Динаміка зовнішніх шарів Сонця

 

Визначимо умову, при якій порушується променева рівновага й виникає конвекція. Нехай конвективний елемент газу в нижній фотосфері був адіабатно зміщений догори на . Тоді Р*, ρ*, Т* конвективного елементу пов'язані співвідно­шеннями:

; (6.11)

Спочатку Р₁*, ρ₁*, Т₁* не відрізняються від Р₁, ρ₁, Т₁ оточного середовища. Якщо після підіймання ρ₂*> ρ₂, то рух конвективного елемента припиняється, й навпаки. При підійманні Р₂*=Р₂.

За цих умов з урахуванням (6.4) необхідно: Т₂*> Т₂.

Конвенція є, якщо при підійманні температура елемента зменшується повільніше, ніж температура оточного середовища:

.

 

Правий градієнт визначається насамперед величиною g в даному шарові (в умовах променевої рівноваги). Лівий – залежить від ступеня іонізації в даному шарові. Вже на h = –40 км речовина фотосфери не може знаходитись в променевій рівновазі, і далі на глибину 0,1·R_ʘ = 10⁵км пролягає конвективна зона.

Відстань, що її проходить елемент до його розвіювання в середовищі, називається довжиною шляху перемішування l. Звичайно вважають l ≈ β (див. 6.1). Від l істотно залежать характеристики конвективних моделей.

Конвективна зона гріє хромосферу й корону. Над нею в фо­тосфері знаходиться стійкий шар, в якому виконується промене­ва рівновага. При зіткненні конвективних чарунок з речовиною цього шару виникають різні типи хвильових рухів. З них зву­кові поширюються зі швидкістю

(6.12)

Швидкість коливань частинок . В ході поширення хви­лі області з більшими Р та Т рухаються швидше й наздоганяють області з меншими Р та Т. Так утворюється ударна хвиля, в котрій кінетична енергія швидко переходить в теплову, й шари хромосфери, що їх досягає хвиля, нагріваються.

В хромосфері вздовж напряму магнітного поля поширюються також магнітогідродинамічні хвилі Х.Альвена (1942). Плазма веде себе як провідна рідина, якщо частота поширення коливань в ній менша за іонну циклотронну (гіромагнітну) частоту (ω < ω_ні). Силові лінії, вморожені в провідне середовище, рухаються разом з ним. Альвенівська хвиля зберігає свою форму при малому затуханні. При великих ρ

(6.13)

При малих ρ альвенівські хвилі переходять в електромагнітні. Виникаючи в одному місці та затухаючи в іншому, альвенівська хвиля здійснює обмін енергією, в тому числі між віддаленими областями газопилового середовища космічного простору. Її енергія може переходити в теплову, в енергію прискорених резонансних частинок (затухання Ландау) тощо.

У верхній хромосфері (Н = ІЕ, ρ ~10^-14г/см³) υ_А ≈ 30км/с. При рухові вгору ці хвилі затухають з переводом енергії в теплову, тому в корону переноситься лише частка енергії гранул.

Згідно з спостереженнями, густина в короні розподілена по закону

.

На будь-якому r є певна ρ, що підтримується динамічно: газ витікає у простір, а речовина корони поповнюється з хромо­сфери та фотосфери. Спочатку швидкість газу υ<υ_зв; рухаю­чись в міжпланетний простір, газ прискорюється, досягаючи υ>υ_зв. Швидкість сонячного вітру поблизу Землі . Він здуває частинки й гази атмосфер планет, формує кометні хвости. Сонце втрачає 0,01за 5 млрд. років ()_ʘ.