Активность Солнца - раздел Астрономия, Предмет и цели курса Как Уже Говорилось, Глобальные Характеристики Солнца Практически Не Менялись ...
Как уже говорилось, глобальные характеристики Солнца практически не менялись на протяжении нескольких миллиардов лет. Однако локальные могут претерпевать временные флуктуации. Общей причиной зарождения и формирования тех или иных образований на Солнце является магнитное поле. Остановимся вкратце на отдельных проявлениях нестационарности Солнца. В дальнейшем эта информация будет важна для понимания некоторых процессов в звездах.
Пятна - это темные образования на поверхности Солнца. Размера их от нескольких сотен километров до десятков тысяч и даже до ста тысяч километров (рис. 17,18). Уже то обстоятельство, что пятно выглядит как темное образование на поверхности Солнца, подсказывает, что температура вещества в пятне меньше, чем в окружавшей его области. Измерения показали, что яркость пятна примерно раз в 10 меньше яркости соседних областей. Тогда по закону Стефана-Больцмана температура в пятне , т.е. действительно примерно на две с половиной тысячи градусов меньше. Спрашивается: какая причина привела к такому значительному (пусть и локальному) понижению температуры? Ответ на этот вопрос таков: вследствие весьма сложных магнитогидродинамических процессов на Солнце формируются магнитные жгуты или магнитные силовые трубки. Пятна образуются там, где эти силовые трубки выходят на поверхность Солнца (см. рис. 19). Какая связь между магнитным полем и темными пятнами? Дело в том, что сила Лоренца, действующая на частицы вещества Солнца (а надо учесть, что оно - хороший проводник), препятствует движению вещества поперек силовой трубки (почему?). Поэтому вещество, захваченное силовой трубкой, может двигаться лишь вдоль нее. По этой причине не происходит перемешивания вещества внутри трубки с веществом вне ее. Вещество внутри трубки остывает, не получая энергию извне, и когда оно вместе с силовой трубкой выходит на поверхность. то это и проявляется в виде темных пятен. Как можно проверить такое объяснение? Очевидно, для этого следовало бы измерить напряженность магнитного поля в пятне и вне его. Такая возможность существует*. Оказалось, что напряженность магнитного поля Солнца вне пятна примерно 1 гаусс(гс), что приблизительно в два раза больше напряженности магнитного поля Земли. Напряженность же магнитного поля в пятне достигает нескольких тысяч гс. Зарегистрирован случай, когда напряженность поля в гигантском пятне была около 5000 гс. Таким образом, действительно природа пятен связана с магнитным полем (рис. 20).
Хромосферные вспышки - наиболее мощные проявления солнечной активности. Вспышки происходят вблизи границы раздела полярности магнитного поля между пятнами. При этом энергия магнитного поля очень быстро, в течение буквально нескольких минут переходит в тепло, нагревая газ до десятков миллионов градусов. Процесс имеет характер взрыва. Выделяется огромное количество энергии в виде различного рода электромагнитного излучения от рентгеновского до радио. Происходит ускорение до очень больших скоростей заряженных частиц. Так образуются солнечные космические лучи. Эти вспышки оказывают сильное влияние на геофизические явления.
Протуберанцы – это активные образования в виде арок в самой внешней области - короне. Длина их может достигать порядка нескольких сотен тысяч километров (рис. 21).
Исследования показали, что степень активности Солнца, которая характеризуется количеством пятен, периодически меняется с периодом, равным 11 годам. С этим периодом изменяется и общая полярность магнитного поля Солнца.
Задача №20. Рассчитать стационарное изотермическое непрерывное истечение газа со звезды (задача Е. Паркера о звездном ветре).
Решение: Второй закон Ньютона для сплошной среды (или уравнение Эйлера) выглядит следующим образом:
,
где - масса элемента объема газа, u - скорость этого элемента, выражение для и см. §13. Подставляя, получим:
.
Здесь r - расстояние от центра звезды, M - масса звезды. Учитывая, что d/dt - полная производная, запишем: . Стационарность течения означает, что ¶u/¶t =0. Окончательно второй закон Ньютона для стационарного течения принимает вид:
Из условия сохранения вещества в сферически симметричном течении rur2 = const, или d(rur2)/dr = 0. Наконец, уравнение состояния Менделеева-Клапейрона
,
где T - температура газа. Величина a = (kT/mH)1/2 = const (no условию изотермичности) - называется изотермической скоростью звука. Эту систему уравнений можно свести к одному уравнению:
По условно непрерывности течения в точке r = ra , где u = a (так называемая звуковая точка), правая часть должна равняться нулю .
С учетом этого решение уравнения имеет вид:
,
где A - константа интегрирования. Определим ее из условия, что u = a при r = ra . Тогда A = -3. Качественная зависимость u(r) приведена на рис. 22.
Задача №21. Оценить скорость солнечного ветра на радиусе земной орбиты, положив T ~ 106 K - температура в короне.
Решение: a » 80 км/с, ra» 107 км. Обозначим . Тогда . Это уравнение можно решить методом последовательных приближений: ; ; . Если ограничиться этим, то .
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ... ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ... Кафедра физики космоса...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Активность Солнца
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
I. Предмет и цели курса
Предметом изучения настоящего курса являются планеты, звезды, Солнце как ближайшая звезда и Солнечная система, межзвездная среда, наша Галактика, другие галактики, крупномасштабная структура Вселен
Основные этапы развития представлений о строении Мира
В развитии наших представлений о картине Мира выделяются четыре этапа: I) древний; 2) средневековый; 3)новый и 4)новейший, или современный.
В течение первого этапа был сделан ряд открытий.
В больших масштабах
Сейчас трудно определенно сказать, что побудило человека заинтересоваться звездами - практические потребности или любопытство. Скорее всего, и то и другое, хотя не исключено, что любопытство было п
Достоверность знаний о мегамире
Вопрос о достоверности наших знаний об устройстве природы в больших масштабах занимает особое место. Изучая космические объекты, приходится сталкиваться с громадными расстояниями и промежутками вре
Измерение расстояний до небесных тел
Проблема расстояний в астрофизике - проблема номер один. Ведь от ее решения зависят масштабы тех или иных объектов, следовательно, строение этих объектов и процессы, которые привлекаются для объясн
Законы Кеплера
Отталкиваясь от идеи Коперника о том, что планеты движутся по окружностям, Кеплер в течение длительного времени пытался подобрать параметры орбит так, чтобы они удовлетворяли наблюдательным данным
Движение Земли вокруг Солнца
Существуют три факта, которые непосредственно указывает на движение Земли вокруг Солнца.
1. Наблюдения показали, что угловое расстояние в полдень Солнца от экватора на одн
Солнечная система
Задача №10. Оценить отношение моментов импульса, связанных с вращением Юпитера вокруг Солнца и Солнца вокруг своей оси (табличные данные см. в Приложении 1).
Строение недр планет зонной группы
Каково строение недр планет? Наиболее изученной является Земля, поэтому естественно начать с описания недр Земли. По аналогии с Землей разрабатываются модели строения ПЗГ. Внутреннее строение недр
Химический состав Земли
Химический состав коры изучается непосредственно, информацию о составе недр Земли получают опять же с помощью сейсмических волн. Как? По зависимости r(r), а также упругих свойств среды от ра
Возраст Земли
Возраст Земли - это очень важный параметр. Знание его позволяет, в частности, сделать выбор между различными моделями эволюции Вселенной.
Но как установить возраст Земли? Идея его определе
Внутреннее строение планет-гигантов
Как уже говорилось, изучать непосредственно недра планет-гигантов (ПГ) не представляется возможным. Основную роль в их исследовании играют теоретические методы, основанные на некоторых общих данных
Окраина солнечной системы
Что находится за пределами орбиты Плутона? Возможно, за пределами орбиты Плутона располагаются еще планеты. Так, в 1992 и 1993 гг. обнаружены еще две планеты, размеры которых оказались достаточно м
Температура поверхности Солнца
Температура излучающего тела определяется с помощью законов излучения (см. Приложение 1). Первый метод заключается в следующем. Получаем спектр излучающего тела. Затем, варьируя T в формуле
Условия в недрах Солнца
Звезды, как и планеты, находятся в состоянии гидростатического равновесия. Чтобы убедиться в том, насколько точно выполняется это утверждение, сделаем следующие оценки. Предположим вначале, что гра
Звездная величина
Приемная аппаратура регистрирует освещенность Em , создаваемую той или иной звездой на Земле, т.е. количество энергии, падающей в единицу времени на единичную площадку в некотором
Спектры нормальных звезд
Спектр звезды, т.е. распределение энергии по длинам волн является наиболее полной характеристикой ее излучения. Если известен спектр звезды, то путем интегрирования по длине волны рассчитывается ос
Диаграмма спектр - светимость
В начале нашего века Герцшпрунг и Рессел установили связь между дифференциальными и интегральными характеристиками звезд, построив по результатам наблюдений диаграмму спектр - светимость (рис. 27;
Определение расстояний до удаленных звезд
Отвлечемся на короткое время от изучения строения звезд и обратимся к проблеме расстояний. Расстояния до удаленных звезд можно определить с помощью диаграммы Г-Р. В самом деле, спектральный класс з
Определение радиусов и масс звезд
Для понимания диаграммы Г-Р очень важным является вопрос о радиусах и массах звезд.
Непосредственно измерить радиусы звезд не удается, т.к. из-за громадных расстояний их видимые размеры ок
Феноменологическая связь между параметрами для звезд ГП
После того, как были определены из наблюдений радиусы и массы звезд, встал вопрос: существует ли связь между светимостью звезды, ее массой и радиусом? Оказалось, что такая связь действительно сущес
Качественное рассмотрение проблемы
Выше получена связь между различными параметрами звезд на основе эмпирических данных. Поставим теперь такой вопрос: каковы модели строения звезд различных типов? Следует сразу оговориться: ответить
Применение методов подобия
Уравнения равновесия звезды для заданного химического состава , конкретного типа ТЯР и механизма переноса энергии можно решить численно с помощью компьютеров, и тем самым рассчитать структуру звезд
Внутреннее строение звезд
Звезда является весьма сложным природным объектом. Поэтому, как уже говорилось выше, рассчитать в деталях ее структуру можно, лишь привлекая компьютерные методы. Однако и в этом случае приходится с
Белые карлики
Задача №33. Из соображений подобия найти качественную связь между радиусом R u массой. MS звезды, вещество которой подчиняется уравнению состояния
Эволюция звезд
Проблема звездной эволюции принадлежит к числу фундаментальных проблем. Решалось она в течение нескольких десятилетий. Были и неправильные пути. Так, наличие ГП на диаграмме ГР наталкивало на мысль
Изохроны. Определение возрастов шаровых скоплений
Из рис. 42 видно, что положение той или иной звезды на диаграмме Г-Р определяется ее массой и временем, прошедшим от момента, когда звезда зажглась (на самом деле есть и другие факторы, влияющие на
Особенности эволюции тесных двойных звезд
Интерес к проблеме двойных звезд очень велик. Исследования их дают наиболее надежную информацию о массах и радиусах звезд, а также дополнительные сведения, которые позволяют более глубоко проверить
Физически переменные звезды
Задача №40. Из соображений размерности установить связь между периодом пульсации звезды и ее средней плотностью.
Указание: независимыми размерностными константами, которые
Заключительные этапы эволюции звезд
Финал звездной эволюции определяется рядом факторов: массой звезды, ее вращением, магнитным полем, входит ли звезда в состав тесной двойной системы или нет, начальным химическим составом. В дальней
Белые карлики
Сама структура красного гиганта - вырожденное ядро в центре и раздувающаяся оболочка - подсказывает, как рождается белый карлик. Если звезда сбросит оболочку, то остаток будет иметь параметры белог
Сверхновые звезды
Задача №42. Из соображений размерности найти закон расширения оболочки сверхновой. Указание: считать, что расширение оболочки, есть следств
Нейтронные звезды
Задача №45.Оценить критические значения массы и радиуса звезды вещество которой полностью состоит из нейтронов. Указания: 1) принять, что п
Рентгеновские пульсары
Выше речь ила о радиопульсарах. Известны также рентгеновские пульсары (РП). То есть объекты, излучающие строго периодические импульсы в рентгеновском диапазоне. Запись излучения одного из них приве
Черные дыры
Задача №50.Рассчитать радиус rg звезды массы M, при котором свет не может от нее оторваться (Дж. Мичел, П. Лаплас). Оценить r
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
, т.е. действительно примерно на две с половиной тысячи градусов меньше. Спрашивается: какая причина привела к такому значительному (пусть и локальному) понижению температуры? Ответ на этот вопрос таков: вследствие весьма сложных магнитогидродинамических процессов на Солнце формируются магнитные жгуты или магнитные силовые трубки. Пятна образуются там, где эти силовые трубки выходят на поверхность Солнца (см. рис. 19). Какая связь между магнитным полем и темными пятнами? Дело в том, что сила Лоренца, действующая на частицы вещества Солнца (а надо учесть, что оно - хороший проводник), препятствует движению вещества поперек силовой трубки (почему?). Поэтому вещество, захваченное силовой трубкой, может двигаться лишь вдоль нее. По этой причине не происходит перемешивания вещества внутри трубки с веществом вне ее. Вещество внутри трубки остывает, не получая энергию извне, и когда оно вместе с силовой трубкой выходит на поверхность. то это и проявляется в виде темных пятен. Как можно проверить такое объяснение? Очевидно, для этого следовало бы измерить напряженность магнитного поля в пятне и вне его. Такая возможность существует*. Оказалось, что напряженность магнитного поля Солнца вне пятна примерно 1 гаусс(гс), что приблизительно в два раза больше напряженности магнитного поля Земли. Напряженность же магнитного поля в пятне достигает нескольких тысяч гс. Зарегистрирован случай, когда напряженность поля в гигантском пятне была около 5000 гс. Таким образом, действительно природа пятен связана с магнитным полем (рис. 20).
,
- масса элемента объема газа, u - скорость этого элемента, выражение для 
и 
см. §13. Подставляя, получим:
.
. Стационарность течения означает, что ¶u/¶t =0. Окончательно второй закон Ньютона для стационарного течения принимает вид:
,
.
,
. Тогда 
. Это уравнение можно решить методом последовательных приближений: 
; 
; 
. 
.
Новости и инфо для студентов