Необычные снимки Солнца

Автор: admin   
октября 18,
2011

Solar Dynamics Observatory

NASA (National Aeronautics and Space Administration — Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства, НАСА) опубликовало необычные снимки Солнца, полученные с помощью космического аппарата «Обсерватория солнечной динамики» (Solar Dynamics Observatory, SDO) в различных длинах волн, в том числе и недоступных человеческому глазу.

Космическая обсерватория NASA для изучения Солнца, рассчитанная на 5 лет работы, была запущена с мыса Канаверал 11 февраля 2010 года в рамках программы «Жизнь со Звездой» (Living With a Star, LWS). Цель программы LWS является развитие научных знаний, необходимых для эффективного решения аспектов Солнечно-Земных связей, которые непосредственно влияют на жизнь и общество. Цель SDO является понимание влияния Солнца на Землю и околоземное пространство путем изучения солнечной атмосферы на малых масштабах времени и пространства и во многих длинах волн единовременно.

Аппарат находится в 35 500 км от Земли.

Проанализировав данные, полученные с помощью SDO, Дин Песнэлл (Dean Pesnell), курирующий этот проект, сказал, что они полностью изменили существующую теорию астрономов о солнечной активности. А в те пять лет, которые обсерватория солнечной динамики будет находиться на орбите и изучать магнитные поля нашего светила, учёные смогут расширить своё понимание роли Солнца в климатических изменениях, происходящих на нашей планете.

У SDO три основных научных прибора. Первый – это AIA (англ. Atmospheric Imaging Assembly), сборка для (получения) изображений атмосферы (Солнца). По сути, AIA – целая батарея из четырех похожих телескопов, которые будут видеть наше светило одновременно в десяти цветовых каналах. Впрочем, из десяти «цветов» лишь один относится к видимому свету, да и тот – белый, предназначенный для получения изображений фотосферы во всем оптическом диапазоне.

Остальные девять работают в ультрафиолетовом диапазоне, от среднего до дальнего и экстремального ультрафиолета. Каждый из них чувствителен к ультрафиолету определенной энергии, соответствующей разным температурам и, соответственно, разным слоям солнечной атмосферы, температура которой растет с высотой. Большая часть фильтров отвечает линиям ионов железа разной степени ионизации, а также ионам гелия и углерода.

Благодаря AIA солнечная обсерватория сможет каждые десять секунд получать «цветные» изображения Солнца с непревзойденным качеством, каждый снимок записывается с разрешением в 16 мегапикселей. Это качество примерно того же уровня, что показывают нам в кинотеатрах IMAX. Каждому пикселю соответствует разрешение примерно в 0,6 угловой секунды, что проецируется примерно в 400 километров на поверхности Солнца.

Второй инструмент – это EVE (англ. Extreme ultraviolet Variability Experiment), эксперимент по [изучению] переменности в экстремальном ультрафиолете. Этот прибор должен измерять полный поток ультрафиолетовых (и даже рентгеновских) фотонов от Солнца в диапазоне длин волн от 105 нм до 0,1 нм. Разрешать каких-то деталей на поверхности Солнца прибор не сможет, зато каждые 10 секунд он будет выдавать подробнейший спектр светила и даже по отдельности считать приходящие от него фотоны самых высоких энергий (с длиной волны от 0,1 нм до 7 нм).

Именно в экстремальном ультрафиолете Солнце исключительно переменно. Его яркость здесь может меняться в сотни и тысячи раз, и если бы наши глаза могли видеть этот диапазон, никаких вопросов о переменности ближайшей звезды у нас бы не возникало. Но наши глаза экстремального УФ не видят, да он до поверхности Земли и не доходит – к счастью, потому что в противном случае несколько часов на пляже заканчивались бы для нас смертельной лучевой болезнью.

Тем не менее именно экстремальный ультрафиолет определяет температуру внешних слоев земной атмосферы и может значительно нагревать их, заставляя расширяться и тормозить движение низколетящих спутников. Кроме того, те же самые фотоны ответственны за диссоциацию молекул и ионизацию атомов в ионосфере, которая очень сильно влияет на радиосвязь и своей непредсказуемостью постоянно портит жизнь радиоастрономам, пытающимся уловить слабые радиоволны из глубины Вселенной.

Третий прибор на борту SDO позволит разглядеть основную причину всей многообразной активности – постоянно меняющуюся конфигурацию магнитных полей на Солнце, а также заглянуть в его недра с помощью сейсмических волн, которые из-за вспышек и мелких взрывов на его поверхности непрерывно зондируют нашу звезду. Этот инструмент носит название HMI (англ. Helioseismic and Magnetic Imager).

HMI в некотором смысле подобен AIA, но наблюдает всего одну линию, да и то не самую заметную в спектре Солнца. Это линия нейтрального никеля с длиной волны 676,8 нм, в которой HMI будет снимать Солнце с тем же пространственным разрешением, что и AIA, и с временным разрешением примерно в 1 минуту. Зато в каждом из 16 миллионов пикселей HMI сможет измерить профиль этой спектральной линии и четыре параметра Стокса, определяющих поляризацию света.

Благодаря измерению поляризации света ученые смогут восстановить направление и силу магнитного поля в каждом элементе поверхности и проследить, как закручены линии индукции поля по всему солнечному диску и в его окрестностях. А измерение профиля позволит определить, с какой скоростью движутся разные точки на поверхности Солнца, и тем самым восстановить полную картину его колебаний, вращений и подрагиваний. Дальше методами сравнительно молодой науки астросейсмологии можно более или менее уверенно восстановить распределение плотности, температуры и прочих параметров на глубине в сотни тысяч километров от поверхности звезды.

Солнце принадлежит к первому типу звёздного населения. Одна из распространённых теорий возникновения Солнечной системы предполагает, что её формирование было вызвано взрывами одной или нескольких сверхновых звёзд. Это предположение основано, в частности, на том, что в веществе Солнечной системы содержится аномально большая доля золота и урана, которые могли бы быть результатом эндотермических реакций, вызванных этим взрывом, или ядерного превращения элементов путём поглощения нейтронов веществом массивной звезды второго поколения.

Солнце является молодой звездой третьего поколения (популяции I) с высоким содержанием металлов, то есть оно образовалось из останков звёзд первого и второго поколений (соответственно популяций III и II).

Текущий возраст Солнца (точнее — время его существования на главной последовательности), оценённый с помощью компьютерных моделей звёздной эволюции, равен приблизительно 4,57 миллиарда лет.

Считается, что Солнце сформировалось примерно 4,59 миллиарда лет назад, когда быстрое сжатие под действием сил гравитации облака молекулярного водорода привело к образованию в нашей области Галактики звезды первого типа звёздного населения типа T Тельца.

Звезда такой массы, как Солнце, должна существовать на главной последовательности в общей сложности примерно 10 миллиардов лет. Таким образом, сейчас Солнце находится примерно в середине своего жизненного цикла. На современном этапе в солнечном ядре идут термоядерные реакции превращения водорода в гелий. Каждую секунду в ядре Солнца около 4 миллионов тонн вещества превращается в лучистую энергию, в результате чего генерируется солнечное излучение и поток солнечных нейтрино.

Масса Солнца недостаточна для того, чтобы его эволюция завершилась взрывом сверхновой. Вместо этого, через 4—5 миллиардов лет оно превратится в звезду типа красный гигант. По мере того, как водородное топливо в ядре будет выгорать, его внешняя оболочка будет расширяться, а ядро — сжиматься и нагреваться. Примерно через 7,8 миллиарда лет, когда температура в ядре достигнет приблизительно 100 миллионов градусов Кельвина, в нём начнётся термоядерная реакция синтеза углерода и кислорода из гелия. На этой фазе развития температурные неустойчивости внутри Солнца приведут к тому, что оно начнёт терять массу и сбрасывать оболочку. По-видимому, расширяющиеся внешние слои Солнца в это время достигнут современной орбиты Земли. При этом исследования показывают, что ещё до этого момента потеря Солнцем массы приведёт к тому, что Земля перейдёт на более далёкую от Солнца орбиту и, таким образом, избежит поглощения внешними слоями солнечной плазмы.

Несмотря на это, вся вода на Земле перейдёт в газообразное состояние, а большая часть её атмосферы рассеется в космическое пространство. Увеличение температуры Солнца в этот период таково, что в течение следующих 500—700 миллионов лет поверхность Земли будет слишком горяча для того, чтобы на ней могла существовать жизнь в её современном понимании.

После того, как Солнце пройдёт фазу красного гиганта, термические пульсации приведут к тому, что его внешняя оболочка будет сорвана и из неё образуется планетарная туманность. В центре этой туманности останется сформированная из очень горячего ядра Солнца звезда типа белый карлик, которая в течение многих миллиардов лет будет постепенно остывать и угасать.

Описанный выше сценарий эволюции Солнца типичен для звёзд малой и средней массы.

science.compulenta.ru

infox.ru

wikipedia.org

acmepoug.ru

Tags: , ,

Эта статья была опубликована: Вторник, октября 18, 2011 в 12:21 в категории Солнце. Вы можете читать любые ответы через RSS 2.0 feed. You can leave a response, or trackback from your own site.

Ваш комментарий

Имя (*)
email (*)
вебсайт
Комментарий
Перед отправкой формы:
Human test by Not Captcha