Протуберанцы — атмосферные выбросы на Солнце¶
Протубера́нцы — это массивные, яркие образования в атмосфере Солнца, выбрасываемые из хромосферы в корону на высоты в сотни тысяч километров. Представляют собой газовые структуры с температурой около 10 000 К, значительно меньшей, чем у окружающей короны (1–2 млн К), что и обеспечивает их видимость на фоне коронального излучения в линии Hα и в белом свете при полном солнечном затмении. Термин ввёл в 1868 году французский астроном Пьер Жансен, наблюдавший их во время затмения 18 августа 1868 года в Индии.
¶Этимология и история открытия
Название «протуберанц» происходит от латинского protuberantia — «возвышение, выпуклость». Пьер Жансен, наблюдая солнечную корону во время затмения, обратил внимание на розовые выступы вдоль лимба Солнца и первым применил спектроскоп для их исследования. В том же 1868 году английский астроном Джозеф Локьер, анализируя спектр этих образований, обнаружил неизвестную на тот момент спектральную линию на длине волны 587,49 нм, которую первоначально отнёс к новому элементу — гелию (от греческого helios — «Солнце»). Название элемента было предложено ещё до его обнаружения на Земле: гелий выделен из земных минералов лишь в 1895 году.
В 1869 году американские астрономы Чарльз Янг и Уильям Харган, наблюдая затмение 7 августа, обнаружили в спектре протуберанцев ещё одну неизвестную линию (530,3 нм), которую назвали «корональным железом». Позже выяснилось, что эта линия принадлежит сильно ионизированному железу Fe XIV, что стало одним из доказательств аномально высокой температуры солнечной короны.
¶Физическая природа
Протуберанцы состоят из относительно холодного (около 10 000 К) и плотного (в сотни раз плотнее окружающей короны) газа, преимущественно нейтрального водорода. Они удерживаются в солнечной атмосфере магнитными полями, возникающими над активными областями и в спокойных зонах. По строению и динамике выделяют три основных типа:
| Тип | Описание | Характерные размеры |
|---|---|---|
| Волосяные протуберанцы | Тонкие, вытянутые нити, прослеживающие силовые линии магнитного поля; наиболее распространённый тип | Высота до 100 000 км, толщина 1000–5000 км |
| Блуждающие (крупные) протуберанцы | Массивные, яркие структуры, удерживаемые замкнутыми силовыми линиями над активными областями | Высота до 500 000 км и более |
| Вспышечные протуберанцы | Резко возникающие выбросы, связанные с солнечными вспышками и выбросами корональной массы | Выброс массы до 10¹⁵ кг |
Общая масса крупного протуберанца может достигать 10¹³–10¹⁵ кг, а линейные скорости газа в нём составляют от десятков до нескольких сотен км/с. При нарушении магнитного равновесия протуберанц может стать частью выброса корональной массы (CME) — крупномасштабного выброса плазмы в межпланетное пространство.
¶Наблюдения
До появления спектроскопии протуберанцы наблюдались только при полных солнечных затмениях, когда Луна закрывает диск Солнца и открывает обзор на хромосферу и корону. С 1868 года Жансен и Локьер независимо друг от друга предложили метод наблюдения протуберанцев без затмений с помощью спектроскопа: наблюдение узкой спектральной линии Hα (656,28 нм) позволяет увидеть протуберанцы на фоне яркого солнечного диска. Этот принцип лежит в основе работы всех современных протуберанцев-скопов и коронарографов.
В СССР и России широкую известность получил Пулковский протуберанцев-скоп, введённый в строй в 1937 году на Пулковской обсерватории. Этот прибор позволил систематически вести наблюдения протуберанцев и хромосферных вспышек. В настоящее время наблюдения ведутся с помощью космических обсерваторий, таких как солнечные телескопы SDO (США), «Солнечная динамическая обсерватория», и российско-немецкий телескоп «Ресурс-К»/«Коронас-Фотон» (2009–2011).
¶Роль в солнечной активности
Протуберанцы являются одним из проявлений солнечной активности и тесно связаны с другими её формами: солнечными пятнами, вспышками и выбросами корональной массы. Их количество на солнечном диске меняется с 11-летним циклом солнечной активности, достигая максимума в годы солнечного максимума. Наблюдения за протуберанцами позволяют изучать структуру и динамику магнитного поля в солнечной атмосфере, а также процессы нагрева короны.
Выбросы протуберанцев в межпланетное пространство могут вызывать геомагнитные возмущения при попадании плазмы в магнитосферу Земли, что делает их изучение важным для прогнозирования космической погоды.
¶Протуберанцы у других звёзд
В 2010-х годах с помощью космического телескопа «Кеплер» были обнаружены звёзды с периодическими выбросами плазмы, аналогичными солнечным протуберанцам, но на несколько порядков более мощными. Эти объекты получили название «непериодические гигантские вспышки» или «стелларные протуберанцы» и наблюдаются у молодых звёзд типа UX Ориана.
¶Литература
- Северин Г. А. Протуберанцы. — Л.: Гидрометеоиздат, 1975.
- Занько Е. Г. Протуберанцы и вспышки. — Л.: Наука, 1987.
- Zirin H. Astrophysics of the Sun. — Cambridge University Press, 1988.