"Астрономия (базовый уровень)", Воронцов-Вельяминов Б.А., Страут Е.К.
Солнце — газовая звезда, и у неё нет твёрдой поверхности. Видимая граница звезды называется фотосферой, а выше расположены хромосфера и корона — разреженные слои атмосферы. Их изучают по излучению и спектральным линиям, а некоторые детали становятся заметны во время полного солнечного затмения или с помощью специальных приборов. В атмосфере происходят вспышки и возникают протуберанцы; эти явления связаны с магнитными полями Солнца.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Фотосфера — видимый слой Солнца, от которого приходит основная часть его видимого света. Она кажется поверхностью, потому что выше неё газ становится прозрачнее, а солнечный диск имеет заметную границу. На фотосфере наблюдают гранулы и тёмные пятна, связанные с движением и неоднородностью солнечного газа.
Хромосфера — слой атмосферы, расположенный над фотосферой. Её обнаруживают во время полного солнечного затмения или с помощью приборов, выделяющих определённые спектральные линии. Она выглядит как тонкая красноватая оболочка и имеет менее ровную структуру, чем фотосфера.
Корона — самая внешняя часть атмосферы Солнца, состоящая из очень разреженного газа. Её наблюдают во время полного затмения, когда Луна закрывает яркий солнечный диск, или с помощью специальных приборов. Корона простирается далеко от Солнца и видна как слабое сияние с лучами и дугами.
Протуберанец — крупное облако сравнительно холодного солнечного вещества, выступающее над фотосферой в атмосферу. На фоне диска оно может выглядеть тёмной нитью, а у края Солнца — яркой дугой или петлёй. Форма таких облаков связана с магнитными полями, которые направляют и удерживают вещество.
Фотосферу, хромосферу и корону считают слоями атмосферы, потому что это части газовой оболочки звезды, а не твёрдые поверхности. Они располагаются именно в таком порядке, если двигаться от видимой границы наружу: сначала фотосфера, затем хромосфера, а дальше корона. У каждого слоя свои температура, плотность и условия, поэтому он по-разному взаимодействует со светом.
Свет фотосферы образует почти непрерывный спектр: в нём представлены почти все цвета видимого диапазона. Когда этот свет проходит через более холодный газ над фотосферой, атомы поглощают из него свет определённых длин волн, и в спектре появляются тёмные линии. По положению и виду линий исследуют химический состав, температуру и движение вещества в атмосфере.
Хромосфера и корона светятся слабее фотосферы, поэтому при обычном наблюдении их свет заглушается ярким солнечным диском. Во время полного затмения Луна закрывает фотосферу, и внешние слои становятся различимы по краю диска. Подобный эффект получают и специальные приборы, которые ослабляют свет фотосферы или выделяют свет определённой длины волны.
Температура короны намного выше температуры фотосферы, хотя сама корона выглядит тусклой. Противоречия нет: температура характеризует среднюю энергию частиц, а количество света зависит ещё и от того, сколько частиц излучает в данном объёме. В короне газа чрезвычайно мало, поэтому её суммарное свечение слабое; высокая температура не означает автоматически большую яркость.
Активность атмосферы проявляется, в частности, в протуберанцах и вспышках. Протуберанец — облако сравнительно холодного вещества, которое магнитные поля удерживают над поверхностью; его очертания часто повторяют форму магнитных дуг. Вспышка — быстрое усиление излучения в области активных процессов на Солнце. Оба явления связаны с изменениями магнитных полей и помогают изучать активность звезды.
| Слой или явление | Расположение | Основные особенности | Как наблюдают |
|---|---|---|---|
| Фотосфера | Видимая граница Солнца | Яркий слой; видны гранулы и тёмные пятна | Через безопасные солнечные фильтры и специальные приборы |
| Хромосфера | Над фотосферой | Тонкий слой; заметны структуры в газе | Во время полного затмения или в спектральных линиях |
| Корона | Внешняя часть атмосферы | Очень разреженная и горячая; простирается далеко от Солнца | Во время полного затмения или специальными приборами |
| Протуберанцы и вспышки | В атмосфере, над фотосферой | Проявления активности, связанные с магнитными полями | Солнечными приборами, в том числе в отдельных спектральных линиях |
Читайте таблицу сверху вниз, чтобы проследить порядок слоёв от видимой границы Солнца к внешней атмосфере. Последняя строка описывает не отдельный слой, а явления, которые происходят в атмосфере. Сравнивая особенности и способы наблюдения, можно понять, почему разные части Солнца видны неодинаково.
Задача 1. При наблюдении Солнца обнаружен слой, который виден как его яркая поверхность. Определите, о каком слое идёт речь, и назовите ещё один наблюдаемый на нём признак.
Ответ: это фотосфера; на ней можно наблюдать тёмные пятна (или гранулы).
Задача 2. Во время полного солнечного затмения вокруг закрытого Луной диска Солнца видна слабая протяжённая оболочка. Назовите её и объясните, почему при обычном наблюдении она незаметна.
Ответ: это корона. При обычном наблюдении её слабый свет теряется на фоне ослепительно яркой фотосферы.
Задача 3. Температура короны значительно выше температуры фотосферы, но плотность вещества короны намного меньше. Объясните, почему это не противоречие и почему температура сама по себе не определяет яркость слоя.
Ответ: высокая температура короны совместима с её слабым свечением, потому что вещество там крайне разрежено. Температура сама по себе не определяет яркость.
Ошибка: называть фотосферу твёрдой поверхностью Солнца. Так говорят потому, что солнечный диск имеет чёткий видимый край, похожий на границу твёрдого тела. Проверьте себя: фотосфера — слой газа, от которого приходит свет, а не оболочка, по которой можно пройти.
Ошибка: считать корону холоднее фотосферы из-за её тусклого вида. Яркость путают с температурой, хотя на неё влияет и плотность излучающего вещества. Проверка простая: вспомните, что корона очень разрежена и при этом имеет гораздо более высокую температуру.
Ошибка: путать хромосферу с короной. Обе части атмосферы сложно увидеть рядом с яркой фотосферой, поэтому их могут воспринимать как один слой. Чтобы проверить ответ, проследите порядок наружу: над фотосферой находится хромосфера, а за ней — корона.
Ошибка: считать протуберанец отдельным небесным телом. Его необычная форма может создавать впечатление, будто это самостоятельный объект рядом с Солнцем. Но протуберанец состоит из солнечного вещества и находится в атмосфере; его очертания связаны с магнитными полями.
Для изучения атмосферы Солнца нужно знать, что Солнце — звезда, и понимать, что излучение несёт сведения о свойствах вещества. Свет не только показывает расположение слоёв, но и позволяет исследовать процессы, которые нельзя наблюдать непосредственно.
Здесь применяется спектральный анализ: спектральные линии помогают выяснять состав, температуру и движение газа. Изменения линий дают информацию о состоянии солнечной атмосферы даже тогда, когда отдельный слой трудно увидеть как изображение.
Знание слоёв и их активности пригодится при изучении магнитных полей Солнца и влияния солнечных явлений на Землю. Протуберанцы и вспышки показывают, что атмосфера звезды постоянно меняется, а её процессы могут иметь последствия далеко за пределами Солнца.
Почему фотосферу называют поверхностью Солнца, если она не твёрдая?
Фотосфера — слой газа, от которого к нам приходит основная часть видимого света Солнца. На фоне более тусклых внешних слоёв она выглядит как чёткая яркая граница диска, поэтому её называют видимой поверхностью.
Почему корону лучше всего видно во время полного солнечного затмения?
Корона светится намного слабее фотосферы и обычно теряется в её ярком свете. Во время полного затмения Луна закрывает фотосферу, и слабое свечение короны становится заметным вокруг солнечного диска.
Как может быть, что корона горячее фотосферы, но светит слабее?
Температура показывает, насколько энергично движутся частицы, а яркость зависит также от количества излучающего вещества. Корона очень разрежена, поэтому даже при высокой температуре её свечение слабее фотосферного.
Чем хромосфера отличается от короны?
Хромосфера лежит непосредственно над фотосферой, а корона — дальше от неё и является самым внешним слоем атмосферы. Хромосферу наблюдают, в частности, в спектральных линиях и во время полного затмения; корона выглядит как разреженная протяжённая оболочка.
Что такое протуберанец и связан ли он с солнечной активностью?
Протуберанец — крупное облако сравнительно холодного солнечного вещества, выступающее над поверхностью Солнца. Он удерживается и принимает характерную форму под действием магнитных полей, поэтому относится к проявлениям солнечной активности.
Атмосфера Солнца
