Курс теоретической астрофизики

Для объяснения всплесков радиоизлучения привлекаются различные механизмы нетеплового излучения (см. [8] и [10]). Один из них состоит в возбуждении плазменных колебаний потоком быстрых частиц. При этом образуются продольные плазменные волны, которые затем превращаются в поперечные электромагнитные волны. Частоты собственных колебаний плазмы определяются формулой (18.26). Из неё видно, что при электронных концентрациях, характерных для короны, возникают метровые волны, на которых как раз и наблюдаются сильные всплески радиоизлучения. Возможно, что причиной плазменных колебаний являются быстрые частицы, образующиеся при хромосферных вспышках. В пользу этой гипотезы говорит тот факт, что сильные всплески радиоизлучения обнаруживаются через несколько минут после максимумов хромосферных вспышек. При этом сначала наблюдаются всплески на более коротких волнах, а затем на все более и более длинных. Это можно объяснить перемещением быстрых частиц, вызывающих колебания плазмы, из более плотных областей короны в менее плотные. Всплески могут также возникать в результате движения через корону ударной волны, порождённой хромосферной вспышкой. В качестве другого возможного механизма всплесков радиоизлучения было указано тормозное излучение релятивистских электронов в магнитном поле, т.е. так называемое синхротронное излучение (о нём см. § 31). Так как всплески очень разнообразны, то можно думать, что они возникают под действием различных механизмов.

6. Сверхкорона Солнца.

Изучать солнечную корону можно не только по её радиоизлучению, но и по ослаблению короной излучения, идущего от источников, расположенных за ней. По счастливой случайности один из самых мощных галактических источников радиоизлучения, Крабовидная туманность, находится очень близко от эклиптики (приблизительно на расстоянии 4,5 угловых солнечных радиуса). Поэтому ежегодно происходит покрытие Крабовидной туманности внешними частями короны. Наблюдения этого явления, выполненные впервые В. В. Виткевичем, привели к обнаружению частей короны, удалённых от центра Солнца на несколько десятков его радиусов.

Внешние части короны (называемые обычно сверхкороной) производят ослабление излучения Крабовидной туманности вследствие рассеяния радиоволн на электронных неоднородностях. При прохождении луча через неоднородность происходит отклонение луча из-за различия в показателях преломления неоднородности и окружающей среды. Простые подсчёты дают возможность определить уменьшение интенсивности излучения, проходящего через корону на разных расстояниях от центра солнечного диска, в зависимости от числа неоднородностей, их размеров и электронной концентрации в них. Из сравнения теории с наблюдениями найдено, например, что в короне на расстоянии 20 солнечных радиусов линейные размеры неоднородностей составляют около 10¹⁰ см, и электронные концентрации в них — около 10³ см⁻³.

Наблюдения, подобные описанным выше наблюдениям Крабовидной туманности, были выполнены и для многих других радиоисточников. В результате получены сведения о свойствах сверхкороны на расстояниях от Солнца, доходящих до 100 его радиусов. Следует отметить, что сверхкорону можно также наблюдать в оптической области спектра во время солнечных затмений.

На основании наблюдаемого медленного падения плотности в короне с удалением от Солнца возникло представление о том, что межпланетная среда является не чем иным, как продолжением короны. Сначала определение свойств межпланетной среды на разных расстояниях от Солнца делалось путём расчёта модели статической короны. Затем Паркер [11] произвёл подробное гидродинамическое рассмотрение «расширяющейся короны», т.е. короны, состоящей из частиц, движущихся от Солнца. Это движение происходит с громадными скоростями (на больших расстояниях от Солнца — порядка сотен километров в секунду) и вызывает существование «солнечного ветра» в межпланетном пространстве. По-видимому, солнечный ветер оказывает значительное влияние на внешние части планетных атмосфер, хвосты комет и некоторые другие объекты в солнечной системе.

Запуск космических аппаратов даёт возможность непосредственно измерить характеристики межпланетной плазмы. В частности, при этом обнаружено, что радиальная скорость плазмы возрастает во время магнитных бурь. Результаты таких измерений в значительной мере подтверждают указанную выше теорию.

ЛИТЕРАТУРА К ГЛАВЕ III

Амбарцумян В. А., Мустель Э. Р., Северный А. Б., Соболев В. В. Теоретическая астрофизика.—М.:Гостехиздат, 1952.

The Sun/Ed. G. Kuiper, Chicago: 1953 (русский перевод: Солнце.— М.: Изд-во иностр. лит., 1957).

Zirin Н. The Solar Atmosphere.— 1966 (русский перевод: 3ирин Г. Солнечная атмосфера.— М.: Мир, 1969).

Gibson Е. G. The Quiet Sun.— 1973 (русский перевод: Гибсон Э. Спокойное Солнце.— М.: Мир, 1977).

Thomas R. N., Athау R. G. Physics of the Solar Chromosphere.— New York: 1961 (русский перевод: Томас P., Атей Р. Физика солнечной хромосферы.— М.: Мир, 1965).