Хромосфера

В моменты полных солнечных затмений хорошо видны внешние области атмосферы Солнца – хромосфера (розового цвета) и серебристо-жемчужная корона. Яркость хромосферы и корон во много раз меньше яркости фотосфер. Из-за рассеяния солнечного света в земной атмосфере эти слабосветящиеся внешние оболочки не удается видеть вне затмения без специальных приспособлений. Хромосфера не имеет резких границ, а представляет собой сочетание множества ярких выступов или языков пламени, находящихся в непрерывном движении. Хромосферу иногда сравнивают с горящей степью. Языки хромосферы называют спикулами. Она имеет в поперечнике от 200 до 2000 км (иногда до 10 000). Их надо представлять себе как врывающиеся из Солнца потоки плазмы (раскаленного ионизированного газа). Хромосфера отличается от фотосфер значительно более неправильной неоднородной структурой. Заметно два типа неоднородностей – яркие и темные. По своим размерам они превышают фотосферные гранулы, достигая 30-50 тыс. км. В целом распределение неоднородностей образует так называемую хромосферную сетку, особенно хорошо заметную в линии ионизованного кальция. Как и грануляция, она является следствием движений газов в подфотосферной конвективной зоне, только происходящих в более крупных масштабах.

Хромосфера простирается до высоты 10-14 тыс. км. Установлено, что переход от фотосфер к хромосфере сопровождается скачкообразным повышением температуры от 5700 К до 8000-10 000 К. К верхней же границе хромосферы, находящейся приблизительно на высоте 14 000 км от поверхности Солнца, температура повышается до 15 000-20 000 К. Плотность вещества на таких высотах составляет всего 10^-12г/см³, т. е. в сотни и даже тысячи раз меньше, чем плотность нижних слоев хромосферы.

Со ссылкой на Роберта (США) А. Б. Северный (1956) образование хромосферных спикул описывает так. Отдельная спикула вытягивается из хромосферы вверх приблизительно в течение двух минут и, достигая максимальной высоты, исчезает. Обычная скорость выдвижения спикулы вверх составляет приблизительно 20 км/сек.

Солнечная корона

Самая внешняя и очень разряженная часть солнечной атмосферы – корона, прослеживающаяся от солнечного лимба до расстояний в десятки солнечных радиусов. Некоторые астрономы называют ее атмосферой Солнца. Она имеет температуру около миллиона градусов. Корону можно видеть только во время полного солнечного затмения либо с помощью коронографа – специального телескопа, в фокусе объектива которого ставится зачерненный диск («искусственная Луна»). Коронографы устанавливают в горах на высоте не ниже 2000 метров над уровнем моря, где солнечное излучение значительно меньше рассеивается земной атмосферой.

Во время полного солнечного затмения вокруг диска Луны, который закрывает от наблюдателя яркую фотосферу, внезапно как бы вспыхивает жемчужное лучистое сияние. Это на несколько десятков секунд становится видимой солнечная корона. Важной особенностью короны является ее лучистая структура. По фотографиям, полученным во время затмений, корону удается проследить на расстоянии до нескольких солнечных радиусов от края Солнца. Отдельные выбросы солнечной плазмы, которые как бы входят в состав сверхкороны Солнца, достигают земной орбиты. После изобретения коронографа солнечную корону стали наблюдать и вне затмения. Общая форма короны меняется с фазами цикла солнечной активности: в годы максимума корона почти сферична, в год минимума она сильно вытянута вдоль экватора. Корона неоднородна: в ней наблюдаются лучи, дуги, отдельные сгущения вещества, полярные «щеточки» (короткие прямые лучи, наблюдаемые у полюсов) и т. д. Детали короны неразрывно связаны с пятнами и факелами, а также с явлениями, происходящими в хромосфере. Все детали короны вращаются с той же угловой скоростью, что и расположенные под ними участки фотосферы.

Корона представляет собою сильно разряженную высокоионизованную плазму с температурой 1-2 млн. градусов. Причина столь большого нагрева солнечной короны связана с волновыми движениями, возникающими в конвективной зоне Солнца.

Цвет короны почти совпадает с цветом излучения всего Солнца. Это связано с тем, что находящиеся в короне свободные электроны, возникающие в результате сильной ионизации газов, рассеивают излучение, приходящее от фотосферы.

Из-за огромной температуры (не менее 10⁶ К) частицы движутся так быстро, что при столкновениях от атомов отлетают электроны, которые начинают двигаться как свободные частиц. В результате этого легкие элементы полностью теряют все свои электроны, так что в короне практически нет атомов водорода и гелия, а есть только протоны и альфа-частицы. Тяжелые элементы теряют до 10-15 внешних электронов.

По этой причине в спектре солнечной короны наблюдаются необычные спектральные линии, которые долгое время, подобно линиям гелия, не удавалось отождествить с известными химическими элементами. Так, например, одна из наиболее ярких корональных линий (зеленая) принадлежит атому железа, лишенному 13 электронов.

Горячая плазма сильно излучает и поглощает радиоволны. Поэтому наблюдаемое солнечное радиоизлучение на метровых и дециметровых волнах возникает в солнечной короне.

Иногда в солнечной короне наблюдаются области пониженного свечения. Их называют корональными дырами. Особенно хорошо эти образования заметны по снимкам в рентгеновских лучах.