26.3.2. Излучение Солнца

Полное радиочастотное излучение Солнца можно считать [206, 216, 226] состоящим из двух составляющих. Первая составляющая образуется постоянным излучением «спокойного» Солнца, идущим с полной поверхности солнечного диска, вторая же составляющая является переменной и представляет результат излучения, идущего из центров активности.

Рис. 26. 13. Радиочастотное излучение спокойного Солнца: а - эквивалентная температура черного тела; б - распределение интенсивности излучения по диску Солнца. (См. [245].)

Вычисления, относящиеся к невозмущенному Солнцу [105, 184, 185], были произведены при допущении, что поглощение в ионизированном газе солнечной атмосферы определяется магнитно-ионной теорией. Смерд [246] при расчетах исходил из сферически симметричной модели Солнца с короной и хромосферой как изотермических областей; были выведены траектории распространения радиолучей и найдена методом интегрирования шумовая яркостная температура. Эта температура показана на рис. 26.13, а сплошной линией; здесь видно, что при изменении частоты от 50 Ггц до 100 Мгц температура от 6000° К возрастает свыше 106° К. Наблюдаемый ход изменения температуры обусловлен наличием подъема в

области возникновения излучения, простирающейся от нижних слоев хромосферы до короны, и зависит от температур, принятых для этих сред.

Некоторые измерения солнечной радиации были произведены на частоте [213] и более высоких частотах [102, 108, 213, 254, 349]. Результаты первых измерений, проведенных на частоте свидетельствуют о наличии переизлучения с интенсивностью Измерения на частотах [241, 242] проводились с помощью параболоида диаметром в фокусе которого был установлен детектор Голэя. Максимальная величина сигнала, наблюдавшаяся у поверхности Земли, была равна при плотности водяных паров в атмосфере 2,7 Измерения [66] на частоте осуществлявшиеся с помощью параболической антенны диаметром ширина луча которой была равна 6,7, дали яркостную температуру 7000° К. На этих волнах миллиметрового диапазона излучение почти полностью происходит из хромосферы, и следовало бы ожидать, что это излучение по характеру и эффективной Температуре будет напоминать оптическое излучение. Результаты, полученные [16] на низших частотах, указывают на то, что эквивалентная температура короны очень высока. В качестве промежуточного диапазона исследовались частоты [11, 12, 196, 235]. Было обнаружено, что плотности потока находятся в пределах от до Данные о плотности потока, пересчитанные в кажущуюся температуру шумов, представлены на рис. 26.13, а; видно, что теоретические данные и практические результаты согласуются довольно хорошо.

Вычисления [246, 268 , 288 , 289] распределения интенсивности излучения по солнечному диску показывают, что и на высоких и на низких частотах величина интенсивности плавно уменьшается к периферии диска.. На частотах выше доля излучения, приходящаяся на корону, увеличивается за счет увеличения длины наклонных путей распространени лучей вблизи лимба сквозь горячую, но частично прозрачную корону. Величина светящегося лимба зависит от принятой модели и температуры Солнца. На рис. 26.13, б представлены типичные кривые распределения интенсивности излучения по диску Солнца при температурах короны и хромосферы, равных соответственно и . Результаты наблюдений изменения интенсивности при переходе от центра лимба к его границам дают по-видимому качественное обоснование различных теорий. Первые эксперименты на частоте 500 Мгц [251] показали только постепенное уменьшение температуры при удалении от центра диска, но более поздние измерения, проведенные на частоте с помощью -элементного интерферометра, указали на явление увеличения яркости лимба. Измерения [66] на частоте показали, что Солнце ведет себя как однородный диск с размерами, превышающими оптический приблизительно на 1%. Эти и другие экспериментальные данные [11, 12] позволяют

признать хромосферу как гетерогенную среду, заметно отклоняющуюся от сферической симметрии.

Радиочастотное излучение активного Солнца подвержено спектральным, временным и пространственным изменениям [15]. Например, измерения, проведенные [16] на более низких частотах, свидетельствуют о наличии быстрых изменений интенсивности, причем величины случайных пиковых выбросов иногда в раз превосходят значения, обусловленные термическими явлениями. Эти вспышки и взрывы представляют нетермические составляющие. Предполагают [183], что их причиной являются возмущения электрического происхождения, имеющие место в солнечной атмосфере. Последние тесно связаны с визуальными явлениями, подобными солнечным пятнам и вспышкам, а также с ультрафиолетовым излучением [197]. Исследование [186] активного Солнца с помощью спектроанализатора, работающего в диапазоне позволило обнаружить на частотах ниже существование шумовых бурь, представляющих собой продолжительные последовательности коротких вспышек, длящихся часами или сутками.

Вышеуказанное возрастание уровня радиации в сверхвысокочастотном диапазоне волн выражено значительно слабее и плавнее [165, 340, 392]. Его уровень редко превышает термический уровень больше чем вдвое. Такие случайные взрывы и вспышки наблюдались на частотах . Самый большой взрыв привел к увеличению излучения на 27%, длившегося, как было обнаружено, менее

5 мин. Такое излучение активного Солнца часто приводит к появлению эффектов поляризационного характера [6, 111, 147]. Предполагают, что медленно меняющаяся составляющая [387] излучения обязана своим происхождением тепловому излучению локализованных областей, отличающихся ненормально высокими температурой и плотностью электронов. Измерение повышенного уровня излучения было произведено на частотах [63, 64]. Местное распределение излучения можно исследовать более детально, производя наблюдения во время частичных или полных затмений. Некоторое количество таких измерений было произведено [14, 73, 124, 135, 212, 389] на частотах около В работах [55, 388] описаны результаты наблюдений в трех точках, разнесенных друг от друга на большое расстояние. Эти наблюдения производились Христиансеном, Ябсли и Миллсом. Наблюдения производились на частотах Затемнение яркой зоны привело к резкому ослаблению интенсивности, в результате чего определялась интенсивность области, расположенной на дуге, образованной лимбом Луны. Запись распределения интенсивности с трех точек позволила путем тройного пересечения лучей определить местоположение источника излучения повышенной яркости.