26.3. СОЛНЕЧНАЯ СИСТЕМА
26.3.1. Солнечная атмосфера
Основные слои солнечной атмосферы показаны на рис. 26.12, а. Самый нижний слой, фотосфера с внешним радиусом
имеет толщину
и может считаться видимой поверхностью Солнца.
Рис. 26. 12. Радиочастотное представление спокойного Солнца: а — строение солнечной атмосферы (не в масштабе); б - зависимость частот колебаний плазмы, циклотронных колебаний и колебаний, возникающих при столкиовеиии электронов с иоиамн, от высоты слоя над фотосферой. (См. [245].)
Эта фотосфера испускает непрерывный спектр излучения, преимущественно на оптических частотах, который хорошо согласуется со спектром излучения абсолютно черного тела, имеющего температуру 6000° К. Над фотосферой лежит область толщиной несколько сот километров, часто называемая реверсирующим слоем. Еще выше расположена хромосфера, простирающаяся над фотосферой на расстояние от 500 до
Кинетическая температура электронов в хромосфере достигает 30 000° К. Выше хромосферы на расстоянии до нескольких миллионов километров простирается корона, электронная температура которой равна приблизительно 106° К и уменьшается с увеличением расстояния от поверхности Солнца. Среднее расстояние от Солнца до Земли составляет
при этом солнечная фотосфера видна под углом
Как и можно было ожидать, Солнце излучает энергию в диапазоне радиочастот; имеется несколько гипотез относительно этого
излучения. В одной из гипотез, принадлежащих Смерду [245], плотность электронов в хромосфере определяется выражением
где
высота над фотосферой,
Плотность электронов в короне радиусом
находится по формуле
Физические свойства атмосферы Солнца можно описать тремя производными частотами, что следует из разд. 18.2:
— частотой колебаний плазмы
— циклотронной частотой
где
— плотность магнитного потока на поверхности;
— частотой колебаний, возникающих при столкновении электронов с ионами, находимой по формуле
На графике рис. 26.12, б представлены зависимости всех трех частот от расстояния данного слоя от фотосферы, причем
вычислялась для экватора. Для любого заданного значения радиочастоты можно определить следующие безразмерные величины:
Частоты колебаний, возникающих при столкновении электронов с ионами, таковы, что обычно
на всех частотах и во всех частях солнечной атмосферы, представляющих определенный интерес с точки зрения изучения шумов, обусловленных Солнцем. Коэффициент рефракции определяется выражением
так что распространение радиоволн возможно лишь в тех областях, где
При прохождении радиоволн через корону часть их поглощается, а направление распространения несколько меняется. Иногда на пути распространения радиоволн встречаются слои с плотностью электронов, определяемой выражением (26.34), достаточной для полного отражения. Подобные положения встречаются для обыкновенных лучей при
для необыкновенных (т. е. волн, имеющих то же направление вращения вектора интенсивности, что
и у свободных электронов) — при
Геометрическое место точек, в которых коэффициент рефракции равен нулю, образует оболочку, расположенную в пределах солнечной атмосферы. Эта оболочка представляет собой тот внутренний предел, до которого могут проходить и отражаться радиолучи сданной частотой колебаний. Рассматриваемые условия исследованы в работе [234] и представлены в виде номограмм в работе [38]. Уровни нулевого коэффициента рефракции для обыкновенного луча отображаются на рис. 26.12, б кривой с индексом