Активные явления на солнце

По материалам электронного учебника "Космические исследования и взаимодействия космической среды с системами и материалами космических аппаратов"

Солнечная вспышка - это мощное проявления солнечной активности, вызванное возникновением неустойчивой конфигурации магнитного поля в активной области на Солнце. Вспышки наблюдаются в виде внезапного увеличения яркости солнечной хромосферы, при мощных событиях - и фотосферы. Вспышка длится от нескольких минут до десятков минут и сопровождается выделением энергии до 1025-1026 Дж в виде коронального выброса массы и потока космических лучей, электромагнитного излучения во всех диапазонах от ультрафиолетового, рентгеновского и гамма-излучения до метровых радиоволн.
Не каждая вспышка, произошедшая на Солнце, влияет на состояние ОКП, то есть является геоэффективной. Геоэффективность вспышечных явлений, в основном, определяется мощностью (интенсивностью) и локализацией на диске Солнца. Естественно, что чем мощнее вспышка, тем более сильное влияние она может оказать на ОКП, при условии, что образовавшиеся в ней частицы достигнут орбиты Земли. Согласно последним исследованиям, максимальную геоэффективность имеют вспышки рентгеновского класса выше М5, произошедшие на западной половине солнечного диска.

Корональные выбросы массы (КВМ)

В 90-е гг. 20 века стало ясно, что важным источником геоэффективных возмущений являются не только солнечные вспышки, но также и гигантские выбросы вещества из короны Солнца, так называемые корональные выбросы массы (КВМ). Схематично КВМ выглядит как оторвавшаяся от Солнца замкнутая петля магнитного поля, несущая в себе сгусток коронального вещества.

Эруптивные протуберанцы (ЭП) - это крупные образования в атмосфере Солнца, отличающиеся от окружающего их вещества повышенной плотностью и пониженной температурой; наиболее заметный тип проявления активности в солнечной короне. Вопрос о степени влиянии протуберанцев на космическую погоду (прямого или косвенного, как одна из возможных причин возникновения (КВМ) на сегодняшний день остается открытым.
Примером события, когда распад волокна (волокно - это протуберанец, наблюдаемый в проекции на солнечный диск) стал источником возрастания потоков СКЛ в ОКП, может служить событие 14-17 апреля 1994. Но следует отметить, что такие события являются относительно редкими.

Солнечный ветер имеет бимодальный характер, это смесь медленного и быстрого потоков. Скоростной поток, в свою очередь, делится на квазистационарные и спорадические потоки, имеющие разную природу. Квазистационарные высокоскоростные потоки солнечной плазмы, ответственные за рекуррентные геомагнитные возмущения, наблюдаются над корональными дырами. Скорость здесь повышена до 700-1000 км/с, плотность понижена (3-4 см^-3). Спорадические высокоскоростные потоки - относительно кратковременные и сложные по структуре образования, ответственные за спорадические магнитосферные возмущения, в частности, с ними связаны большие магнитные бури.
Скорость солнечного ветра в спорадических потоках достигает 1200 км/с; на переднем фронте и впереди его образуется ударная волна.

Корональные дыры (КД)

Корональные дыры (КД) - это области солнечной короны с относительно низкой температурой (800000 К), пониженной плотностью и направленным примерно радиально от Солнца магнитным полем. На фотографиях в рентгеновских лучах КД выглядят тёмными по сравнению с другими областями короны (см. рисунок). КД, по-видимому, всегда существуют в полярных областях Солнца и иногда продолжаются в область низких широт, где могут образовываться изолированные КД






Коротирующие области взаимодействия

Когда быстрый поток солнечного ветра из корональной дыры догоняет предшествующий ему низкоскоростной поток, это приводит к сжатию плазмы вдоль линии взаимодействия токов, что, в свою очередь, ведет к к возрастанию плотности и температуры плазмы медленного потока за счет кинетической энергии быстрого. Область, где это явление имеет место, называется коротационной областью взаимодействия (КОВ), в английском варианте - (co-rotating interaction region - CIR). Достигая орбиты Земли, КОВ становятся причиной геомагнитных бурь, но их геоэффективность по сравнению с КВМ не очень велика. Тем не менее, многими авторами влиянию КОВ на безопасность авиа и космических полетов придается большое значение.

Протонные события

На сайте NOAA собрана информация о всех солнечных протонных событиях с января 1976, оказавших существенное воздействие на околоземное космическое пространство (Solar Proton Events Affecting the Earth Environment). Таковым событие считается, если интегральный поток протонов с энергией выше 10 МэВ по данным ИСЗ GOES превышает 10 частиц см.²сек.^-1стер.^-1.

Особый класс протонных событий составляют так называемые наземные возрастания (Ground Level Enhancement - GLE). С их помощью определяется максимальная энергия протонов СКЛ. Регистрация GLE осуществляется при помощи нейтронных мониторов (НМ). Измеренная таким способом максимальная энергия может достигать 15-20 ГэВ, но максимальная энергия протонов в источнике превышает эту величину. Эффективность регистрации возрастания СКЛ наземными нейтронными мониторами зависит от минимальной жесткости частиц, проникающих через барьер магнитного поля до станции, где расположен НМ, т.н. жесткости обрезания. Список GLE, зарегистрированных мировой сетью нейтронных мониторов с 1942 по 2006 год можно найти на сайте Мирового Цента Данных по Солнечно-Земной Физике.

Назад в раздел