Suar suria - ini adalah unik dalam proses kuasa pembebasan tenaga (cahaya, haba dan kinetik) di atmosfera Matahari. Berkelip entah bagaimana menutup semua lapisan suasana suria: fotosfera, kromosfera dan korona Matahari. Tempoh suar suria selalunya tidak melebihi beberapa minit, dan jumlah tenaga yang dikeluarkan pada masa ini boleh mencapai berbilion megaton dalam setara TNT. Suar suria, sebagai peraturan, berlaku di tempat di mana tompok matahari kekutuban magnet yang bertentangan berinteraksi, atau, lebih tepat lagi, berhampiran garis medan magnet neutral yang memisahkan kawasan kekutuban utara dan selatan. Kekerapan dan kuasa suar suria bergantung kepada fasa kitaran suria.
Tenaga suar suria menampakkan diri dalam pelbagai bentuk: dalam bentuk sinaran (optik, ultraviolet, x-ray dan juga gamma), dalam bentuk zarah bertenaga (proton dan elektron), dan juga dalam bentuk aliran plasma hidrodinamik. Kuasa wabak selalunya ditentukan oleh kecerahan sinar-x yang dihasilkannya. Paling kuat suar suria tergolong dalam kelas X-ray X. Kelas M termasuk suar suria, yang mempunyai kuasa sinaran 10 kali kurang daripada berkelip-kelip kelas X, dan ke kelas C - berkelip-kelip dengan kuasa 10 kali kurang daripada kelipan kelas M suar suria dijalankan berdasarkan data pemerhatian daripada beberapa satelit buatan Bumi, terutamanya berdasarkan data daripada satelit GOES.
Pemerhatian nyalaan suria dalam garisan H-alpha
Suar suria sering diperhatikan menggunakan penapis yang memungkinkan untuk mengasingkan garisan atom hidrogen H-alfa, yang terletak di kawasan merah spektrum, daripada fluks sinaran umum. Teleskop yang beroperasi dalam talian H-alpha kini dipasang di kebanyakan balai cerap suria berasaskan darat, dan sebahagian daripadanya mengambil gambar Matahari dalam baris ini setiap beberapa saat. Contoh gambar sedemikian ialah imej Matahari yang ditunjukkan di atas teks ini, yang diambil dalam garisan H-alpha di balai cerap suria Balai Cerap Suria Big Bear. Ia jelas menunjukkan pancaran penonjolan suria semasa fasa anggota badan. suar suria 10 Oktober 1971. Filem (4.2MB mpeg) dirakam semasa berkelip-kelip, menunjukkan proses ini dalam dinamik.
Dalam keturunan H-alpha, dipanggil suar suria dua reben, apabila semasa nyalaan dalam kromosfera dua struktur pemancar terang yang dilanjutkan terbentuk, mempunyai bentuk pita selari, memanjang di sepanjang garis neutral medan magnet (garisan yang membahagi kumpulan tompok matahari kekutuban bertentangan). Contoh tipikal suar suria dua reben ialah peristiwa 7 Ogos 1972, yang ditunjukkan dalam filem berikut (2.2MB mpeg). Ia sangat terkenal kilat, yang berlaku antara penerbangan Apollo 16 (April) dan Apollo 17 (Disember), perjalanan terakhir manusia ke bulan. Jika kesilapan telah dibuat dalam mengira masa penerbangan, dan salah seorang anak kapal akan berakhir di permukaan Bulan semasa ini. berkelip-kelip, akibatnya akan membawa bencana kepada angkasawan. Selepas itu, situasi yang mungkin ini menjadi asas kepada karya fiksyen sains "Space" oleh James Michener, yang menggambarkan misi Apollo rekaan, yang kehilangan krewnya akibat pendedahan kepada radiasi dari kuat. suar suria.
Suar suria dan medan magnet
Pada masa ini tidak ada keraguan bahawa kunci kepada pemahaman suar suria perlu dicari dalam struktur dan dinamik medan magnet suria. Adalah diketahui bahawa jika struktur medan di sekitar bintik matahari menjadi sangat kompleks, maka garis medan boleh mula menyambung semula antara satu sama lain, yang membawa kepada pelepasan pesat tenaga magnet dan tenaga arus elektrik yang berkaitan dengan medan magnet. Hasil daripada pelbagai proses fizikal, tenaga medan utama ini kemudiannya ditukar menjadi tenaga haba plasma, tenaga zarah cepat dan bentuk tenaga lain yang diperhatikan dalam suar suria. Mengkaji proses-proses ini dan mewujudkan sebab-sebabnya suar suria, adalah salah satu tugas utama fizik moden Matahari masih jauh daripada jawapan yang pasti.
Tonton suar suria hari ini dalam masa nyata: graf suar dan peristiwa suria berkuasa dalam talian, dinamik aktiviti hari ini, semalam dan untuk bulan tersebut.
Berkelip untuk hari ini
Berkelip untuk semalam
Berkelip untuk hari ini
Berkelip kelas C dan lebih tinggi Tidak ada matahari.
Terima kasih kepada graf di bawah, anda boleh mengetahui yang mana suar suria berlaku Hari ini.
Indeks aktiviti suar suria setiap hari dan bulan
Berkelip untuk semalam
Suar suria semalam
Berkelip kelas C dan lebih tinggi Tidak ada matahari
Suar suria– perubahan mendadak, pantas dan sengit dalam tahap kecerahan. Ia muncul apabila ia timbul di atmosfera suria tenaga magnet dilepaskan. Sinaran keluar merentasi keseluruhan spektrum elektromagnet. Rizab tenaga sama dengan berjuta-juta bom hidrogen dengan letupan serentak 100 megaton! Wabak pertama direkodkan pada 1 September 1859. Ia telah dijejaki secara bebas oleh Richard Carrington dan Richard Hodgson.
Bintang kita mempunyai sifat kitaran, di mana suar suria diperhatikan. Nyalaan suria ini dicirikan oleh pelepasan tenaga yang sangat besar yang menjejaskan cuaca planet dan tingkah laku serta kesihatan organisma hidup. Tetapi mereka tidak boleh diperhatikan tanpa teknologi khas. Di sini anda boleh mengetahui statusnya suar suria dalam masa nyata dalam talian. Anda juga boleh menyemak ramalan cuaca cerah untuk hari ini supaya anda tahu apa yang perlu disediakan.
Dengan pembebasan tenaga magnetik, elektron, proton dan nukleus berat memanaskan dan memecut. Biasanya tenaga mencapai 10 27 erg/s. Peristiwa besar meningkat kepada 10 32 erg/s. Ini adalah 10 juta kali lebih banyak daripada letusan gunung berapi.
Suar suria dibahagikan kepada 3 peringkat. Prekursor pertama kali diperhatikan apabila tenaga magnet dilepaskan. Anda boleh merakam acara itu dalam lembut sinaran x-ray. Seterusnya, proton dan elektron dipercepatkan kepada tenaga melebihi 1 MeV. Peringkat nadi mengeluarkan gelombang radio, sinar gamma dan sinar-x keras. Yang ketiga menunjukkan peningkatan beransur-ansur dan pereputan sinar-X lembut. Jangka masa antara beberapa saat hingga satu jam.
Nyalaan merambat dalam korona suria. Ini adalah lapisan atmosfera luar, yang diwakili oleh gas sangat jarang, dipanaskan hingga sejuta darjah Celsius. Di dalam, takat kilat meningkat kepada 10-20 juta Kelvin, tetapi boleh meningkat kepada 100 juta Kelvin. Mahkota kelihatan tidak rata dan membengkok di sekeliling khatulistiwa dalam gelung. Mereka menggabungkan kawasan medan magnet yang kuat - kawasan aktif. Mereka mengandungi tompok matahari.
Kekerapan nyalaan bertumpu dengan kitaran suria tahunan. Jika ia adalah minimum, maka kawasan aktif adalah kecil dan jarang berlaku, dan terdapat sedikit suar. Bilangan bertambah apabila bintang menghampiri maksimumnya.
Anda tidak akan dapat melihat denyar masuk gambaran ringkas(jangan cuba, jika tidak anda akan merosakkan penglihatan anda!). Fotosfera terlalu terang, jadi ia bertindih dengan acara. Digunakan untuk penyelidikan alat khas. Sinaran radio dan optik boleh diperhatikan dalam teleskop berasaskan bumi. Tetapi sinar-X dan sinar gamma memerlukan kapal angkasa kerana ia tidak menembusi atmosfera bumi.
Suar suria adalah unik dalam kekuatan dan kuasa pembebasan tenaga haba, kinetik dan cahaya dalam atmosfera suria. Tempoh nyalaan suria tidak melebihi beberapa minit sahaja, tetapi jumlah besar tenaga yang dikeluarkan mempunyai kesan langsung pada Bumi dan pada anda dan saya.
Akibat nyalaan suria
Proses-proses di matahari ini adalah letupan yang kuat, dibentuk berdekatan kumpulan besar tompok matahari. Tenaga satu suar adalah kira-kira sepuluh kali lebih tinggi daripada tenaga satu gunung berapi. Pada masa yang sama, matahari mengeluarkan bahan khas dari permukaannya, yang terdiri daripada zarah bercas. Ia mempunyai kelajuan supersonik dan, bergerak dalam ruang antara planet, mencipta gelombang kejutan, yang, apabila berlanggar dengan planet kita, menyebabkan ribut magnetik.
Setiap daripada kita bertindak balas secara berbeza terhadap suar suria. Ramai orang "merasakan" mereka dengan serta-merta, mengalami malaise, sakit kepala yang teruk, masalah dalam fungsi sistem kardiovaskular, serta gangguan dalam latar belakang psiko-emosi: kerengsaan, peningkatan sensitiviti dan gugup. Kumpulan kedua orang mempunyai apa yang dipanggil "tindak balas tertunda": mereka bertindak balas terhadap suar suria 2-3 hari selepas ia berlaku.
Nyalaan suria ialah letupan tenaga dalam atmosfera matahari yang mana orang bertindak balas secara berbeza.
Orang yang sakit dan lemah yang mengalami lonjakan tekanan darah bertindak balas paling tajam kepada suar suria. Adalah diketahui bahawa pada hari-hari ketika matahari aktif, jumlah kemalangan dan bencana meningkat, yang menyebabkannya Faktor manusia. Hakikatnya adalah bahawa kilat di bawah matahari mengurangkan perhatian seseorang dan membosankan aktiviti otaknya.
Bagaimana untuk meramalkan suar suria, dan adakah ia berbahaya kepada manusia?
Intensiti aktiviti suria mempunyai kitaran 28 hari, angka ini dikaitkan dengan putaran "bintang panas" di sekeliling paksinya. Dalam tempoh ini, interkoneksi kompleks kitaran tertib yang lebih tinggi dan lebih rendah berlaku. Para saintis menjelaskan dengan fakta ini bahawa suar suria, dan, sebagai akibatnya, ribut magnet, paling kerap berlaku pada bulan Mac dan April, serta pada bulan September dan Oktober.
Aktiviti suria menjejaskan keupayaan mental daripada orang. Apabila matahari tenang, maka orang yang kreatif mereka mengalami peningkatan dan inspirasi, dan apabila kilauan menghasilkan kilat, perhatian orang menjadi kusam, dan mereka berada dalam keadaan tertekan, hampir kepada kemurungan.
Penyelidik mendapati fakta menarik— ternyata gempa bumi, taufan dan taufan terbentuk tepat pada saat suar suria. Oleh itu, dalam kebanyakan kes, saintis meramalkan ini bencana alam, berdasarkan kekerapan nyalaan suria mereka.Apakah kesan suar suria kepada manusia?
Akibat suar suria, tindak balas berikut terhadap aktiviti bintang diperhatikan di Bumi:
- — infrasound, yang berlaku di latitud tinggi, di kawasan cahaya utara;
- — mikropulsasi planet kita, yang merupakan perubahan jangka pendek dalam medan magnet Bumi, ia memberi kesan negatif kepada fungsi tubuh manusia;
- — akibat daripada suar suria, keamatan sinaran ultraungu yang datang ke permukaan planet kita berubah.
Hasil daripada tindak balas alam semula jadi terhadap suar suria, bioritma bukan sahaja manusia, tetapi juga semua makhluk hidup di Bumi berubah.
Pada masa ini, isu mengkaji pengaruh suar suria pada badan manusia dan planet kita secara keseluruhannya, banyak institut penyelidikan, balai cerap dan makmal mengambil berat tentangnya. Mungkin kajian terperinci tentang tingkah laku matahari akan membantu kita mengubah "kejutan"nya untuk faedah kita.
B.V. Somov, Doktor Sains Fizikal dan Matematik,
Institut Astronomi Negeri dinamakan sempena. PC. Sternberg, Universiti Negeri Moscow
Semasa wabak besar, aliran keras radiasi elektromagnetik Matahari meningkat berlipat kali ganda. Dalam ultraviolet (UV), sinar-X dan sinar gamma yang tidak kelihatan, bintang kita menjadi "lebih terang daripada seribu matahari." Sinaran mencapai orbit Bumi lapan minit selepas permulaan suar. Selepas beberapa puluh minit, aliran zarah bercas tiba, dipercepatkan kepada tenaga gergasi, dan selepas dua atau tiga hari - awan besar plasma solar. Nasib baik, lapisan ozon atmosfera Bumi melindungi kita daripada sinaran berbahaya, dan medan geomagnet adalah daripada zarah. Walau bagaimanapun, walaupun di Bumi, terutamanya di angkasa, suar suria adalah berbahaya dan perlu untuk dapat meramalkannya terlebih dahulu. Apakah suar suria, bagaimana dan mengapa ia berlaku?
Matahari dan kita
Bintang yang paling dekat dengan kita - Matahari - dilahirkan kira-kira 5 bilion tahun yang lalu. Di dalam dirinya mereka pergi tindak balas nuklear berkat kehidupan yang wujud di Bumi. Model teori struktur dan evolusi Matahari, dibina berdasarkan pemerhatian moden, tidak meragui bahawa ia akan terus bersinar selama berbilion tahun.
Sinaran suria - sumber utama tenaga untuk atmosfera bumi. Proses fotokimia di dalamnya sangat sensitif terhadap sinaran UV keras, yang menyebabkan pengionan yang kuat. Oleh itu, semasa Bumi masih muda, kehidupan hanya wujud di lautan. Kemudian, kira-kira 400 juta tahun yang lalu, terdapat muncul lapisan ozon, menyerap kajian mengion, dan kehidupan datang ke darat. Sejak itu, lapisan ozon telah melindungi kita daripada kesan merosakkan sinaran UV keras.
Medan magnet Bumi dan magnetosfera menghalang zarah bercas pantas daripada menembusi Bumi angin suria(Bumi dan Alam Semesta, 1974, No. 4; 1999, No. 5). Apabila tiupannya berinteraksi dengan magnetosfera, beberapa zarah masih jatuh dekat kutub magnet Bumi, menimbulkan aurora.
Malangnya, keharmonian hubungan kita dengan Matahari terganggu oleh suar suria.
Suar suria
Sejak beberapa dekad yang lalu, beberapa balai cerap angkasa telah mengintip dengan teliti ke arah Matahari yang "marah" menggunakan teleskop sinar-X dan UV khas. Kini terdapat empat kapal angkasa seperti itu: "SOHO" Amerika (Balai Cerap Solar dan Heliosfera - balai cerap heliosfera suria; Bumi dan Alam Semesta, 2003, No. 3), "TRACE" (Wilayah Peralihan dan Penjelajah Coronal - penyelidik lapisan korona dan peralihan ), "RHESSI" (Ramaty High Energy Solar Spectroscopic Imager - teleskop spektrum suria sinaran tenaga tinggi yang dinamakan sempena Ramaty) dan satelit Rusia "Koronas-F" (Bumi dan Alam Semesta, 2002, No. 6).
Kepentingan besar dalam suar suria bukan secara kebetulan. Suar besar mempunyai impak yang kuat ke angkasa dekat Bumi. Aliran zarah dan sinaran berbahaya untuk angkasawan. Di samping itu, mereka boleh merosakkan peranti elektronik kapal angkasa dan mengganggu operasi mereka.
Sinar UV dan X-ray daripada suar tiba-tiba meningkatkan pengionan di atmosfera atas bumi, ionosfera. Ini boleh menyebabkan gangguan dalam komunikasi radio, kerosakan dalam pengendalian peranti navigasi radio kapal dan pesawat, sistem radar, beratur panjang bekalan elektrik Zarah tenaga tinggi yang menembusi atmosfera atas Bumi memusnahkan lapisan ozon. Kandungan ozon berkurangan dari tahun ke tahun. Persoalan kemungkinan hubungan antara aktiviti suar suria dan iklim di Bumi menimbulkan perdebatan saintifik.
Gelombang kejutan dan pancaran plasma suria selepas suar sangat mengganggu magnetosfera Bumi dan menyebabkan ribut magnet (Bumi dan Alam Semesta, 1999, No. 5). Adalah penting bahawa gangguan dalam medan magnet di permukaan Bumi boleh menjejaskan organisma hidup dan keadaan biosfera Bumi (Bumi dan Alam Semesta, 1974, No. 4; 1981, No. 4), walaupun kesan ini kelihatan boleh diabaikan berbanding dengan yang lain. faktor dalam kehidupan seharian kita.
Ramalan wabak
Keperluan untuk meramalkan suar suria timbul sejak lama dahulu, tetapi ia amat akut berkaitan dengan penerbangan angkasa lepas berawak. Untuk masa yang lama Dua pendekatan untuk menyelesaikan masalah ini telah dibangunkan hampir secara bebas dan hampir tiada hasil. Mereka secara bersyarat boleh dipanggil sinoptik dan sebab (sebab). Yang pertama - sama dengan ramalan cuaca - berdasarkan kajian itu ciri morfologi situasi pra-suar di Matahari. Kaedah kedua melibatkan pengetahuan tentang mekanisme fizikal nyalaan dan, oleh itu, pengiktirafan keadaan pra-nyalaan dengan memodelkannya.
Sebelum permulaan penyelidikan angkasa, selama bertahun-tahun, pemerhatian suar dilakukan terutamanya dalam julat optik sinaran elektromagnet: dalam garis hidrogen Ha dan dalam "cahaya putih" (spektrum sinaran yang boleh dilihat berterusan). Pemerhatian dalam garisan sensitif magnet memungkinkan untuk mewujudkan hubungan rapat antara suar dan medan magnet di permukaan Matahari (fotosfera). Selalunya suar kelihatan sebagai peningkatan dalam kecerahan kromosfera (lapisan tepat di atas fotosfera) dalam bentuk dua reben bercahaya yang terletak di kawasan medan magnet kekutuban bertentangan. Pemerhatian radio mengesahkan corak ini, yang merupakan kepentingan asas untuk menjelaskan mekanisme wabak. Walau bagaimanapun, pemahamannya kekal pada tahap empirikal semata-mata, dan model teori (walaupun yang paling munasabah) kelihatan sama sekali tidak meyakinkan (Earth and Universe, 1974, No. 4).
nasi. 1 - Suar suria (magnitud X-ray X5.7), direkodkan pada 14 Julai 2000 daripada TRACE dan satelit Yohkoh. Arked gelung suar kelihatan: di sebelah kiri dalam UV (195 A); di tengah - dalam x-ray lembut; di sebelah kanan adalah sumber sinaran X-ray keras (53 - 94 keV), terletak di sepanjang reben suar - pangkal arked. NL - garis neutral fotosfera.
Sudah pemerhatian tambahan atmosfera pertama menggunakan kapal angkasa menunjukkan bahawa suar suria adalah koronal dan bukannya fenomena kromosfera. Pemerhatian matahari berbilang panjang gelombang moden dari ruang angkasa dan balai cerap berasaskan darat menunjukkan bahawa sumber tenaga suar terletak di atas arked gelung suar (jalur cahaya dalam rajah di sebelah kiri) di korona, diperhatikan dalam sinar-X lembut dan sinaran UV. Arked disokong oleh reben suar kromosfera, yang terletak di sepanjang sisi yang berbeza garis pembahagi polariti medan magnet fotosfera, atau garis neutral fotosfera.
Tenaga Kilat
Suar suria adalah yang paling berkuasa daripada semua manifestasi aktiviti suria. Tenaga suar besar mencapai (1-3)x10 32 erg, iaitu kira-kira seratus kali ganda tenaga haba yang boleh diperolehi dengan membakar semua rizab minyak dan arang batu yang terbukti di Bumi. Tenaga gergasi ini dilepaskan ke Matahari dalam beberapa minit dan sepadan dengan kuasa purata (semasa nyalaan) 10 29 erg/s. Walau bagaimanapun, ini adalah kurang daripada perseratus peratus daripada jumlah kuasa sinaran suria dalam julat optik, bersamaan dengan 4x10 33 erg/s. Ia dipanggil pemalar suria. Oleh itu, semasa suar tiada peningkatan ketara dalam kecerahan Matahari. Hanya yang terbesar boleh dilihat dalam sinaran optik berterusan.
Di mana dan bagaimana suar suria mendapat tenaga yang sangat besar?
Sumber tenaga suar adalah medan magnet di atmosfera suria. Ia menentukan morfologi dan tenaga kawasan aktif di mana suar akan berlaku. Di sini tenaga medan jauh lebih besar daripada tenaga haba dan kinetik plasma. Semasa suar, tenaga medan yang berlebihan ditukar dengan pantas kepada tenaga zarah dan perubahan plasma. Proses fizikal yang memastikan transformasi ini dipanggil penyambungan semula magnet.
Apakah penyambungan semula?
Mari kita pertimbangkan contoh paling mudah, yang menunjukkan fenomena penyambungan semula magnet. Biarkan dua konduktor selari terletak pada jarak 2l antara satu sama lain. Setiap pengalir mengalir elektrik. Medan magnet arus ini terdiri daripada tiga fluks magnet yang berbeza. Dua daripadanya - Ф 1 dan Ф 2 - tergolong dalam arus atas dan bawah, masing-masing; setiap benang meliputi konduktornya sendiri. Ia terletak di dalam garis pemisah medan A 1 A 2 (separatrix), yang membentuk "angka lapan" dengan titik persilangan X. Aliran ketiga terletak di luar garis pemisah. Ia kepunyaan kedua-dua konduktor pada masa yang sama.
Jika kita mengalihkan kedua-dua konduktor ke arah satu sama lain dengan jumlah dl, maka fluks magnet akan diagihkan semula. Aliran sendiri bagi setiap arus akan berkurangan dengan jumlah dФ, dan jumlah aliran mereka akan meningkat dengan jumlah yang sama (aliran gabungan Ф 1 " dan Ф 2 "). Proses ini dipanggil penyambungan semula talian medan magnet, atau hanya penyambungan semula magnet. Ia dijalankan seperti berikut. Dua garis medan menghampiri titik X dari atas dan bawah, bergabung dengannya, membentuk pemisah baharu, dan kemudian bersambung untuk membentuk garis medan baharu yang meliputi kedua-dua arus.
nasi. 2 - Medan magnet dua arus elektrik selari saiz sama saya:
a) dalam detik permulaan masa; A 1 A 2 - pemisah; Ф 1 Ф 2 - fluks magnet sebelum penyambungan semula;
A3 - garis medan jumlah fluks magnet dua arus;
b) selepas konduktor disesarkan dengan jarak dl antara satu sama lain. A 1 A 2 - pemisah baharu; Ф 1 Ф 2 - fluks magnet disambung semula. Ia menjadi aliran biasa dua arus; garisan X berjalan berserenjang dengan satah lukisan;
c) penyambungan semula magnet dalam plasma. Keadaan perantaraan (pra-nyalaan) dengan lapisan semasa CL tidak bersambung semula (bersambung semula secara perlahan) ditunjukkan.
Mari kita ambil perhatian bahawa penyambungan semula sedemikian dalam vakum, walaupun kesederhanaannya, adalah proses fizikal yang sebenar. Ia boleh dihasilkan semula dengan mudah di makmal. Penyambungan semula fluks magnet mendorong medan elektrik, magnitud yang boleh dianggarkan dengan membahagikan nilai dФ dengan masa ciri proses penyambungan semula dt, iaitu, masa pergerakan konduktor. Medan ini akan mempercepatkan zarah bercas yang diletakkan berhampiran titik X, lebih tepat lagi, garis X.
Plasma korona suria berbeza daripada vakum dalam kekonduksian elektrik yang sangat tinggi. Sebaik sahaja medan elektrik yang disebabkan oleh penyambungan semula E muncul, ia serta-merta menghasilkan arus elektrik yang diarahkan sepanjang garisan X Ia mengambil bentuk lapisan semasa yang mengganggu proses penyambungan semula. Dalam plasma yang sangat konduktif, lembaran semasa membuat penyambungan semula antara fluks magnet yang berinteraksi sangat perlahan. Ini membawa kepada fakta bahawa sebahagian besar tenaga interaksi terkumpul dalam bentuk tenaga magnet yang berlebihan, iaitu tenaga magnet lapisan semasa.
Lapisan dan suar semasa
DALAM kes am Lembaran arus penyambung semula ialah struktur magnetoplasma, sekurang-kurangnya dua dimensi dan, sebagai peraturan, dua skala, kerana plasma mengalir masuk dan keluar dari lapisan dalam arah ortogon. Biasanya (terutama dalam keadaan medan magnet yang kuat) lebar lapisan (2b) adalah lebih besar daripada ketebalannya (2a). Ini penting kerana lebih luas lapisan semasa, lebih banyak tenaga ia boleh terkumpul di kawasan interaksi fluks magnet. Manakala, semakin tebal lapisan, semakin besar kadar pelesapan (kehilangan) tenaga terkumpul. Ciri-ciri asas lembaran arus penyambung semula ini membentuk asas model suar suria yang dicadangkan oleh ahli astrofizik Rusia yang cemerlang S.I. Syrovatsky (1925-1979).
nasi. 3 - Model paling ringkas menyambung semula lapisan semasa - lapisan neutral.
2в - lebar lapisan; 2a - ketebalan lapisan; Anak panah menunjukkan arah aliran plasma masuk dan keluar dari lapisan.
Dalam tiga dimensi sebenar, hanya dalam dekad kebelakangan ini, terima kasih kepada kajian angkasa lepas Matahari, peranan sifat topologi medan magnet berskala besar dan fenomena plasma kinetik yang terlibat dalam proses penyambungan semula dalam suar telah menjadi jelas.
"Pelangi" dan "kilat" di Matahari
Pada mulanya, interaksi fluks magnet dalam atmosfera suria dianggap semata-mata sebagai hasil daripada kemunculan medan magnet baru dari bawah fotosfera ke dalam korona. Fluks magnet baharu, yang meningkat dalam atmosfera suria, berinteraksi dengan fluks magnet lama yang sebelumnya. Malah, interaksi fluks magnet dalam atmosfera suria adalah lebih banyak lagi fenomena umum. Pada tahun 1985, pengarang artikel mencadangkan model yang menghubungkan aliran plasma pusaran dalam fotosfera dengan penampilan garis medan magnet khas - pemisah - dalam korona. Pemisah muncul di atas selekoh berbentuk S dalam garis neutral fotosfera, seperti pelangi di atas selekoh di sungai. Selekoh sedemikian sangat tipikal untuk magnetogram suar besar.
nasi. 4 - Model medan magnet kawasan aktif sebelum suar. Barisan khas medan magnet - pemisah (X) di atas selekoh berbentuk S garis neutral fotosfera (NL) adalah seperti pelangi di atas sungai. Aliran vorteks dengan kelajuan V dalam fotosfera mengubah bentuk garis neutral fotosfera supaya ia mengambil bentuk huruf S. V_ - arus fotosfera menumpu (dihalakan ke arah garis neutral); V|| - ricih arus fotosfera (diarahkan sepanjang garis neutral). Di sebelah kanan bucu atas menunjukkan struktur medan di sekitar pemisah, berhampiran bahagian atasnya: B_ - komponen melintang medan (berserenjang dengan pemisah), B || - komponen membujur medan (diarahkan sepanjang pemisah).
Dari segi struktur medan, pemisah berbeza daripada garisan X sahaja kerana ia mengandungi komponen membujur medan magnet. Kehadiran medan membujur B||, sudah tentu, tidak melarang proses penyambungan semula. Komponen ini sentiasa ada di dalam dan di luar lapisan arus penyambung semula yang terbentuk di sepanjang pemisah. Ia menjejaskan kadar penyambungan semula komponen melintang medan B_ dan, akibatnya, kuasa proses menukar tenaga medan kepada tenaga haba dan kinetik zarah. Ini membolehkan kami memahami dengan lebih baik dan menerangkan dengan lebih tepat ciri-ciri pelepasan tenaga dalam suar suria.
Denyar ialah penyambungan semula magnet yang pantas seperti kilat gergasi di sepanjang "pelangi" pemisah. Ia dikaitkan dengan kuat medan elektrik(lebih daripada 10-30 V/cm) dalam lapisan arus gelora (HTLC) suhu tinggi (lebih daripada 10 8 K), membawa arus elektrik yang besar (kira-kira 10 11 A).
Pembebasan tenaga utama
Gambar suar dalam semua kepelbagaian dan keindahannya (lihat halaman 1 muka depan) adalah akibat daripada pelepasan tenaga utama dalam VTTTS. Kehadiran beberapa saluran pelepasan tenaga dalam helaian semasa (aliran plasma, sinaran haba dan elektromagnet, zarah dipercepat) menentukan pelbagai proses fizikal yang disebabkan oleh suar di atmosfera suria.
nasi. 5 - Nyalaan pada 15 April 2002. Imej diperolehi oleh teleskop sinar-X pada satelit RHESSI dalam julat tenaga 10-25 keV, yang sepadan dengan sinaran haba plasma super panas:
a) sejurus sebelum fasa impuls;
b) semasa peningkatan denyutan dalam fluks sinaran sinar-X keras;
c) pada keamatan maksimum; sumber yang bergerak ke atas sepadan dengan permulaan lemparan jisim korona (CME).
Garis medan magnet yang disambungkan semula, bersama-sama dengan "panas super" (suhu elektron lebih daripada 3x10 7 K) plasma dan zarah dipercepat bergerak dari VTTTS pada kelajuan urutan 10 3 km/s. Teleskop sinar-X balai cerap angkasa RHESSI mengesan dua sumber sinaran sinar-X keras dalam korona semasa suar pada 15 April 2002. Salah satunya adalah tinggi di atas anggota suria. Pergerakan ke atasnya sepadan dengan asal usul lemparan jisim korona ke ruang antara planet. Pelepasan ini telah direkodkan oleh koronagraf di kapal angkasa"SOHO" 16 April 2002 (Bumi dan Alam Semesta, 2003, No. 3). Sumber kedua sinaran X-ray keras terletak di bawah pemisah. Pengagihan spatial tenaga sinar-X keras dan, dengan itu, pengedaran spatial yang paling banyak suhu tinggi dalam suar adalah konsisten dengan andaian bahawa memang terdapat VTTTS yang menyambung semula antara sumber.
Kesan "Menengah" di bawah pelangi
Apabila plasma superpanas secara beransur-ansur menyejuk, ia menjadi kelihatan dalam sinar-X yang lebih lembut. Di kawasan yang terletak di bawah pemisah, ia bergerak ke bawah dan bertemu satu lagi "panas" (suhu elektron kurang daripada atau kira-kira 3x10 7 K) plasma, yang dengan cepat mengalir ke atas, dari kromosfera ke dalam korona.
Sebab aliran sekunder (tetapi bukan kecil) ini ialah aliran haba yang kuat dan zarah dipercepatkan daripada VTTCS dengan cepat merambat di sepanjang garis medan magnet yang disambung semula dan serta-merta memanaskan kromosfera pada kedua-dua belah garis neutral fotosfera. Beginilah cara pasangan reben suar terbentuk, diperhatikan dalam garisan kromosfera yang boleh dilihat dan garisan UV lapisan peralihan antara korona dan kromosfera. Lapisan atas kromosfera, dipanaskan hingga suhu tinggi, "menyejat" ke dalam korona. Kesan pengembangan pesat plasma kromosfera yang dipanaskan ke dalam korona jelas kelihatan dalam x-ray. "Penyejatan kromosfera" (seperti yang dipanggil fenomena ini), bersama-sama dengan plasma yang mengalir dari helaian semasa, menghasilkan arked gelung suar: panjang atau pendek (seperti dalam suar 15 April 2002).
nasi. 6 - Suar suria gergasi (titik X-ray X17) 4 November 2003. Arked gelung suar di korona jelas kelihatan. Imej dalam garisan sinaran ultraungu yang melampau 171 A diperoleh menggunakan teleskop UV kapal angkasa TRACE.
Seperti yang telah dinyatakan, sinar-X lembut dan sinaran UV mengandungi bahagian penting jumlah tenaga suar, dan ia adalah yang mempengaruhi lapisan atas atmosfera Bumi. Tidak menghairankan bahawa aliran besar sinaran yang sama juga mempengaruhi atmosfera Matahari (Bumi dan Alam Semesta, 1978, No. 1): kromosfera dan fotosfera, menyebabkan pemanasan dan pengionan tambahan plasma suria. Malangnya, ketepatan pemerhatian moden masih belum mencukupi untuk mengkaji kesan halus tersebut.
Kajian tentang fenomena sekunder adalah penting untuk membandingkan hasil teori suar dengan pemerhatian, kerana akibat daripada pelepasan tenaga primer yang paling ketara: contohnya, bremsstrahlung elektron dipercepatkan dalam kromosfera menjadikan reben suar kelihatan dalam keadaan keras. X-ray.
Pancaran optik suar adalah sebahagian daripada tindak balas hidrodinamik kompleks kromosfera dan fotosfera kepada pemanasan berdenyut oleh pancaran zarah bercas yang kuat, aliran haba dan sinaran elektromagnet keras. Malangnya, masih tiada ramalan teori yang jelas berkaitan dengan sinaran optik. Gambar fizikal "tindak balas" terlalu kompleks. Kemajuan telah dicapai hanya dalam simulasi berangka pemanasan berdenyut kromosfera oleh rasuk elektron. Pengiraan komputer mendedahkan ciri khusus fasa nadi suar: pembentukan kejutan dan gelombang haba amplitud besar, perbezaan antara suhu elektron dan suhu ion, sinaran UV yang kuat dalam garisan lapisan peralihan. Walau bagaimanapun, secara amnya, walaupun dalam rumusan yang terhad bagi masalah tindak balas, masih banyak yang perlu dilakukan untuk memastikan perbandingan hasil pengiraan dan pemerhatian.
nasi. 7 - Satu suar direkodkan pada 23 Julai 2003. Zarah bercas positif dan negatif tenaga berbeza jatuh keluar dari helaian semasa ke dalam kromosfera dalam pelbagai kawasan. Imej itu diperoleh dengan menindih imej yang diambil oleh kapal angkasa TRACE dan RHESSI. Taburan latar belakang hijau diperoleh daripada pemerhatian UV dari satelit TRACE 90 m selepas suar; gelung selepas suar di korona kelihatan (hitam).
Pemerhatian spatial pertama suar sinar gamma menyala balai cerap angkasa lepas RHESSI menunjukkan bahawa elektron dipercepatkan dan ion dipercepatkan menyerang kromosfera di kawasan yang berbeza. yang baru ini fakta pemerhatian, walaupun memerlukan kajian terperinci lanjut, dalam garis besar umum adalah konsisten dengan andaian pecutan primer zarah oleh medan elektrik dalam VTTTS penyambung semula. Zarah bercas positif dan negatif dipercepatkan oleh medan elektrik berskala besar dalam arah yang bertentangan dan, dengan itu, jatuh keluar dari helaian semasa ke dalam kromosfera sepanjang garis medan magnet yang berbeza. Malangnya, pengiraan teori yang tepat mengenai kesan belum tersedia.
Sebelum wabak
Apa yang mendahului wabak? Pada masa yang manakah ia berlaku? Mari kita pertimbangkan soalan ini menggunakan contoh model "Pelangi", yang sedang dibangunkan di Jabatan Fizik Suria SAI MSU.
Mari kita mulakan dengan proses pengumpulan tenaga sebelum wabak. Faktor utama di sini ialah aliran lambat membawa plasma fotosfera medan magnet. Aliran fotosfera yang diarahkan ke arah garis neutral biasanya dipanggil konvergen, dan aliran sepanjangnya dipanggil aliran ricih.
Jelas sekali, aliran konvergen cenderung untuk memampatkan plasma fotosfera dan medan magnet "beku" ke dalamnya (bergerak bersama plasma) di sekitar garis neutral. Ini membawa kepada pembentukan lapisan arus yang menyambung semula secara perlahan di sepanjang pemisah. Dalam kes ini, medan magnet memperoleh tenaga magnet berlebihan lapisan semasa. Arus ricih dalam fotosfera meregangkan garisan medan magnet dalam korona ke arah yang selari dengan pemisah.
Jumlah lebihan tenaga magnet dalam korona, yang dicipta oleh aliran plasma dalam fotosfera, dipanggil "tenaga magnet bebas". Tenaga inilah yang sepenuhnya atau sebahagiannya "dilepaskan" semasa suar; lebih tepat, ia berubah daripada tenaga medan kepada haba dan tenaga kinetik zarah plasma suria.
Bagaimanakah wabak berlaku?
Model Rainbow mengandaikan bahawa proses penyambungan semula pantas, iaitu, pelepasan tenaga utama dalam suar, bermula pada pemisah berhampiran bahagian atasnya.
Dalam proses menyambung semula pasangan pertama garis medan, a baris baru. Dalam kes ini, penukaran pantas bahagian sepadan tenaga medan magnet kepada tenaga zarah plasma berlaku. Zarah dipercepatkan untuk sangat masa yang singkat terbang di sepanjang garis medan yang disambung semula ke pangkalannya dalam kromosfera. Di sini mereka melepaskan tenaga mereka: mereka melambatkan dan memanaskan plasma kromosfera, menghasilkan sepasang "titik terang" yang dipanggil "nukleus pelepasan suar".
nasi. 8 - Inilah rupa medan magnet sebelum suar:
a) garis magnetik f 1 dan f 1" paling hampir dengan helaian semasa (RCL).
Mereka menyambung semula terlebih dahulu pada permulaan wabak.
b) semasa suar pada saat penyambungan semula pantas medan magnet.
f 2 dan f 2" ialah talian magnet yang baru disambung semula.
P a dan P b ialah nukleus pelepasan suar. Anjakan jelas mereka ditunjukkan oleh anak panah hijau.
Dengan pantas menyambung semula pasangan garisan medan magnet seterusnya menghasilkan satu lagi garis medan dan pasangan baru titik terang. Dan kepada pemerhati di Bumi atau di stesen angkasa, nampaknya kedua-dua nukleus suar bergerak ke arah satu sama lain.
Pada hakikatnya, dalam suar, proses penyambungan semula melibatkan, sudah tentu, bukan dua baris medan, tetapi dua fluks magnet, yang berinteraksi antara satu sama lain bukan pada satu titik, tetapi sepanjang keseluruhan pemisah. Oleh itu, penyambungan semula tidak menghasilkan dua titik terang dalam kromosfera, tetapi dua reben suar.
Model Rainbow menerangkan kehadiran dua kesan dalam corak suar yang diperhatikan. Pertama, reben suar mesti bergerak dalam arah yang bertentangan dari garis neutral fotosfera semasa suar. Kedua, bahagian paling terang reben suar boleh bergerak ke arah satu sama lain jika tenaga magnet terkumpul akibat aliran ricih plasma fotosfera selari dengan garis neutral dilepaskan.
Sudah tentu, suar suria sebenar tidak simetri seperti struktur model yang dipermudahkan. Di kawasan aktif di Matahari, satu kekutuban medan magnet dalam fotosfera cenderung untuk mendominasi yang lain. Walau bagaimanapun, model Rainbow - asas yang baik untuk membandingkan teori penyambungan semula suar dengan pemerhatian berbilang panjang gelombang moden terhadapnya.
nasi. 9 - Suar (X-ray gred X5.7) 14 Julai 2000. Ditunjukkan ialah kedudukan sumber pancaran paling terang, K1, dalam julat 53-93 keV, menurut data daripada teleskop X-ray keras HXT pada Satelit Yohkoh pada permulaan (garisan kuning) dan pada akhir (garisan biru) letusan sinaran X-ray keras. Anak panah hijau - anjakan centroid sinaran C, semasa masa pecah kira-kira 20 s. Anak panah merah menunjukkan pergerakan tompok matahari P1 terbesar selama dua hari sebelum suar. Ia terdiri daripada dua bahagian: pergerakan ke arah garis neutral yang dipermudahkan SNL dan pergerakan di sepanjangnya.
Semasa suar, "kelonggaran tekanan" pantas medan magnet dalam korona berlaku. Sama seperti pencetus melepaskan spring termampat, penyambungan semula semasa nyalaan memastikan bahawa tenaga medan yang berlebihan terkumpul di kawasan aktif di Matahari dengan cepat ditukar kepada tenaga haba dan kinetik zarah.
Prospek untuk mengkaji wabak
Kajian tentang nyalaan suria adalah perlu untuk mencipta ramalan berasaskan saintifik dan boleh dipercayai tentang keadaan sinaran di angkasa lepas. Dalam itu masalah praktikal teori kilat. Walau bagaimanapun, sesuatu yang lain adalah penting. Suar suria mesti dikaji untuk memahami pelbagai fenomena suar dalam plasma kosmik. Tidak seperti suar pada bintang lain, serta banyak lagi fenomena tidak pegun yang serupa (atau kelihatan serupa) di Alam Semesta, suar suria boleh diakses oleh kajian yang paling komprehensif dalam hampir keseluruhan julat elektromagnet - daripada gelombang radio sepanjang kilometer kepada gamma keras. sinaran. Fizik suar suria adalah sejenis keratan rentas melalui banyak bidang fizik moden: daripada teori kinetik plasma kepada fizik zarah bertenaga tinggi.
Pemerhatian angkasa lepas moden memungkinkan untuk melihat rupa dan perkembangan suar suria dalam sinaran UV dan X dengan resolusi spatial, temporal dan spektrum yang tinggi. Aliran besar data pemerhatian pada suar dan fenomena yang ditimbulkannya dalam atmosfera suria, ruang antara planet, magnetosfera dan atmosfera Bumi memungkinkan untuk memeriksa dengan teliti semua hasil pemodelan teoretikal dan makmal suar.
Pada 6 September, dua peristiwa berlaku di Matahari kilat yang kuat, dan yang kedua daripada mereka ternyata paling berkuasa dalam 12 tahun, sejak 2005. Peristiwa ini menyebabkan gangguan pada komunikasi radio dan penerimaan isyarat GPS pada siang hari di Bumi, yang berlangsung kira-kira sejam.
Walau bagaimanapun, masalah utama masih di hadapan
Nyalaan suria - peristiwa malapetaka pada permukaan Matahari, disebabkan oleh penyambungan semula (reconnection) magnet talian kuasa, "beku" menjadi plasma solar. Pada satu ketika, garis medan magnet yang sangat berpintal putus dan menyambung semula dalam konfigurasi baharu, melepaskan sejumlah besar tenaga,
menghasilkan pemanasan tambahan bahagian terdekat atmosfera suria dan pecutan zarah bercas kepada kelajuan hampir cahaya.
Plasma suria ialah gas zarah bercas elektrik dan, oleh itu, mempunyai medan magnetnya sendiri, dan medan magnet suria dan medan magnet plasma adalah konsisten antara satu sama lain. Apabila plasma dikeluarkan dari Matahari, ia berakhir garisan magnetik kekal "melekat" pada permukaan. Akibatnya, garis magnet diregangkan dengan hebat sehingga akhirnya putus daripada ketegangan (seperti jalur anjal yang telah diregangkan terlalu banyak) dan menyambung semula, membentuk konfigurasi baharu yang mengandungi kurang tenaga - sebenarnya, proses ini dipanggil medan magnet sambungan semula talian. .
Bergantung pada keamatan suar suria, ia dikelaskan, dan dalam dalam kes ini Kita bercakap tentang kilat yang paling berkuasa - kelas X.
Tenaga yang dibebaskan semasa nyalaan sedemikian adalah bersamaan dengan letupan berbilion-bilion bom hidrogen megaton.
Peristiwa yang diklasifikasikan sebagai X2.2 berlaku pada 11:57, dan yang lebih berkuasa, X9.3, berlaku hanya tiga jam kemudian pada 14:53 (lihat tapak web Makmal Astronomi Suria X-ray Institut Fizikal Lebedev)
Suar suria terkuat direkodkan dalam zaman moden, berlaku pada 4 November 2003, dan diklasifikasikan sebagai X28 (akibatnya tidak begitu bencana, kerana lemparan tidak ditujukan terus ke Bumi).
Nyalaan suria yang melampau juga boleh disertai dengan pancaran bahan yang kuat daripada korona suria, yang dipanggil pancaran jisim korona. Ini adalah fenomena yang sedikit berbeza; bagi Bumi ia boleh menimbulkan bahaya yang lebih besar atau lebih kecil, bergantung kepada sama ada pelepasan itu diarahkan terus ke planet kita. Walau apa pun, akibat daripada pelepasan ini dirasai selepas 1-3 hari. Ia mengenai kira-kira berbilion tan jirim terbang pada kelajuan ratusan kilometer sesaat.
Apabila pelepasan mencapai sekitar planet kita, zarah bercas mula berinteraksi dengan magnetosferanya, menyebabkan kemerosotan " cuaca angkasa lepas" Zarah yang jatuh di sepanjang garis magnet menyebabkan aurora di latitud sederhana, ribut magnet membawa kepada gangguan satelit dan peralatan telekomunikasi di Bumi, keadaan yang semakin teruk untuk penyebaran gelombang radio, dan orang yang bergantung kepada cuaca mengalami sakit kepala.
Pemerhati, terutamanya di kawasan latitud tinggi, dinasihatkan untuk memerhatikan langit pada hari-hari mendatang untuk kejadian aurora yang sangat megah.
Di samping itu, Matahari sendiri masih boleh memberikan fokus baru dan meletus dalam suar baru. Kumpulan tompok matahari yang sama yang menyebabkan suar pada hari Rabu - yang dirujuk oleh saintis sebagai kawasan aktif 2673 - pada hari Selasa menghasilkan suar kelas M sederhana yang juga boleh menjana aurora.
Walau bagaimanapun, peristiwa semasa adalah jauh daripada peristiwa yang dipanggil Carrington - yang paling berkuasa dalam keseluruhan sejarah pemerhatian. ribut geomagnet yang tercetus pada tahun 1859. Dari 28 Ogos hingga 2 September, banyak bintik dan suar diperhatikan di Matahari. Ahli astronomi British Richard Carrington memerhatikan yang paling berkuasa daripada mereka pada 1 September, yang mungkin menyebabkan lemparan jisim koronal besar yang sampai ke Bumi dalam masa rekod 18 jam. Malangnya, tidak ada peranti moden pada masa itu, tetapi akibatnya jelas kepada semua orang walaupun tanpanya -
daripada aurora sengit berhampiran khatulistiwa kepada wayar telegraf berkilauan.
Apa yang mengejutkan ialah peristiwa semasa berlaku dengan latar belakang penurunan aktiviti suria, apabila kitaran 11 tahun semula jadi selesai, apabila bilangan bintik matahari berkurangan. Walau bagaimanapun, ramai saintis mengingatkan kita bahawa semasa tempoh aktiviti menurun, wabak yang paling kuat sering berlaku, pecah seolah-olah pada penghujungnya.
"Peristiwa semasa disertai dengan pancaran radio yang sengit, yang menunjukkan kemungkinan lonjakan jisim korona," katanya dalam temu bual Amerika saintifik Rob Steenberg dari Pusat Ramalan Cuaca Angkasa (SWPC). "Bagaimanapun, kami perlu menunggu sehingga kami mendapat imej koronagraf tambahan yang menangkap acara ini." Kemudian ia akan dapat memberikan jawapan muktamad.”