Интересно знать, что... Часть 2

Часть 2. Солнечные метаморфозы.

Раздел 1. Происхождение и виды солнечных магнитных полей:

1. А сейчас, уважаемые судари и сударыни, мы рассмотрим с вами следующую тему: "Происхождение и виды солнечных магнитных полей" :

Поскольку солнечная плазма имеет достаточно высокую электропроводность, постольку в ней млогут возникать электрические токи и, как следствие, магнитные поля. Непосредственно наблюдаемые в солнечной фотосфере магнитные поля принято разделять на два типа, в соответствии с их масштабом:

а) Крупномасштабное ( глобальное ) магнитное поле с характерными размерами, сравнимыми с размером Солнца, имеет среднюю напряжённость на уровне фотосферы порядка несколько Гаусс. В минимуме солнечной активности оно имеет приблизительно дипольную структуру, при этом напряжённости поля на полюсах Солнца максимальны. Затем, по мере приближения к максимуму солнечной активности, напряжённости поля на полюсах постепенно уменьшаются и через один- два года полсе максимума цикла становятся равными нулю ( так называемая "переполюсовка солнечного магнитного поля" ).

На этой фазе общее магнитное поле Солнца не исчезает полностью, но его структура носит дипольный, а не квадрупольный характер.

После этого напряжённость солнечного диполя снова возрастает, но при этом он имеет уже другую полярность. Таким образом, полный цикл изменения общего магнитного поля Солнца, с учётом перемены знака, равен удвоенной продолжительности 11- летнего цикла солнечной активности- примерно 22 года ( Закон Хейла ).

б) Средние и мелкомасштабные ( локальные ) поля Солнца отличаются значительно большими напряжённостями полей и меньшей регулярностью. Самые мощные магнитные поля ( до несколько тысяч гаусс ) наблюдаются в группах солнечных пятен в максимуме солнечного цикла. При этом типична ситуация, когда магнитное поле пятен в западной ( "головной" ) части данной группы, в том числе самого крупного пятна ( "лидера группы" ) совпадает с полярностью общего магнитного поля на соответствующем полюсе Солнца ("р- полярность"), а в восточной ("хвостовой ") части- пропивоположны ему ("f-полярность").

Таким образом, магнитные поля пятен имееют, как правило, биполярную или мультиполярную структуру. В фотосфере также наблюдаются униполярные области магнитного поля, которые, в отличие от группы солнечных пятен, располагаются ближе к полюсам и имеют значительную напряжённость магнитного поля ( несколько гаусс ), но большую площадь и продолжительность жизни ( до несколько оборотов Солнца ).

Согласно современным представлениям, магнитное поле Солнца генерируется в нижней части конвективной зоны с помощью механизма гидромагнитного конвективного динамо, а затем всплывает в фотосферу под воздействием магнитной плавучести. Этим же механизмом объясняется 22 - летняя цикличность солнечного магнитного поля.

Существуют также некоторые указания на наличие первичного ( то есть возникающего вместе с Солнцем ) или, по крайней мере, очень долгоживущего магнитного поля ниже дна конвективной зоны- в лучистой зоне и ядре Солнца.

Часть 2. Солнечная активность и солнечный цикл.

Комплекс явлений, вызванных генерацией сильных магнитных полей, называют солнечной активностью.

Эти поля проявляются в фотосфере как солнечные пятна и вызывают такие явления, как солнечные вспышки, генерацию потоков ускоренных частиц, изменения в уровнях электромагнитного излучения Солнца в различных диапазонах, корональные выбросы массы, возмущения солнечного ветра, вариацию потоков галактических космических лучей ( Форбуш- эффект ).

С солнечной активностью связаны также вариации геомагнитной активности ( в том числе и магнитные бури ), которые являются следствием достигающих Земли возмущений межпланетной среды, вызванных, в свою очередь, активными явлениями на Солнце.

Одним из наиболее распространённых показателей солнечной активности является число Вольфа, связанное с количеством солнечных пятен на видимой полусфере Солнца.

Общий уровень солнечной активности меняется с характерным периодом 11 лет ( так называемый "цикл солнечной активности" или "одинадцатилетний цикл" ).

Этот период выдерживается неточно и в 20 веке был ближе к 10 годам, а за последние 300 лет варьировался от 7 до 17 лет.

Циклам солнечной активности предпринято приписывать последовательные номера, начиная от условно выбранного первого цикла, максимум которого был в 1761 году. В 2000 году наблюдался максимум 23- го цикла солнечной активности.

Существуют также вариации солнечной активности большей длительности. Так, во второй половине 18 века солнечная активность и, в частности, её одиннадцатилетний цикл бали сильно ослаблены ( минимум Маундера ). В эту же эпоху в Европе отмечалось снижение среднегодовых температур ( так называемый малый ледниковый период ), что, возможно, вызвано воздействием солнечной активности на климат Земли.

Существует также точка зрения, что глобальное потепление вызвано повышением глобального уровня солнечной активности во второй половине 20 века.

Раздел 2. Солнце как переменная звезда:

Так как максимальная активность Солнцаподвержена периодическим изменениям- а вместе с ним изменяется и его светимость,- его можно рассматривать как переменную звезду. Некоторые исследователи относят Солнце к класу низкоактивных переменных звёзд типа BY Дракона. Данный тип переменных звёзд в молодости имеет значительный процент покрытия пятнами ( до 30% от общей площади поверхности звезды ).

На основе последних исследований было выявлено также периодическое изменение Солнечной постоянной: с амплитудой 0,1%
( в абсолютных значениях это 1 вт/квадратный метр, при среднем значении 1361,5 вт/квадратный метр ). В год максимума солнечной активности Солнечная постоянная выше, чем в год мимимума.

Раздел 3: Проблемы солнечных нейтрино:

Ядерные реакции, происходящие в ядре Солнца, приводят к образованию большого количества электронных нейтрино.

Измерения потока нейтрино на Земле показали, что количество регистрируемых солнечных электронных нейтрино приблизительно в два- три раза меньше, чем предсказывавет стандартная солнечная модель ( ССМ), описывающая теоритически процессы на Солнце.

Это рассогласование между экспериментом и теорией получило название "проблема солнечных нейтрино" и более 30 лет является одной из загадок солнечной физики. Положение осложняется тем, что нейтрино крайне слабо взаимодействует с веществом, поэтому создание нейтринного детектора, способного достаточно точно измерить поток нейтрино, исходящий от Солнца, является технически сложной и дорогостоящей задачей.

Предлагалось два пути решения проблемы:

( Примечание: но существует и третьий путь- кординального изменения ССМ : Предположение о поглощении малой чёрной дырой в центре ядра Солнца половины солнечных электронных нейтрино, образовавшихся при ядерных реакциях. - Трофименко А.П. "Вселенная: Творение или развитие? Минск 1987 год. стр 30 )

1. Во- первых, можно было модефицировать модель Солнца таким образом, чтобы уменьшить предполагаемую температуру в ядре и, следовательно, поток излучаемых нейтрино.

2. Во- вторых, можно было бы предположить, что часть электронных нейтрино, излучаемых ядром Солнца, при движении к Земле превращается в нерегистрируемые обычным детектором нейтрино других поколений ( мюонные и тау- нейтрино ).

Сегодня научный мир выбрал второй путь. Для того, чтобы имел место переход одного сорта нейтрино в другой,- то есть происходили так называемые енейтринные осциляции,- нейтрно должно иметь отличную от нуля массу. В настоящее время установленно, что это действительно так. В 2001 году, в нейтринной обсерватории в Садбери, были непосредственно зарегистрированы солнечные нейтрино всех трёх сортов и было показано, что их полный поток согласуется со стандартной солнечной моделью. При этом только около трети долетающих до Земли нейтрино оказывается электронными. Это количество согласуется с теорией, которая предсказывает переход электронных нейтрино в нейтрино другого покаления как в вакууме ( "собственные нейтринные осцилляции" ) так и в солнечном веществе ( "эффект Михеева- Смирнова- Вольфенштейна" ).

Раздел 4. Проблема нагрева короны Солнца:

Над видимой поверхностью Солнца ( фотосферой ), имеющей температуру около 6000 К, находится солнечная корона с температурой более 1 000 000 К.

Можно показать, что прямого потока тепла из фотосферы недостаточно для того, чтобы привести к такой высокой температуре короны. Предполагается, что энергия для нагрева короны поставляется турбулентными движениями подфотосферной конвективной зоны. При этом для переноса энергии в корону предложено два механизма:

1. Во- первых, это волновое нагревание- звук и магнитогидродинамические волны, генирируемые в турбулентной конвективной зоне, распространяются в корону и там рассеиваются, при этом их энергия переходит в тепловую энергии корональной плазмы.

2. Во- вторых, это магнитное нагревание, при котором магнитная энергия, непрерывно генерируемая фотосферными движениями, высвобождается путём пересоединения магнитного поля в форме больших солнечных вспышек, или же большого количества мелких вспышек.

В настоящее время неясно, какой тип волн обеспечивает эффективный механизм нагрева короны.

Можно показать, что все волны, кроме магнитогидродинамических альфвеновских, рассеиваются и отражаются до того, как достигнут короны, диссипация же альфеновских волн в короне затруднена.

Примечание: Диссипация- это процесс обмена системы со средой, веществом, энергией и информацией, представляющий собой "переструктурирование чужого в своё и рассеивания лишнего".- Котельников Г.А. "Теоретическая и прикладная синергетика" Белгород, 2000 год, стр. 148 )

Поэтому современные исследователи сконцентрировали основное внимание на механизм нагревания с помощью солнечных вспышек.
Один из возможных кандидатов в источники нагрева короны- это непрерывно происходящие мелкомасштабные вспышки.

Соломоновое решение...

Предисловие: "Нейтрино образуется в Земле в процессах распадов,
В атмосфере при бомбардировке космическими лучами, в Солнце и
В звёздах..."

Познанию тупика преобразования нейтрино в полёте к Земле посвящается...

Ловит призрак свет учёный,
След нейтрино под землёй,
След воздушно утончённый,
Взрывом мысли,- Боже мой?!

Ради поиска потоков
Осциляции частиц
Мозг кипит у очень многих
Вундеркиндов светлых лиц.

Тяжела вода познанья
С изотопом мысли "вдруг".
Тяжела рука старанья
С Черенковской спрышкой- звук.

По количеству событий
Счёт идёт день ото дня
С вероятностью прожитий
На детекторе огня.

Опыт солнечный удался-
Как в уме, так на устах!
След нейтрино повторялся
В наших умных головах!

Но позвольте вам заметить,
Чтобы так предполагать,
Вес нейтрино стоит взвесить
И на опыте подать.

Но позвольте вас поздравить
С напряжением мозгов
И в теорию направить
Преломления миров!

Примечание 1: Подсчитано, что без малейшего поглощения пучок нейтрино с энергией в миллион вольт может пройти через стальную плиту, толщиной от земли до ближайших звёзд. Ясно, что для таких частиц пройти "насквозь" через любую звезду "пустое дело".

Примечание 2: Фотография солнечной короны взята из интернета.

Примечание 3: Источник литературы взят из интернета.