КҮННІҢ ҒАРЫШТЫҚ СӘУЛЕЛЕРІ, АЛАУ ЖӘНЕ КОРОНАЛЬДЫҚ МАССАНЫ ШЫҒАРУ

Күн оның фотосферасынан көрінетін жарықпен басым түсетін жалпы эмиссияға қараған кезде тыныш жұлдыз. Бірақ ол тәждің шығарындыларында, әсіресе ренген сәулелерінде, ультракүлгін және радиотолқындарда көрінетін қарқынды белсенділікті көрсетеді. Тәж - бұл күн тұтылу кезінде көретін Күн айналасындағы сұйылтылған газ. Оның құрылымы, оның қызметі сияқты, магнит өрісі арқылы басқарылады.

Күн сәулелену оқиғаларындағы энергияны жарылғыш түрлендіру ыстық плазманың және тездетілген бөлшектердің, шамамен 100 эВ-тық коронадағы орташа орташа жылу энергиясынан жоғары энергияларға негізделген. Осы атипптивтік оқиғалардың кейбіреулері бөлшектерді өте жоғары энергияларға дейін арттырады: күн ғарыштық сәулелері. Олар сирек кездесетін оқиғалар: олардың 1942 және 2009 жылы ашылуы арасында 70 рет байқалды.

1. Күн корона: магнит өрісі арқылы құрылған динамикалық орта

Күннің тұтылуынын (1998 жылғы 26 ақпан, Гваделупа, © Christian Viladrich, SAF) фотосында Күн тәжінің формасы оның толық сфералық пішінді фотосферасынын салыстырғанда бұрыс формалы екені байқалады. Себебі фотосфера гравитациямен реттеледі. Гравитация массалық концентрацияның ортасына әрбір бөлшектерді тартады және осылайша планета, ай мен күннің денесін сияқты сфералық денелерді жасайды. Тәж, екінші жағынан, электрлі зарядталған бөлшектерден, электроннан, протондан, гелий ядросынан және ауыр элементтерден тұратын 1 миллион градус ыстық, иондалған газ болып табылады. Бұл газ магнит өрісі арқылы құрастырылған, гравитациядан басқа, күннің интерьеріне негізделген.

Магнит өрісі және корона құрылымы

Жағдай магнит өрісінің екі магнит шкаласына біріктіретін магнитті магнитті алып, қағаз бетіне қағаз қоятын және қағазға бірнеше темір ұнтағын тарататын мектепте оқыған жақсы тәжірибеге ұқсас. Кішкентай темір ұнтақтары өріс сызықтары бойымен біркелкі орналасады және өріс сызықтарын көрсетеді.

Күн тәжімен не байланысқан?

Бізде ыстық корональды газдан келетін эмиссияны пайдаланып, жаңа көрініс берейік. Оң жақ суретте 1 млн градусқа жуық газ тәрізді темір шығаратын төтенше ультракүлгін (ЕВВ) Тәждің бөлшектері көрсетілген (фото: Transition Region және Coronal Explorer спутнигі, TRACE, NASA). Күннің барлық көрінетін және инфрақызыл жарығын шығаратын фотосфера бұл жерде қараңғы, өйткені шамамен 6000 градус ультракүлгін сәулелер имиссиясына жеткілікті емес. Ыстық корональды газ циклдарда шектелген. Өйткені, сәулелендіретін темір иондары магнит өрісінің құрылымында тұйықталған: Магнит өрісі арқылы өріс сызықтар бойымен біріктіруге мәжбүр болатын темір ұнтағының бөліктері сияқты, зарядталған бөлшектер тек өріс сызықтар бойымен еркін перпендикулярлық емес бағыт жүреді. Демек, біз Күн тәжінде өріс сызықтарды «көреміз», олар материалды шектейді, мысалы, темір ұнтағының көмегімен магнит өрісін «көреміз». Тәждің магнит өрісінің желілері Күннің денесінде жатыр.

Күн динамикасы

Магнит пен Күн арасындағы үлкен айырмашылық бар: магнит - статикалық конфигурация және оның өріс сызығы. Бірақ күннің ішкі бөлігі турбулентті газ болып табылады және осы газ ағындары тұрақты түрде енгізілген магнит өрістерін және олардың тәжінінің кеңейілуін өзгертеді. Осылайша, танымал магнитке қарағанда Күннің магнит өрісі статикалық емес.

Соның салдарынан, ултракүлгін толқындар ұзындығы кезінде тұтылу немесе ғарыш кемесі кезінде көретін кең ауқымды корональдық құрылымдар тұрақты емес! Тұтылу көрінісі динамикалық жағдайдың суретін білдіреді. Корона бұл құрылыстарды керемет корональды массалардан шығарады, және ол жарылғыш газды қыздырады және зарядталған бөлшектерді жоғары температураға дейін жеделдетеді.

Зиянды күн тәжі: корональды массалық экожүйелер мен өртенулер

Эрутивті күн белсенділігінің ең көрнекті көрінісі - корональды массалық эжекция (аббревиатура: CMEs). Жоғарыдағы суреттер сериясы күн және гелиосфералық обсерваторияның (SoHO, ESA / NASA) ғарыш кемесінде LASCO коронграфы арқылы алынды. Корпуста Күннің жарқын көрінетін дискісі оккультирленді, ол табиғи күн тұтылу кезінде көрінетін нәзік тәжден көрінеді.

Алғашқы суретте жаппай эжекциядан бұрын корона көрсетіледі. Төменгі оң жақта орналасқан оккультные дискінің үстінде пайда болған құрылымдар ағымдық деп аталады - тұтылу суреттерінен жақсы таныс функция. Келесі суреттерде газды магнит өрісі бар жоғары коронаға көтерілген кезде көреді. Кейіннен Күнді тастап, Гелиосфера арқылы тарайды. Мұнда газ тағы да магнит өрісінің құрылымдарын көрінеді. Бұл шын мәнінде, ең алдымен, шығарылатын газ емес, сонымен қатар корональдық магнит өрісінің құрылымы. Магнит өрісі газды онымен алады. Бұл жердегі жанартаудың жарылуынан ерекшеленеді, онда зат жарылғыш түрде шығарылып, ауырлық әрекетімен төмендейді.

Күннің алауы әртүрлі электромагниттік спектрлерде күтпеген ағарту арқылы көрінеді. Мұндай жарықтандырулар тән корональды шығарындыларында ерекше көрінеді: төтенше ультракүлгін (ТУК), рентген сәулелері және радио толқындар. Немесе тіпті гамма сәулелерінде, Күннің әдеттегідей алаудың сыртында біздің құралдарымызға көрінбейтін жерде. Жоғарыдағы үш суретте SoHO-дағы Extreme Ultraviolet Telescope (EIT, толқын ұзындығы 19.5 нм) 2000 жылдың 14 шілдесінде қабылданған күннің түрлі суреттері көрсетілген. Күн дискісінің орталығынан сәл жоғары жарықты «белсенді аймақ» назарға алыңыз: орташа панель кенеттен жарықтандырылғанын көрсетеді. Жарықтандыру 1 сағаттан астам уақыт өткеннен кейін келесі суретке түседі. Бұл күн сәулесі. Күн сәулесінің алауы және тәжден массасын шығару тәуелсіз емес. SoHO-дағы коронграфиялар осы алаумен КМЖ-ні байқады.

Күннен энергиялы бөлшектерінің оқиғалары

Ең оңтайлы EIT суреттегі ақ нүктелер - бұл құралға әсер ететін ондаған жүздеген МэВ энергиясындағы жоғары энергиялы бөлшектердің, протондар мен иондардың іздері - бұл күн белсенділігі кезінде бөлшектердің жоғары энергияларға тездетілгендігі және планетааралық кеңістікте . Бұл суретте күннің энергиялы бөлшектерінің ғарыштық техникаға әсері көрсетілген.

Жердің нейтронды мониторлары әлі де жоғары энергиялардың протондары анықталды. Суретте NMDB деректер қорынан алынатын бірнеше нейтронды мониторлар байқаған уақыттық профильдер көрсетілген. Бұл бөлшектердің жеделдету Күннің алауымен және күнде болған корональды массалық эквивалентті уақытпен анық түрде байланыстырады. Жер бетіндегі нейтронды мониторлар немесе басқа да бөлшектердің детекторлары арқылы анықталатын осындай энергияға Күн зарядталған бөлшектерді жылдамдатады, мысалы Ground Level Enhancements (GLE) деп аталады. Күн энергиясы ғарыштық сәулелер деп аталатын бұл жоғары энергиялы бөлшектер.

Егер сіз басқа GLE-ді қарағыңыз келсе, NMDB оқиға іздеу құралына барыңыз. GLE-нің нөмірін таңдап, оны бақылағыңыз келсе және «Submit» түймесін басыңыз.

Корональды массаны шығару және өртеу қалай пайда болады?

Алғашқы оқиға мен корональды массалардан шығару кезінде белсенді аймақта не болып жатқанын көрейік: NASA ғарыш кемесі TRACE 2000 жылдың 14 шілдесінде EUV-де SOHO/EIT секілді, алайда кішігірім ауқыммен және жоғары уақыттық модуляцисымен қарастырылды.

Сол жақта орналасқан екі суреттегі шашыраудың бастапқы кезеңі көрсетіледі: (1) жарқын белсенді аймақтың (жоғарғы панельдің) үстіңгі жағында суспензия салынған қара талшық көтеріліп, шығарылады. (2) жіптің корона арқылы көтерілгендіктен, оның бөлігі әлі төменгі модуляцисы көрсетілген суретте көрінеді. Талшық корональды массаның шашыраудың бір бөлігі болады.

Оң жақтағы алғашқы суретте көрсетілгендей, негізгі аймақ жандандырады (3). Одан кейін циклдік пішінді формалардың көбеюі бірнеше сағат өткеннен кейін көрінбейді. Төменгі бөліктің суреті (4) мұны көрсетеді.

Осы және басқа TRACE бақылауларының фильмдерін http://trace.lmsal.com/POD/ табсаңыз болады.

Магнетикалық қайта қосылу: күн сәулесінің әсер етуіндегі негізгі оқиғалар

Осы оқиға кезінде туындаған үрдістер төмендегі суретте бейнеленген қарапайым мультфильм сценарийінде қарастырылуы мүмкін. Бұл талшықтың көмегімен екі өлшемді кесіледі, ол коронарлық магнит өрісінің ауырлық күшіне қарсы тығыз газ болып табылады.

(а) осы газдағы электр токтарының ағыны және суреттегі жасыл дөңгелек өріс сызығымен көрсетілгендей, талшықтың айналасында магнит өрісін жасайды. Сонымен қатар, талшық күннің фотосферасынан төменірек магнит өрісі сызықтарымен қоршалған - олар күннің ауқымынан шығады.

(б) Егер фотосфераның ішіндегі және одан төмен турбулентті газ қозғалыстары әсерінен, талшықтың магнит өрісі, шектелген затпен бірге, бастапқыда кем қарағанда бұрынғыдан аз болатын аймаққа үлкен биіктікке дейін көтерілсе, демек төменірек қоршаған ортаға қарағанда қысым: қоршаған орта бұл аймаққа ағып, онымен магнит өрісін айналдырады. Қарсы бағытты магнит өрісінің желілері бір-біріне сары тіктөртбұрышпен көрсетілген аймаққа жақындайды. Бұл аймақ ағымдағы парақ деп аталады, өйткені магнит өрісінің күрт өзгеруі қарқынды электр токтарын білдіреді.

(в) магниттік өріс сызықтары ағымдағы парақта қайта қосыла алады: (б) өрісіндегі бір қызыл сызық сызығы кейін екі жаңа өріс жолын құрайды - біреуі өрілген жіптің айналасында жабылады, екіншісі жіптің астындағы жаңа циклдың бөлігі болып табылады.

(г) магнитті қайта жаңғырту процесі орталық нүктеден қашықтығы артуымен жолақтарға әсер етеді. Күндегі бір аяғымен, ал басқа жерде күн жүйесіндегі (суретте көрсетілмеген) басқа жолмен шоғырланған жолақтар желісін қайта қосқанда, талшық күннің интерьерінде тамырланған магнит өрісінің ажыратуы мүмкін. Содан кейін жоғары корона мен планетааралық кеңістікке шығарылады. Бұл тізбектің жоғарыда көрсетілген TRACE суреттерінде дәл біз көргеніміз: жіптің жоғарылауы және соңында жоғалып кетуі, жаңа магниттік ілмектердің астында ыстық газмен толтырылып, біраз уақыт бойы, мысалы УК-де радиация болады.

Бөлшектерді жеделдету

Магнит өрісі қайта қосылса, энергия газдың қыздыруына және кейбір бөлшектердің жоғары жылдамдықтар мен энергияға айналуына айналады. Бұл (d) тармағында көрсетілгендей әртүрлі жерлерде түрлі радиациялық дақтар жасайды. Қосылу үдерісі кезінде жеделдетілген бөлшектер планетааралық кеңістікке де шашырай алады.

Бөлшектер тек қана талшықпен төмен қайта қосу аймағында жеделдетілген. Талшық жоғары жылдамдықпен шығарылғанда, оның алдында соққы толқыны тудыруы мүмкін, мысалы, ауадан тезірек ұшатын әуе ұшағы сияқты, ауадағы соққылық толқыны пайда болады, біз кенеттен күшті дыбыс ретінде қабылдаймыз. Газдың зарядталған бөлшектерден тұратын күн тәжінде соққы толқыны электр өрісін қоздырып бөлшектерді жоғары энергияларға дейін жеделдете алады.

Біз белгілі бір ірі жарқыл мен тәжден массаны шығарудан кейін жер бетіне жететін ғарыштық сәулелердің қалай жылдамданып жатқанын білмейміз. Біз білеміз, бұл бөлшектердің оқиғалары әрдайым үлкен жарқылмен тез және кең корональды массалық қуыстармен бірге жүреді. Қарқынды зерттеу жұмыстары тәуліктік коронадағы бөлшектерді жеделдетудегі қайта қосу мен соққы толқындарының тиісті рөлін қарастыруға бағытталған.

Зерттеушілер үлкен күн энергиясы бөлшектерінің оқиғаларының шығуын, пиктік қарқындылығы және уақытша эволюциясын анықтау үшін әртүрлі құралдарды пайдаланады және олардың пайда болуын болжау үшін үлгілерді жасауға тырысады. Нейтронды мониторлар ең жылдам күннің энергиялық бөлшектерін зерттеу үшін негізгі құралдар болып табылады.