Протубера́нцы ( нем. Protuberanzen , от лат. protubero — вздуваюсь) — плотные конденсации относительно холодного (по сравнению с солнечной короной ) вещества, которые поднимаются и удерживаются над поверхностью Солнца магнитным полем .

Описание

Изучение протуберанцев началось с затмения Солнца 8 июля 1842 года ; тогда Араго , Эри и другие астрономы заметили необычные ярко-розовые выступы вокруг чёрного диска Луны . Во время наблюдения солнечного затмения 18 августа 1868 года Пьер Жансен независимо от Дж. Локьера применил новый метод наблюдения протуберанцев вне затмения, сделал вывод об их газообразном характере. Много ценных сведений о солнечных протуберанцах и их быстрых изменениях было получено с помощью замедленной съёмки . В настоящее время процессы, происходящие в солнечной атмосфере , наблюдаются и исследуются при помощи спутников и космических станций .

Протуберанцы хорошо видны во время полных солнечных затмений. Вне затмений наблюдаются с помощью особых спектральных приборов (протуберанц- спектроскопов ) , интерференционных фильтров , внезатменных коронографов (коронограф Лио ), хромосферных телескопов . В проекции на солнечный диск протуберанцы заметны в виде тёмных волокон.

Волокна — это тёмные вытянутые структуры, хорошо видимые в солнечной хромосфере в красной линии водорода H-альфа (H _α ). Они представляют собой конденсации из плотной и более холодной, чем окружающее вещество плазмы , приподнятые и удерживаемые над солнечной поверхностью петлями магнитного поля.

Классификация

Протуберанцы представляют собой волокнистые и клочковатые структуры, похожи на нити и сгустки плазмы различных форм, постоянно движутся, классифицируются по морфологическим или динамическим признакам.

Классификация протуберанцев по внешнему виду, скорости и особенностям движения вещества внутри него:

• спокойные;
• активные;
• эруптивные или изверженные;
• корональные или петлеобразные.

Спокойные протуберанцы . Вещество движется медленно. Форма меняется медленно. Время существования — недели и месяцы. Наблюдаются во всех гелиографических широтах . Возникают вблизи групп солнечных пятен , находящихся на поздних стадиях развития, или вдали от них. Кинетическая температура — 15000°.

Активные протуберанцы . Потоки вещества движутся от протуберанца к фотосфере и от одного протуберанца к другому с довольно большой скоростью. Кинетическая температура — 25000°. Многие спокойные протуберанцы становятся активными на время от десятков минут до нескольких суток, а затем исчезают или превращаются в эруптивные протуберанцы.

Эруптивные или изверженные протуберанцы . По внешнему виду напоминают громадные фонтаны. «Фонтаны» достигают высот до 1,7 млн км над поверхностью Солнца. Сгустки вещества движутся быстро, «извергаются» со скоростями в сотни км/с. Начертания изменяются довольно быстро. При увеличении высоты протуберанец слабеет и рассеивается. В некоторых протуберанцах наблюдались резкие изменения скорости движения отдельных сгустков. Эруптивные протуберанцы непродолжительны.

Корональные или петлеобразные протуберанцы . Возникают над хромосферой в виде небольших облаков. Со временем небольшие облака сливаются в одно большое облако. Большое облако испускает вниз (к хромосфере) отдельные потоки (струи) светящегося вещества. Существуют несколько часов.

Большие протуберанцы и энергичные корональные выбросы наблюдаются редко. Частота их появления, как и частота появления солнечных пятен и других активных явлений, увеличивается с приближением максимума ^{[ уточнить ]} солнечного цикла (продолжительность солнечного цикла — 11 лет).

Есть 3 типа классификации протуберанцев по форме и по характеру движения материи внутри них (разработана в обсерватории КрАО ):

• I тип . Протуберанец I типа встречается редко. Имеет форму облака или струи дыма. Возникают следующим образом: вещество поднимается по спирали на большие высоты. Скорость движения вещества может достигать 700 км / с . На высоте около 100 тыс. км от протуберанца отделяются куски; куски падают по траекториям, напоминающим силовые линии магнитного поля.
• II тип . Протуберанцы II типа имеют форму искривлённых струй. Струи начинаются и заканчиваются на поверхности Солнца. Узлы и струи движутся словно по магнитным силовым линиям. Скорости движения сгустков — от нескольких десятков до 100 км/с . На высотах в несколько сотен тысяч километров струи и сгустки угасают.
• III тип . Протуберанцы III типа имеют форму кустарника или дерева . Достигает очень больших размеров. Сгустки вещества движутся неупорядоченно со скоростями, не превышающими десятков км/с.

Теория

Полной теории , объясняющей разнообразные явления, связанные с солнечными протуберанцами, ещё не существует. Происходящее объясняется совместным действием силы тяжести , электрической силы и силы магнитной .

Химический состав протуберанцев соответствует составу обращающего слоя, однако физические условия в них таковы, что в спектре спокойных протуберанцев преобладают линии водорода и однократно ионизированного кальция ; в протуберанцах связанных с солнечными пятнами (такова большая часть изверженных), выделяются также линии различных металлов . Ширина, интенсивность и другие особенности этих линий указывают на то, что для протуберанцев характерны температуры 6…8 тыс. К при концентрации частиц (1…5)⋅10 ¹⁰ см ^-3 . Длительное существование протуберанцев показывает, что его вещество удерживают магнитные силы. Наличие магнитных полей в протуберанцах напряжённостью в несколько сотен эрстед установлено спектроскопическими наблюдениями.

Интересные факты

• Один из самых известных протуберанцев наблюдался 4 июня 1946 года вблизи максимума солнечного цикла , был заснят на плёнку и получил название «Дедушка» (« англ. Granddaddy ») .
• Самый высокий протуберанец за всю историю наблюдений Солнца был замечен в июне 1946 года . Его высота составляла 1,7 млн км , что больше диаметра Солнца .
• 25 января 1991 года (вблизи максимума солнечного цикла) астрономы Udin W. и Verma V. K. зафиксировали максимальную скорость извержения протуберанцев — около 1280 км/с . Но, возможно, речь идёт не о скорости вещества, а о скорости волны.
• 18 марта 2003 года спутник SOHO впервые заснял возникновение двух протуберанцев с противоположных сторон диска Солнца. Через 6 часов оба протуберанца прекратили своё существование. Неизвестно, было ли это событие закономерным или случайным — это ещё предстоит решить астрофизикам .
• 17 апреля 2009 года обсерватория ТЕСИС , расположенная на борту российского спутника « Коронас-Фотон », зафиксировала выброс гигантского протуберанца в глубоком минимуме активности Солнца: в межпланетное пространство был выброшен протуберанец длиной в 50 раз больше диаметра Земли ().

Галерея

• 
  Выброс коронарной массы
• 
  Выброс массы, достигающий высоты 85 тыс. миль над поверхностью Солнца (снимок сделан телескопом Snow и 5-и футовым 21 августа 1909 года )
• 
  Любительская фотография протуберанца с использованием коронографа
• 
  Корональный выброс массы 31 августа 2012 года

Примечания

Литература

• Лившиц М. А. // Физика космоса : маленькая энциклопедия / Гл. ред. Р. А. Сюняев . — Изд. 2-е, перераб. и доп. — М. : Советская энциклопедия , 1986. — С. 519—521. — 783 с. — 70 000 экз.
• Куликовский, Пётр Григорьевич . Справочник любителя астрономии. — изд. 5-е. — М. : УРСС, 2002. — 688 с. — ISBN 5836003033 .