Що можна спостерігати на сонці, астрономічне співтовариство БФУ їм
На перший погляд здається, що спостерігати Сонце куди менш цікаво, ніж об'єкти нічного неба. І дійсно, навіть середньої руки аматорський телескоп відкриває спостерігачеві сотні тисяч зірок, а ще - туманності, галактики, комети, планети і малі тіла Сонячної системи. У той же час, Сонце, що освітлює поверхню нашої планети протягом мільярдів років, представляється постійним і одноманітним об'єктом спостережень. Однак наявність спеціалізованого обладнання дозволяє показати безліч масштабних, дивовижних і цікавих явищ на нашому світилі. У розпорядженні Астрономічного співтовариства БФУ ім. І. Канта знаходиться якраз такі прилади - розташовані в лабораторії астрономії та астрофізики, потужний сонячний телескоп, створений шляхом комбінації телескопа-рефрактора ТАЛ-100 і Coronado-PST. а також телескоп-рефлектор ТАЛ-200 з сонячним фільтром.
Так що ж можна спостерігати на поверхні Сонця? Незважаючи на те, що для спостерігача доступний тільки дуже тонкий поверхневий шар величезної зірки, на ньому відбувається багато всього цікавого. Здавалося б, розпечена до немислимих температур, поверхня Сонця повинна бачитися нам просто як сяючий диск. Повсякденне життя тільки підтверджує таку гіпотезу - зазвичай ми бачимо Сонце як об'єкт, що світився на небосхилі, без різниці на ньому будь-яких деталей через нестерпно яскравого світла. З цієї причини не можна дивитися на Сонце в телескоп або бінокль - зібраний цими приладами, сонячне світло запросто спалить сітківку ока необережному спостерігачу. Однак використовуючи спеціальні дуже темні світлофільтри, або просто проектуючи зображення з телескопа на екран, навіть за допомогою найпростіших оптичних інструментів можна розгледіти складну структуру поверхні Сонця. Саме так використовується рефлектор ТАЛ-200 - в поєднанні з плівковим сонячним фільтром, він дозволяє проводити якісні спостереження за поверхнею світила.
Перше, що кидається в очі навіть при побіжному спостереженні - дуже різкий край сонячного диска. Для величезного гарячого газового кулі, що не має чіткої межі, подібна яскраво виражена поверхня здається недоречною. Однак вся справа в тому, що майже весь видимий оку сонячне світло виходить з тонкого шару речовини, званого фотосферой, чия товщина менше трьохсот кілометрів. Таким чином, незважаючи на те, що Сонце простягається далеко за фотосфери, ми просто не побачимо слабо світяться частин зірки.
Якщо ми поглянемо на поверхню Сонця, то зможемо побачити на ній темні плями. нерівномірно розподілені по диску. Їх розміри невеликі, але лише щодо масштабів самого світила - найбільші з них в кілька разів перевершують Землю. Плями групуються в скупчення, а всього на диску їх можна спостерігати кілька десятків. Вченими було встановлено, що плями химерним чином пов'язані з активністю магнітного поля Сонця. В результаті проходження надсильних магнітних полів через фотосфери, виникають ділянки, трохи холодніші, ніж температури поверхні Сонця. Їх-то і можна спостерігати у вигляді темних плям. Плями можуть існувати до декількох місяців, здійснюючи за цей час кілька оборотів разом зі своїм світилом.
При детальному спостереженні околиць плям, можна помітити більш яскраві (і, відповідно, більш гарячі) області поверхні Сонця, звані факелами. Їх температура на дві тисячі градусів вище, ніж у сонячного диска і часто вони оточують відносно холодні плями. Однак смолоскипи можуть існувати і окремо від плям, утворюючи цілі факельні поля - області, що містять десятки смолоскипів, в яких ніколи не з'являється плям. Судячи з усього, своїй появі факели теж зобов'язані виходів магнітних полів.
Давайте на час відвернемося від плям на Сонці і звернемося до іншої частини сонячного диска. На перший погляд, поверхня здається однорідною, проте навіть з допомогою не дуже потужного телескопа (не забуваючи про темний світлофільтр!) Можна розглядати комірчастуструктуру поверхні Сонця. Окремі яскраві осередки (що отримали назву гранули) чергуються з трохи більш темними прожилками. Варто відзначити, що вся ця структура динамічно змінюється - окремі гранули постійно то зникають, то з'являються, живучи на поверхні зірки кілька хвилин. Все це нагадує величезний киплячий казан, де в ролі бульбашок виступають тисячокілометрові гранули. Однак розміри самого Сонця настільки великі, що на його поверхні вміщається до мільйона таких гранул.
Плями і гранулярна структура поверхні сонячного диска не тільки цікаві для спостереження за ними, а й дозволяють вченим багато чого з'ясувати про Сонце. Так, перші спроби оцінити активність Сонця були зроблені в XIX столітті, і були пов'язані якраз-таки з вивченням плям на Сонці. Незважаючи на те, що тоді вчені ще не знали про фізичну природу плям, вони помітили наявність деякої закономірності в кількості і розташуванні плям. Як було встановлено швейцарським астрономом Рудольфом Вольфом і його німецьким колегою Генріхом Швабе, максимуми і мінімуми числа плям на Сонці повторюються кожні одинадцять років. Це явище отримало назву одинадцятилітніх циклів активності. На піку кожного циклу на поверхні світила можна спостерігати до сотні плям, в той час як в мінімумі їх буває всього кілька штук. Більше того, бували періоди, коли на Сонці не було жодного темного плями! Зараз зрозуміло, що кількість плям прямо вказує на магнітну активність Сонця, а тому спостереження за плямами - одна з найважливіших частин моніторингу сонячної активності. У міру подальшого розвитку сонячної астрономії, а також накопичення матеріалів, вченими було встановлено, що крім самого очевидного - одинадцятирічного - циклу (його ще називають циклом Швабе, по імені одного з першовідкривачів) існують і більш тривалі періодичні коливання сонячної активності, що накладаються на цикли Швабе . Сучасні астрономи виділяють вікової і тисячолітній цикли, не виключаючи можливості існування і більш тривалих циклічних процесів на Сонці.
Однак плямами і гранулами справа не обмежується. Правда для спостереження нових, ще більш цікавих об'єктів на поверхні Сонця, буде потрібно принципово нове обладнання, таке як спеціальні сонячні телескопи. Ці досить дорогі прилади дозволяють розглянути куди більш «тонкі» структури на Сонце, недоступні навіть досить значним телескопів з фільтрами. Вони роблять доступними спостереження за такими цікавими подіями, як протуберанці і корональні викиди.
Протуберанці - мабуть, самі видовищні процеси на поверхні Сонця. Величезні згустки речовини, що перевершують по масі Землю, вириваються надпотужними магнітними полями на висоту до двох мільйонів кілометрів від Сонця. В ході цього процесу речовина протуберанців розганяється до швидкостей в сотні кілометрів на секунду - в десятки разів швидше космічних ракет. Протуберанці бувають настільки величезні, що їх можна побачити з Землі навіть без надсучасних приладів. Однак таке можливо тільки дуже рідко - під час нетривалих повного сонячного затемнення. Справа в тому, що надзвичайно яскраве світло фотосфери в звичайних умовах затьмарює світло нехай і розпечених, але досить розсіяних протуберанців. Фільтрацією цього світла і займаються сонячні телескопи, дозволяючи спостерігати протуберанці на постійній основі.
Корональні викиди - час від часу відбуваються на поверхні Сонця потужні викиди речовини, що супроводжуються сплесками активності магнітного поля світила. На відміну від протуберанців, велика частина речовини яких повертається на Сонце, вміст викидів прискорюється магнітним полем до таких швидкостей, що буквально вистрілює у відкритий космос. Такі викиди можуть досягати Землі, викликаючи в магнітосфері нашої планети потужні магнітні бурі, небезпечні для чутливої електроніки і позначаються на самопочуття людей. Реєструвати їх набагато складніше, ніж протуберанці, адже викидається речовина дуже розряджена, і його складно помітити на тлі корони і сонячного вітру. Лише вдавшись до допомоги космічних обсерваторій, астрофізикам вдалося виміряти параметри цього явища.
Не можна обійти увагою і ще одну форму прояви активності Сонця - так звані сонячні спалахи. На відміну від всіх попередніх явищ, вони не пов'язані з викидами маси, однак теж вносять істотний внесок в сонячну активність. Ці найпотужніші процеси охоплюють всі частини атмосфери Сонця - від фотосфери до корони і тривають всього кілька хвилин. Але за цей час виділяється колосальна енергія, в мільйони разів більша, ніж вибухи найпотужніших термоядерних бомб, створених людиною. На щастя, велика частина цієї колосальної енергії випромінюється в рентгенівському діапазоні і повністю поглинається атмосферою нашої планети. Вчені вивчають періодичність спалахів і намагаються побудувати, на підставі даних про магнітну активності Сонця, прогноз появи спалахів. Поки що прийнятну точність мають лише короткострокові прогнози, що є наслідком складності процесів, що протікають на поверхні Сонця. Однак уже сьогодні ясно - сонячні спалахи якимось чином пов'язані з корональними викидами - найчастіше, ці явища відбуваються одночасно на одному і тому ж ділянці Сонця. Поки що вчені не можуть чітко відповісти на питання - чи є вони породження один одного або всього лише супроводжують якийсь більш складний процес сонячної активності.