Также по теме

СОЛНЕЧНО-ЗЕМНЫЕ СВЯЗИ

СОЛНЕЧНО-ЗЕМНЫЕ СВЯЗИ – междисциплинарный раздел астрофизики и геофизики, рассматривающий воздействия Солнца на процессы и явления, происходящие на Земле, начиная с его роли в формировании общего теплового режима планеты и ее атмосферы и вплоть до влияния на них самых разнообразных проявлений солнечной активности (СА). Важнейшие из них – солнечные вспышки, – внезапные плазменные взрывы на Солнце, начинающиеся обычно в его хромосфере и привносящие в Солнечную систему огромную дополнительную энергию. Наиболее мощные события равносильны взрывам миллионов атомных бомб. Примерно половина этой энергии переходит в кинетическую энергию потоков и выбросов намагниченной корональной плазмы. Другая половина – жесткое ионизующее электромагнитное и проникающее корпускулярное излучения. Поток протонов в солнечном ветре спокойного Солнца на расстоянии 1 астрономической единицы, т.е. составляет 2,4·10\up5 8 через 1 см\up5 2 за 1 с. Во время солнечных вспышек этот поток внезапно возрастает в десятки раз. Встречаясь с геомагнитным полем, он образует ударную волну, которая деформирует земную магнитосферу и вызывает магнитную бурю на Земле, в то время как энергичное ультрафиолетовое и рентгеновское излучение Солнца воздействует на все оболочки атмосферы Земли.

      Рис. 1. ВЛИЯНИЕ СОЛНЕЧНОЙ АКТИВНОСТИ на межпланетную среду и Землю.

Солнечная (или хромосферная) вспышка – внезапный плазменный взрыв, возникающий в хромосфере или нижней короне Солнца, в области неустойчивой конфигурации магнитного поля. Вспышки наблюдаются во всем электромагнитном спектре от рентгеновской и далекой ультрафиолетовой области до радиоизлучения на метровых волнах. Видимое излучение вспышек в основном состоит из эмиссионных линий водорода (наиболее яркая красная линия водорода Ha 656 нм) и нейтрального и ионизованного гелия, а также атомов и ионов кальция, натрия, железа и других химических элементов. Вспышки сопровождаются увеличением потока солнечного ветра и выбросом высокоэнергичных частиц и сгустков плазмы. Общая энергия взрыва составляет от 1020 Дж для слабых событий (субвспышки) до 1025–1026 Дж для мощных вспышек. Во время вспышек магнитная энергия переходит в тепло и в энергию ускоренных частиц, образующих корпускулярные потоки (см. СОЛНЕЧНАЯ АКТИВНОСТЬ)

Экологические условия нашей среды обитания существенно зависят от вариаций солнечного излучения, в первую очередь, от потока электромагнитных волн. Основная доля излучаемой Солнцем энергии приходится на видимую часть спектра, эта область спектра вносит основной вклад в энергетику атмосферы Земли и ее поверхности и практически определяет весь поток лучистой энергии Солнца, называемый солнечной постоянной и равный 1368 Вт/м2. Это значение стабильно.

Внеатмосферные измерения последних двух десятилетий показали, что вариации солнечной активности за 11-летний цикл изменяют среднее значение «солнечной постоянной» не более чем на 0,2%, причем это изменение происходит в фазе с числом пятен на Солнце. В ясную погоду видимый свет проникает к поверхности Земли практически без поглощения (этот диапазон длин волн называют «оптическим окном» прозрачности атмосферы). При минимуме солнечной активности потоки более энергичного ультрафиолетового и рентгеновского излучений сравнительно невелики и достаточно постоянны, однако при усилении СА потоки коротковолнового излучения Солнца сильно возрастают и быстро изменяются, причем с уменьшением длины волны амплитуды изменений сильно возрастают. Во время быстрого развития сильной хромосферной вспышки коротковолновое излучение усиливается в десятки и сотни раз. В это время Солнце также становится источником заметного гамма-излучения, однако непосредственно на Земле эти мощные кванты излучения не регистрируются, благодаря защите различных оболочек земной атмосферы, защищающей все живое от губительного влияния ионизующей и проникающей солнечной радиации. В телескопы с Земли очень трудно наблюдать динамические процессы в горячей солнечной короне, однако их детали можно регистрировать в рентгеновских лучах. Грандиозные корональные выбросы вещества из солнечной короны в межпланетное пространство были обнаружены только после того, как при помощи космических аппаратов рентгеновские телескопы были вынесены за пределы атмосферы.

      Рис. 2. СПЕКТР СОЛНЕЧНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ за пределами земной атмосферы. 1 – максимум солнечной активности, 2 – минимум солнечной активности, 3 – вспышка балла 3. Внизу указаны области солнечной атмосферы, где, в основном, формируется наблюдаемое излучение. Заштриховано – область спектра а–б, воспринимаемая человеческим глазом. В той же строке отмечены области спектра излучения, поглощаемого в атмосфере Земли или отражаемого ионосферой.

Радиоизлучение активного Солнца.

Длинноволновая область электромагнитного спектра переходит в диапазон теплового (инфракрасного) излучения, а затем – в миллиметровые, сантиметровые, метровые и более длинные радиоволны. Интенсивность спектра при этом быстро падает. Наибольшие значения потоков примерно в миллион раз меньше потоков видимого излучения. Для спокойного Солнца интенсивность сантиметрового излучения определяется хромосферой, а метрового – короной (cм. СОЛНЦЕ)

Известны два основных типа возмущений от активного Солнца в радиодиапазоне:

1). Всплески радиоизлучения от хромосферных вспышек, которые могут длиться многие часы, при этом связанные с ними потоки возрастают в тысячи раз.

2). Шумовые бури в метровом и декаметровом диапазонах, источником которых являются протяженные активные области крупных солнечных пятен. Они состоят из плавно меняющегося медленного подъема и спада общего радиоизлучения, на которое накладываются короткоживущие узкополосные всплески. В сантиметровом и метровом диапазонах солнечное радиоизлучение свободно проходит даже через облачную атмосферу Земли (радиоастрономическое «окно прозрачности»). Современная радиоприемная аппаратура позволяет получать радиоизображения Солнца, на которых видно множество деталей. Очень большие изменения солнечного радиоизлучения происходят на сверхдлинных волнах, однако они отражаются и поглощаются в самых верхних слоях атмосферы Земли.

      Рис. 3. СПЕКТР СОЛНЕЧНОГО РАДИОИЗЛУЧЕНИЯ. 1 – минимальная солнечная активность,2 – шумовая буря,3 – радиовсплеск, сопровождающий мощную хромосферную вспышку;4 – максимальная солнечная активность.