ПРОТУБЕРАНЦЫ

Спокойные протуберанцы, о которых говорилось раньше, видимые на диске в виде водородных волокон, располагаются, как правило, на границе активных областей, там, где соприкасаются поля разных направлений, т. е. вблизи нулевой линии раздела этих полей. Они представляют собой плотные массы, окруженные корональным веществом, из которого они, по-видимому, и возникают. Поддерживаются эти тяжелые образования, по всей вероятности, магнитными полями: на магнитных силовых линиях, как на натянутых струнах, лежит это темное волокно, но через него корональное вещество все время струится вниз. Протуберанцы не обязательно связаны с активными областями и, в частности, встречаются на высоких гелиографических широтах.

В проекции на солнечный диск высокоширотные протуберанцы видны как волокна, вытянутые по направлению восток-запад по параллели. Нередко наблюдается исчезновение волокон, довольно быстрое и на довольно длительный период (до двух недель).

Наоборот, тесно связаны с активными областями активные протуберанцы, отличающиеся очень быстрым развитием и недолгим существованием. Их развитие удалось особенно хорошо изучить за последние 25 лет, когда к ним были применены методы киносъемки. Искуственное затмение, которое создается в коронографе (КПА 111), фотографируется через интерференционно-поляризационный фильтр замедленной киносъемкой.

Меньшая часть активных протуберанцев есть результат подъема вверх хромосферного вещества, а большая часть — очевидный результат конденсации вещества в короне и спуск его вниз в хромосферу. И восходящее и нисходящее движение протуберанцев происходит вдоль траекторий, напоминающих форму магнитных силовых линий. Иногда они протекают с огромной скоростью (рис. 42, 43), до сотни километров в секунду, причем за время подъема протуберанца его скорость «подстегивается» неизвестным механизмом несколько раз. В одном случае скорость подъема протуберанца достигла 725 км/с.

Рис. 42. Развитие гигантского эруптивного протуберанца 4 июня 1946 г. Четыре фотографии в лучах На на протяжении одного часа. Для масштаба на первом снимке изображена Земля (белый кружок)

Часто они втягиваются в солнечное пятно и внезапно исчезают, в других случаях в короне создается непрерывно фонтанирующая светлая точка, откуда вещество течет вниз к пятну, как струя воды. Порой внезапный взрыв охватывает часть спокойного протуберанца, спустя несколько часов последний восстанавливается; этому случаю соответствует кратковременное исчезновение волокон на диске. Иногда взрывной процесс начинается на «свежем» месте. Все такого рода протуберанцы в прошлом получили название «эруптивных» (взрывных), в отличие от спокойных. Эруптивные протуберанцы достигают большой высоты (один из них, например, поднимался на 1 700 000 км), большой яркости, и в их спектрах наблюдаются не только линии , свойственные спокойным протуберанцам, но также многие эмиссионные линии других металлов. Наблюдается также довольно сильный непрерывный спектр, образующийся в результате рассеяния света фотосферы на свободных электронах.

В настоящее время в группе эруптивных протуберанцев выделяют «протуберанцы солнечных пятен» (рис. 44), которые появляются в центрах активности и характерны разнообразием форм — арки, петли и воронки. Именно они наиболее настойчиво вызывают в памяти контуры магнитных силовых линий. Именно они тесно связаны с короной через корональные конденсации, т. е. уплотнения, возникающие вблизи самых горячих мест короны — там, где наблюдается наиболее трудно возбуждаемая желтая корональная линия .

Рис. 43. Другой гигантский эруптивный протуберанец, сфотографированный II апреля 1959 г. Интервал времени между первым и последним снимком — 48 мин. Наибольшая высота (на снимке слева внизу) равна 360 тыс. км

Протуберанец, даже спокойный, нельзя рассматривать как газовую массу в состоянии термодинамического равновесия. Температура его, определяемая разными методами, оказывается весьма различной: по возбуждению легко возбудимых элементов , по трудно возбудимым 15 000, кинетическая температура для спокойных протуберанцев равна 15 000, а для активных 25 000 К. Она определяется по ширине спектральных линий, которая тем больше, чем сильнее беспорядочное тепловое движение атомов, но линии могут быть расширены также турбулентными движениями.

Скорость турбулентности, оцененная таким способом, получается порядка 15 км/с, что, однако, стоит в противоречии с тонковолокнистой структурой протуберанцев, указывающей скорее на упорядоченные движения вдоль магнитных силовых линий.

Рис. 44. Два протуберанца «типа солнечных пятен», спускающиеся петли и арки. Хорошо видны тонкие параллельные волокна

Если рассчитать типичный случай пары пятен с напряженностью на уровне фотосферы и с диаметром тени разделенных расстоянием d=50 000 км, то на высоте h=50 000 км магнитная напряженность над пятном будет

а магнитная энергия . Между тем плотность вещества в протуберанце составляет около атомов и ионов водорода или г/см3, так что при кинетическая энергия составит , т. е. на порядок ниже. Следовательно, магнитное поле пятен вполне может регулировать движения в протуберанце, тем более, что водород и гелий в протуберанце сильно ионизованы, соответственно на 99,8 % и 30 %. На самом деле в протуберанцах обнаруживаются более значительные магнитные поля, чем сказано выше, а именно 25—50 Э в спокойных и до 200 Э — в активных формах.

Вокруг фонтанирующей области короны наблюдается темное пространство, указывающее на дефект плотности. В самой же фонтанирующей области вещество уплотняется и одновременно охлаждается, так что давление остается прежним без существенного нарушения равновесия. Газовые массы свободно соскальзывают вниз по магнитным силовым линиям. Причина уплотнения коронального вещества не ясна, но может быть связана с изменениями магнитного поля в горячих местах короны. Сжатие силовых линий может привести и к сильному сжатию вещества, которое вначале нагревается; тогда получается видимая корональная конденсация, но благодаря высокой теплопроводности и повышенному (у плотной массы) излучению уплотненная масса быстро остывает. На спокойные протуберанцы, по-видимому, корона тоже оказывает постоянное воздействие, в частности, подогревая их, однако не слишком, так как магнитное поле препятствует теплопроводности поперек силовых линий.