение H-альфа активной области филамента, показывающее шип, два зубца и хромосферные фибриллы, ориентированные параллельно PIL [14]

Вышележащие конструкции

Над каналами нитей лежат сводчатые магнитные аркады, которые могут простираться от 50 000 до 70 000 км (от 31 000 до 43 000 миль) в корону. Над этими аркадами замкнутое корональное магнитное поле может простираться радиально наружу, образуя то, что известно как шлемовидный стример . [17] Эти стримеры могут достигать солнечного радиуса или больше над поверхностью Солнца. [7]

Хиральность

Каналы нитей и их выступы, если они присутствуют, демонстрируют хиральность . При наблюдении со стороны канала нитей с положительной магнитной полярностью канал называется правосторонним, если горизонтальное магнитное поле ориентировано вправо, и левосторонним , если оно ориентировано влево. Правосторонние каналы чаще встречаются в северном полушарии Солнца, а левосторонние — в южном.

Горизонтально ориентированное магнитное поле заставляет хромосферные фибриллы вдоль канала нити располагаться почти параллельно PIL и антипараллельно друг другу на противоположных сторонах PIL. Направления, в которых ориентированы эти фибриллы, зависят от хиральности канала. На стороне PIL с положительной магнитной полярностью правосторонние каналы имеют фибриллы, которые текут вправо, и зубцы, которые направлены вправо, тогда как левосторонние каналы имеют фибриллы, которые текут влево, и зубцы, которые направлены влево. Кроме того, вышележащие магнитные аркады правосторонних каналов наклонены влево, а левосторонних каналов — вправо. [7]

Формирование

Точный механизм, который приводит к образованию солнечных протуберанцев, в настоящее время неизвестен. Модели должны быть способны объяснить формирование канала нити и его зависящую от полушария хиральность , а также происхождение плотной плазмы, которая составляет ядро ​​протуберанца. [7]

Извержение

Извержение солнечного протуберанца. Ультрафиолетовое изображение в ложных цветах.

Некоторые протуберанцы выбрасываются из Солнца в результате так называемого извержения протуберанца . Эти извержения могут иметь скорость от 600 км/с до более 1000 км/с. [1] По крайней мере 70% извержений протуберанцев связаны с выбросом коронального материала в солнечный ветер, известным как выброс корональной массы . [18]

Смотрите также

Пояснительные записки

  1. ^ При наблюдении на фоне космоса (вне лимба) их называют протуберанцами; при наблюдении на поверхности Солнца (на диске) их называют волокнами. [1]
  2. ^ Разделы между областями противоположной фотосферной магнитной полярности по-разному называются линиями инверсии полярности (PIL), границами переполюсовки (PRB) или нейтральными линиями .

Ссылки

  1. ^ ab "О волокнах и протуберанцах". solar.physics.montana.edu . Получено 2 января 2010 г. .
  2. ^ Аткинсон, Нэнси (6 августа 2012 г.). «Огромная солнечная нить тянется через Солнце». Universe Today . Получено 11 августа 2012 г.
  3. ^ "1185: Первое описание солнечных протуберанцев". Историческая хронология физики Солнца (0–1599) . Высокогорная обсерватория. 2008.
  4. ^ "1185: Первое описание солнечных протуберанцев" (PDF) . Великие моменты в истории солнечной физики . Монреальский университет. 2008. Архивировано из оригинала 2 апреля 2015 г. Получено 30 марта 2015 г.
  5. ^ Пуатевен, Патрик; Эдмондс, Джоанн (2003). "Solar Eclipse Newsletter" (PDF) . Получено 30 марта 2015 г.
  6. ^ Секки, Анджело (1870). Ле Солей, Часть 1. Париж: Готье-Виллар. п. 378.
  7. ^ abcdef Флакон, Жан-Клод; Энгвольд, Оддбьёрн (2015). Солнечные протуберанцы . Спрингер. ISBN 978-3-319-10415-7.
  8. ^ Флакон, Жан-Клод; Энгвольд, Оддбьёрн (2015). Солнечные протуберанцы. Чам Хейлберг, Нью-Йорк, Дордрехт, Лондон: Springer. стр. 33–37. дои : 10.1007/978-3-319-10416-4. ISBN 978-3-319-10416-4.
  9. ^ ab Mackay, DH; Karpen, JT ; Ballester, JL; Schmieder, B.; Aulanier, G. (апрель 2010 г.). "Физика солнечных протуберанцев: II – Магнитная структура и динамика". Space Science Reviews . 151 (4): 333–399. arXiv : 1001.1635 . Bibcode : 2010SSRv..151..333M. doi : 10.1007/s11214-010-9628-0. S2CID  118391089.
  10. ^ ab Menzel, Donald H.; Jones, F. Shirley (декабрь 1962 г.). «Активность солнечных протуберанцев, 1944–1954 гг.». Журнал Королевского астрономического общества Канады . 56 : 193. Bibcode : 1962JRASC..56..193M. Архивировано из оригинала 2 июня 2021 г.
  11. ^ ab Minarovjech, M.; Rybanský, M.; Rušin, V. (1998). «Время-широта протуберанца и распределение зеленой короны в течение цикла солнечной активности». Коллоквиум Международного астрономического союза . 167 : 484–487. doi : 10.1017/S0252921100048132 .
  12. ^ Энгволд, Оддбьёрн (1998). «Наблюдения за структурой и динамикой нитей». Коллоквиум Международного астрономического союза . 167 : 22–31. doi : 10.1017/S0252921100047229 .
  13. ^ Зирин, Гарольд; Тандберг-Ханссен, Эйнар (1960). «Физические условия в лимбовых вспышках и активных протуберанцах. IV. Сравнение активных и спокойных протуберанцев». The Astrophysical Journal . 131 : 717–724. Bibcode : 1960ApJ...131..717Z. doi : 10.1086/146884 .
  14. ^ ab Parenti, Susanna (2014). "Solar Prominences: Observations" (PDF) . Living Reviews in Solar Physics . 11 (1): 1. Bibcode :2014LRSP...11....1P. doi : 10.12942/lrsp-2014-1 . S2CID  122831380 . Получено 29 января 2022 г. .
  15. ^ ab Gibson, Sarah E. (декабрь 2018 г.). "Солнечные протуберанцы: теория и модели: конкретизация магнитного скелета" (PDF) . Living Reviews in Solar Physics . 15 (1): 7. Bibcode :2018LRSP...15....7G. doi :10.1007/s41116-018-0016-2. PMC 6390890 . PMID  30872983 . Получено 29 января 2022 г. . 
  16. ^ Гаизаускас, В. (1998). «Каналы волокон: основные ингредиенты для формирования волокон». Коллоквиум Международного астрономического союза . 167 : 257–264. doi : 10.1017/S0252921100047709 . ISSN  0252-9211. S2CID  124424544.
  17. ^ Guo, WP; Wu, ST (10 февраля 1998 г.). «Магнитогидродинамическое описание корональных шлемовых стримеров, содержащих полость». The Astrophysical Journal . 494 (1): 419–429. Bibcode :1998ApJ...494..419G. doi : 10.1086/305196 . S2CID  120452722.
  18. ^ Gopalswamy, N.; Shimojo, M.; Lu, W.; Yashiro, S.; Shibasaki, K.; Howard, RA (20 марта 2003 г.). «Извержения протуберанцев и выброс корональной массы: статистическое исследование с использованием микроволновых наблюдений». The Astrophysical Journal . 586 (1): 562–578. Bibcode :2003ApJ...586..562G. doi : 10.1086/367614 . S2CID  119654267.

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки