Підручник з Астрономії (рівень стандарту). 11 клас. Пришляк - Нова програма

3. Прояви сонячної активності та їхній вплив на Землю

Сонячна активність визначається кількістю плям та їхньою загальною площею. Дослідження показали, що температура всередині плями досить висока і сягає 4500 K, але пляма здається темною на фоні більш гарячої фотосфери з температурою 5780 K (рис. 3.1, 3.2). Виникає питання: що знижує температуру всередині плями? Плями на Сонці можуть існувати протягом кількох місяців, тому виникла гіпотеза, що якийсь процес гальмує конвекцію плазми в сонячній плямі та підтримує різницю температур. Зараз доведено, що таким «ізолятором» є сильне магнітне поле, яке взаємодіє з електрично зарядженими частинками плазми і гальмує конвекційні процеси всередині плями.

Рис. 3.1. Сонячна пляма — це область фотосфери, де знижується температура, адже сильне магнітне поле у плямі зупиняє конвекцію

Рис. 3.2. Плями з'єднані між собою попарно, як полюси в магніті, кожна пляма має свою магнітну полярність

Ще одна загадка активності Сонця захована в її періодичності — цикл зміни кількості плям повторюється приблизно через кожні 11 років (рис. 3.3).

Рис. 3.3. Зміна сонячної активності визначається кількістю плям та їхньою площею

Для допитливих

Плями поєднані між собою магнітними силовими лініями подібно до полюсів магніту — кожна пляма має свою полярність. Так само, як неможливо розділити північний та південний полюси магніту, так і сонячні плями існують тільки парами, які мають різні магнітні полярності. Якщо врахувати полярність плям, то цикл сонячної активності триває приблизно 22 роки.

Вплив сонячної активності на Землю (рис. 3.4). Досліджуючи Сонце за допомогою супутників та АМС, астрономи виявили його сильне корпускулярне випромінювання — потік елементарних частинок (протонів, нейтронів, електронів). Наприклад, під час хромосферних спалахів, які вибухають поблизу плям, виділяється така величезна енергія, яку можна порівняти з випромінюванням всієї фотосфери Сонця. Не слід плутати спалахи з протуберанцями. Протуберанці (від лат. protubero — здуваюсь) існують постійно — це щільні холодні хмари водню, які піднімаються в корону і рухаються вздовж магнітних силових ліній. Завдяки протуберанцям відбувається обмін речовинами між хромосферою і короною.

Рис. 3.4. Сонце і Земля

Протуберанці — щільні хмари водню, які піднімаються в корону вздовж магнітних ліній

Спалах виникає між двома плямами з протилежною полярністю, коли протягом кількох годин температура в цій зоні зростає до 5 • 106 K і виділяється енергія 1021-1025 Дж, що майже сумісне зі світністю Сонця у видимій частині спектра. Під час спалаху енергія випромінюється в основному в невидимій частині спектра (радіо-, ультрафіолетовому та рентгенівському діапазоні). Під час спалахів у міжпланетний простір також викидаються потоки заряджених частинок, які летять зі швидкістю до 20 000 км/с (рис. 3.5). Через кілька годин після спалаху корпускулярні потоки можуть долетіти до Землі й викликати збурення її магнітного поля та світіння іоносфери, що проявляється у вигляді інтенсивних полярних сяйв.

Рис. 3.5. Хромосферний спалах на Сонці

Хромосферний спалах — тимчасове значне посилення яскравості обмеженої ділянки хромосфери Сонця, вибуховий викид речовини і енергії, яка накопичена в магнітному полі сонячних плям.

Магнітна буря — збурення магнітного поля Землі під впливом спалаху на Сонці. У цей час виникають неполадки в радіозв'язку та електронних приладах, погіршується самопочуття людей.

Дізнайтеся більше про Сонце та прояви його активності.

Контрольні запитання

  • 1. Яке явище називають сонячною активністю? З якою циклічністю вона відбувається?
  • 2. Назвіть процеси на Сонці, які можуть суттєво впливати на стан земної атмосфери.
  • 3. Що є джерелом енергії Сонця?
  • 4. Обчисліть, яку сонячну енергію зміг би поглинути за 1 год дах вашого будинку опівдні.

Завдання для спостереження

Увага! Під час спостережень не можна дивитися на диск Сонця як неозброєним оком, так і в телескоп без спеціального світлофільтра!

Підрахуйте загальну кількість сонячних плям та намалюйте їхнє розташування на диску Сонця. Зверніть увагу, що плями часто з'являються парами. Через кілька днів повторіть спостереження, і ви помітите обертання Сонця навколо осі — плями змістилися. Кількість плям за цей час теж може змінитися.

Виконайте тестові завдання із автоматичною перевіркою на сайті «Інтерактивне навчання».

Висновки. Залежно від температури та характеру процесів, що визначаються цією температурою, Сонце умовно розділяють на такі області з різним фізичним станом речовини та розподілом енергії: ядро, зона радіації, конвективна зона та атмосфера.

Сонячний нейтрино є видом випромінювання, який приходить до земного спостерігача з найглибших надр Сонця і несе в собі інформацію про процеси, що там відбуваються. Для реєстрації нейтрино використовуються підземні лабораторії.