Macchie solari

Il Sole è l'unica tra tutte le stelle che vediamo non come un punto scintillante, ma come un disco splendente. Grazie a ciò, gli astronomi sono in grado di studiare vari dettagli sulla sua superficie.

Che cos'è macchie solari?

Le macchie solari sono lontane dall'essere formazioni stabili. Sorgono, si sviluppano e scompaiono, e nuovi appaiono per sostituire quelli che sono scomparsi. Occasionalmente si formano macchie giganti. Così, nell'aprile 1947, sul Sole fu osservata una macchia complessa: la sua area superava la superficie globo 350 volte! Era chiaramente visibile ad occhio nudo 1 .

Macchie solari

Macchie così grandi sul Sole sono state notate fin dai tempi antichi. Nella cronaca Nikon del 1365 si può trovare una menzione di come i nostri antenati in Rus' vedevano "macchie scure, come chiodi" sul Sole attraverso il fumo degli incendi boschivi.

Apparendo sul bordo orientale (a sinistra) del Sole, muovendosi lungo il suo disco da sinistra a destra e scomparendo dietro il bordo occidentale (a destra) della luce diurna, le macchie solari offrono un'eccellente opportunità non solo per verificare la rotazione del Sole attorno al suo asse. , ma anche per determinare il periodo di questa rotazione (più precisamente, determinato dallo spostamento Doppler delle linee spettrali). Le misurazioni hanno mostrato: il periodo di rotazione del Sole all'equatore è di 25,38 giorni (rispetto ad un osservatore su una Terra in movimento - 27,3 giorni), alle medie latitudini - 27 giorni e ai poli circa 35 giorni. Pertanto, il Sole ruota più velocemente all'equatore che ai poli. Rotazione delle zone il luminare ne indica lo stato gassoso. La parte centrale della grande macchia appare completamente nera al telescopio. Ma le macchie appaiono scure solo perché le osserviamo sullo sfondo di una fotosfera luminosa. Se la macchia potesse essere esaminata separatamente, vedremmo che brilla più di un arco elettrico, poiché la sua temperatura è di circa 4.500 K, cioè 1.500 K inferiore alla temperatura della fotosfera. Una macchia solare di medie dimensioni contro il cielo notturno apparirebbe luminosa come la Luna durante la luna piena. Solo le macchie non emettono luce gialla, ma rossastra.

Tipicamente, il nucleo scuro di una grande macchia è circondato da una penombra grigia, costituita da fibre radiali chiare situate su uno sfondo scuro. L'intera struttura è chiaramente visibile anche con un piccolo telescopio.

Macchie solari

Nel 1774, l'astronomo scozzese Alexander Wilson (1714-1786), osservando le macchie sul bordo del disco solare, concluse che le grandi macchie erano depressioni nella fotosfera. Calcoli successivi hanno mostrato che il “fondo” della macchia si trova al di sotto del livello della fotosfera in media di 700 km. In una parola, le macchie sono giganteschi imbuti nella fotosfera.

Attorno alle macchie dei raggi dell'idrogeno è chiaramente visibile la struttura a vortice della cromosfera. Questa struttura a vortice indica l'esistenza di violenti movimenti di gas attorno alla macchia. Lo stesso disegno viene creato dalla limatura di ferro versata su un foglio di cartone se sotto di essa viene posizionata una calamita. Questa somiglianza ha portato l'astronomo americano George Hale (1868-1938) a sospettare che le macchie solari siano enormi magneti.

Hale sapeva che le linee spettrali vengono divise se il gas emittente si trova in un campo magnetico (il cosiddetto scissione di Zeeman). E quando l'astronomo confrontò la quantità di scissione osservata nello spettro delle macchie solari con i risultati degli esperimenti di laboratorio Con gas in un campo magnetico, scoprì che i campi magnetici delle macchie sono migliaia di volte superiori all'induzione del campo magnetico terrestre. Tensione campo magnetico sulla superficie terrestre è circa 0,5 oersted. E nelle macchie solari sono sempre più di 1500 oersted - a volte raggiungono i 5000 oersted!

La scoperta della natura magnetica delle macchie solari è una delle scoperte più importanti dell'astrofisica dell'inizio del XX secolo. Per la prima volta è stato stabilito che non solo la nostra Terra, ma anche altri corpi celesti hanno proprietà magnetiche. Il sole è venuto alla ribalta in questo senso. Solo il nostro pianeta ha un campo magnetico dipolare costante con due poli, e il campo magnetico del Sole ha una struttura complessa, e per di più “si capovolge”, cioè cambia segno, o polarità. E sebbene le macchie solari siano magneti molto potenti, il campo magnetico totale del Sole raramente supera 1 oersted, che è molte volte il campo medio della Terra.

Forte campo magnetico in un gruppo di macchie solari bipolari

Il forte campo magnetico delle macchie solari è proprio la ragione della loro bassa temperatura. Dopotutto, il campo crea uno strato isolante sotto le macchie solari e, grazie a ciò, rallenta bruscamente il processo di convezione - riduce il flusso di energia dalle profondità della stella.

Le macchie grandi preferiscono apparire in coppia. Ciascuna di queste coppie si trova quasi parallela all'equatore solare. Il punto principale, o testa, di solito si muove un po' più velocemente del punto finale (coda). Pertanto durante i primi giorni le macchie si allontanano le une dalle altre. Allo stesso tempo, la dimensione delle macchie aumenta.

Spesso tra i due punti principali appare una “catena” di piccole macchie. Una volta che ciò accade, la macchia della coda può subire una rapida disintegrazione e scomparire. Rimane solo la macchia principale, che diminuisce più lentamente e vive in media 4 volte più a lungo della sua compagna. Un processo di sviluppo simile è caratteristico di quasi tutti grande gruppo macchie solari. La maggior parte degli spot dura solo pochi giorni (anche poche ore!), mentre altri durano diversi mesi.

Le macchie, il cui diametro raggiunge i 40-50mila km, possono essere viste attraverso un filtro (vetro densamente affumicato) ad occhio nudo.

Cosa sono i brillamenti solari?

Il 1 settembre 1859, due astronomi inglesi - Richard Carrington e S. Hodgson, osservando indipendentemente il Sole in luce bianca, videro improvvisamente qualcosa di simile a un fulmine lampeggiare in un gruppo di macchie solari. Questa fu la prima osservazione di un fenomeno nuovo, ancora sconosciuto, sul Sole; in seguito fu chiamato brillamento solare.

Cos'è un brillamento solare? In breve, si tratta di una potente esplosione sul Sole, a seguito della quale un'enorme quantità di energia accumulata in un volume limitato dell'atmosfera solare viene rapidamente rilasciata.

Molto spesso, i brillamenti si verificano in aree neutre situate tra grandi punti di polarità opposta. Di solito, lo sviluppo di un bagliore inizia con un improvviso aumento della luminosità dell'area del bagliore, un'area della fotosfera più luminosa e quindi più calda. Successivamente si verifica un'esplosione catastrofica, durante la quale il plasma solare si riscalda fino a 40-100 milioni di K. Ciò si manifesta in un aumento multiplo della radiazione a onde corte del Sole (ultravioletti e raggi X), nonché in un'intensificazione della “radio voce” della luce del giorno e nell'emissione di corpuscoli (particelle) solari accelerati. E alcuni dei brillamenti più potenti generano addirittura raggi cosmici solari, i cui protoni raggiungono una velocità pari alla metà della velocità della luce. Tali particelle hanno un'energia mortale. Sono in grado di penetrare quasi senza ostacoli navicella spaziale e distruggere le cellule di un organismo vivente. Pertanto, i raggi cosmici solari possono rappresentare un serio pericolo per l'equipaggio sorpreso da un lampo improvviso durante un volo.

Pertanto, i brillamenti solari emettono radiazioni sotto forma di onde elettromagnetiche e sotto forma di particelle di materia. L'amplificazione della radiazione elettromagnetica avviene in un'ampia gamma di lunghezze d'onda: dai raggi X duri e raggi gamma alle onde radio lunghe chilometri. In questo caso il flusso totale della radiazione visibile rimane sempre costante entro una frazione di punto percentuale. Si verificano quasi sempre deboli brillamenti sul Sole, mentre quelli più grandi si verificano una volta ogni pochi mesi. Ma durante gli anni di massima attività solare, si verificano grandi brillamenti solari più volte al mese. Tipicamente un piccolo flash dura 5-10 minuti; il più potente: diverse ore. Durante questo periodo, una nuvola di plasma del peso di 10 miliardi di tonnellate viene espulsa nello spazio circumsolare e viene rilasciata un'energia equivalente all'esplosione di decine o addirittura centinaia di milioni di bombe all'idrogeno! Tuttavia, la potenza anche dei brillamenti più grandi non supera i centesimi di percentuale della potenza della radiazione totale del Sole. Pertanto, durante un brillamento non si nota un aumento notevole della luminosità della nostra luce diurna.

Durante il volo del primo equipaggio sulla stazione orbitale americana Skylab (maggio-giugno 1973), è stato possibile fotografare un lampo alla luce di vapori di ferro ad una temperatura di 17 milioni di K, che dovrebbe essere più calda che al centro della Terra. il Sole reattore a fusione. E dentro l'anno scorso Impulsi di radiazioni gamma sono stati registrati da diversi brillamenti.

Tali impulsi probabilmente devono la loro origine a annientamento coppie elettrone-positrone. Il positrone, come è noto, è l'antiparticella dell'elettrone. Ha la stessa massa di un elettrone, ma è dotato di carica elettrica opposta. Quando un elettrone e un positrone si scontrano, come può accadere nei brillamenti solari, vengono immediatamente distrutti, trasformandosi in due fotoni di raggi gamma.

Come ogni corpo riscaldato, il Sole emette continuamente onde radio. Termico emissione radio dal sole quieto, quando non ci sono macchie o lampi su di esso, emana costantemente dalla cromosfera con onde millimetriche e centimetriche e dalla corona con onde metriche. Ma non appena compaiono grandi macchie o si verifica un bagliore, si verificano segnali forti sullo sfondo di emissioni radio silenziose. la radio esplode... E poi l'emissione radio del Sole aumenta improvvisamente di migliaia o addirittura milioni di volte!

I processi fisici che portano ai brillamenti solari sono molto complessi e ancora poco compresi. Tuttavia, il fatto stesso che i brillamenti solari appaiano quasi esclusivamente in grandi gruppi di macchie solari indica che i brillamenti sono legati a forti campi magnetici sul Sole. E il brillamento non è, a quanto pare, altro che una colossale esplosione causata dall'improvvisa compressione del plasma solare sotto la pressione di un forte campo magnetico. È l’energia dei campi magnetici, in qualche modo rilasciata, che dà origine ad un brillamento solare.

Le radiazioni provenienti dai brillamenti solari raggiungono spesso il nostro pianeta, avendo un forte impatto sugli strati superiori dell'atmosfera terrestre (ionosfera). Portano anche alla comparsa di tempeste magnetiche e aurore, ma ne parleremo più avanti.

Ritmi del sole

Nel 1826, un astronomo dilettante tedesco, il farmacista Heinrich Schwabe (1789-1875) di Dessau, iniziò osservazioni sistematiche e schizzi di macchie solari. No, non aveva affatto intenzione di studiare il Sole: era interessato a qualcosa di completamente diverso. A quel tempo si pensava che un pianeta sconosciuto si muovesse tra il Sole e Mercurio. E poiché era impossibile vederlo vicino alla stella luminosa, Schwabe decise di osservare tutto ciò che era visibile sul disco solare. Dopotutto, se un pianeta del genere esiste davvero, prima o poi passerà sicuramente attraverso il disco del Sole sotto forma di un piccolo cerchio o punto nero. E poi finalmente verrà “catturata”!

Tuttavia, Schwabe, secondo le sue stesse parole, “andò alla ricerca degli asini di suo padre e trovò il regno”. Nel 1851, nel libro “Cosmos” di Alexander Humboldt (1769-1859), furono pubblicati i risultati delle osservazioni di Schwabe, da cui ne conseguì che il numero delle macchie solari aumenta e diminuisce in modo abbastanza regolare nell’arco di 10 anni. Questa periodicità nel cambiamento del numero di macchie solari, in seguito chiamata Ciclo di 11 anni attività solare, fu scoperto da Heinrich Schwabe nel 1843. Osservazioni successive confermarono questa scoperta e l'astronomo svizzero Rudolf Wolf (1816-1893) chiarì che i massimi nel numero di macchie solari si ripetono in media ogni 11,1 anni.

Quindi, il numero di spot varia di giorno in giorno e di anno in anno. Per giudicare il grado di attività solare in base al conteggio delle macchie solari, nel 1848 Wolf introdusse il concetto di numero relativo di macchie solari, o il cosiddetto Numeri del lupo. Se indichiamo con g il numero di gruppi di macchie e con f il numero totale di macchie, il numero del lupo - W - è espresso dalla formula:

Questo numero, che determina la misura dell'attività delle macchie solari del Sole, tiene conto sia del numero di gruppi di macchie solari sia del numero di macchie solari stesse osservate in un particolare giorno. Inoltre, ciascun gruppo equivale a dieci unità e ogni punto viene considerato come un'unità. Il punteggio totale della giornata - il relativo numero del Lupo - è la somma di questi numeri. Diciamo che osserviamo 23 macchie sul Sole, che formano tre gruppi. Quindi il numero del Lupo nel nostro esempio sarà: W = 10 3 + 23 = 53. Durante i periodi di attività solare minima, quando non c'è un solo punto sul Sole, gira a zero. Se c'è una sola macchia sul Sole, il numero del Lupo sarà pari a 11 e nei giorni di massima attività solare a volte sarà superiore a 200.

La curva del numero medio mensile di macchie solari mostra chiaramente la natura dei cambiamenti nell'attività solare. Tali dati sono disponibili dal 1749 ad oggi. La media effettuata su 200 anni ha determinato che il periodo di cambiamento delle macchie solari è di 11,2 anni. È vero, negli ultimi 60 anni, l'attività delle macchie solari della nostra luce diurna è leggermente accelerata e questo periodo è sceso a 10,5 anni. Inoltre la sua durata varia notevolmente da ciclo a ciclo. Pertanto, non dovremmo parlare della periodicità dell'attività solare, ma della ciclicità. Il ciclo di undici anni è caratteristica più importante il nostro Sole.

Con la scoperta del campo magnetico delle macchie solari nel 1908, lo scoprì anche George Hale la legge dell'alternanza delle loro polarità. Abbiamo già detto che nel gruppo sviluppato ci sono due grandi punti: due grandi magneti. Hanno polarità opposta. Anche la sequenza delle polarità negli emisferi settentrionale e meridionale del Sole è sempre opposta. Se nell'emisfero settentrionale la macchia solare principale (testa) ha, ad esempio, la polarità settentrionale, e la macchia solare finale (coda) ha la polarità meridionale, nell'emisfero meridionale l'immagine sarà l'opposto: la macchia solare principale ha la polarità meridionale. polarità, e la macchia solare finale ha polarità settentrionale. Ma la cosa più notevole è che nel successivo ciclo di 11 anni, le polarità di tutti i punti in gruppi in entrambi gli emisferi del Sole cambiano in senso opposto e con l'inizio di un nuovo ciclo ritornano al loro stato originale. Così, ciclo magnetico solare ha circa 22 anni. Pertanto, molti astronomi solari considerano il principale ciclo di 22 anni dell'attività solare, associato a un cambiamento nella polarità del campo magnetico nelle macchie solari.

È stato a lungo stabilito che nel tempo con il cambiamento del numero di macchie sul Sole, cambiano le aree dei siti di brillamento e la potenza dei brillamenti solari. Questi ed altri fenomeni che si verificano V atmosfera del Sole, oggi comunemente chiamata attività solare. Il suo elemento più accessibile per l'osservazione è grandi gruppi macchie solari.

Ora è il momento di rispondere alla domanda forse più intrigante: “Da dove viene l’attività solare e come si possono spiegare le sue caratteristiche?”

Poiché il fattore determinante nell'attività solare è il campo magnetico, la comparsa e lo sviluppo di un gruppo bipolare di macchie solari - una regione attiva sul Sole - può essere rappresentato come il risultato della graduale ascesa nell'atmosfera solare di un'enorme corda magnetica o tubo, che esce da un punto e, formando un arco, entra in un altro punto. Nel punto in cui il tubo lascia la fotosfera appare un punto con una polarità del campo magnetico, e dove entra di nuovo nella fotosfera, con la polarità opposta. Dopo un po' di tempo questo tubo magnetico crolla, i resti della corda magnetica ricadono sotto la fotosfera e la regione attiva del Sole scompare. In questo caso, parte delle linee del campo magnetico entra nella cromosfera e nella corona solare. Qui il campo magnetico in un certo senso ordina il plasma in movimento, in conseguenza del quale la materia solare si muove lungo le linee del campo magnetico. Ciò conferisce alla corona un aspetto radioso. Il fatto che le regioni attive del Sole siano determinate da tubi di flusso magnetico non è più in dubbio tra gli scienziati. Gli effetti magnetoidrodinamici spiegano anche il cambiamento nella polarità del campo nei gruppi bipolari di macchie solari. Ma questi sono solo i primi passi verso la costruzione di una teoria scientificamente fondata in grado di spiegare tutte le caratteristiche osservate dell'attività del grande luminare.

Numero medio annuo di lupi dal 1947 al 2001

Fotosfera del sole

Spiegazione della comparsa delle regioni magnetiche bipolari sul Sole. Un enorme tubo magnetico sale dalla zona convettiva nell'atmosfera solare

Quindi, sul Sole c'è un'eterna lotta tra le forze di pressione del gas caldo e la mostruosa gravità. E i campi magnetici intrecciati ostacolano le radiazioni. Gli spot appaiono e collassano nelle loro reti. Lungo le linee elettriche linee magnetiche il plasma ad alta temperatura vola verso l'alto o scivola giù dalla corona. Dove altro puoi trovare qualcosa di simile?! Solo su altre stelle, ma sono terribilmente lontane da noi! E solo sul Sole possiamo osservare questa eterna lotta delle forze della natura, che dura da 5 miliardi di anni. E solo la gravità vincerà!

"Eco" dei brillamenti solari

Il 23 febbraio 1956, le stazioni del Servizio Solare notarono un potente bagliore alla luce del giorno. In un'esplosione di forza senza precedenti, gigantesche nubi di plasma caldo furono lanciate nello spazio circumsolare, ciascuna molte volte più grande. più della Terra! E ad una velocità di oltre 1000 km/s si precipitarono verso il nostro pianeta. I primi echi di questa catastrofe ci raggiunsero rapidamente attraverso l'abisso cosmico. Circa 8,5 minuti dopo l'inizio del brillamento, un flusso notevolmente aumentato di raggi ultravioletti e X ha raggiunto gli strati superiori dell'atmosfera terrestre - la ionosfera, intensificandone il riscaldamento e la ionizzazione. Ciò portò ad un forte deterioramento e perfino ad una temporanea cessazione delle comunicazioni radio sulle onde corte, perché invece di essere riflesse dalla ionosfera, come da uno schermo, cominciarono ad esserne intensamente assorbite...

Cambiamento nella polarità magnetica delle macchie solari

A volte, quando molto lampi forti, l'interferenza radio dura per diversi giorni consecutivi, finché l'inquieta stella "ritorna alla normalità". La dipendenza può essere tracciata qui così chiaramente che il livello di attività solare può essere giudicato dalla frequenza di tale interferenza. Ma i principali disturbi provocati sulla Terra dall’attività di flare della stella sono ormai lontani.

Dopo la radiazione a onde corte (raggi ultravioletti e raggi X), un flusso di raggi cosmici solari ad alta energia raggiunge il nostro pianeta. È vero, il guscio magnetico della Terra ci protegge in modo abbastanza affidabile da questi raggi mortali. Ma per gli astronauti che lavorano nello spazio, rappresentano un pericolo molto serio: l'esposizione alle radiazioni può facilmente superare dose ammissibile. Ecco perché circa 40 osservatori in tutto il mondo partecipano costantemente al servizio di pattugliamento solare: conducono osservazioni continue dell'attività dei brillamenti della luce del giorno.

Un ulteriore sviluppo dei fenomeni geofisici sulla Terra è prevedibile uno o due giorni dopo l’epidemia. Questo è esattamente il tempo - 30-50 ore - necessario affinché le nubi di plasma raggiungano i “quartieri” della terra. Dopotutto, un'eruzione solare è qualcosa come una pistola cosmica che spara corpuscoli - particelle di materia solare: elettroni, protoni (nuclei di atomi di idrogeno), particelle alfa (nuclei di atomi di elio) nello spazio interplanetario. La massa di corpuscoli eruttati dall'esplosione del febbraio 1956 ammontava a miliardi di tonnellate!

Non appena le nuvole di particelle solari entrarono in collisione con la Terra, gli aghi della bussola iniziarono a spazzare e il cielo notturno sopra il pianeta fu decorato con lampi multicolori dell'aurora. Gli attacchi di cuore sono aumentati notevolmente tra i pazienti e il numero di incidenti stradali è aumentato.

Tipi di impatti di un brillamento solare sulla Terra

Che dire poi delle tempeste magnetiche, delle aurore boreali... Sotto la pressione di gigantesche nubi corpuscolari, il globo terrestre tremò letteralmente: in molte zone sismiche si sono verificati terremoti 2 . E come se non bastasse, la durata della giornata è cambiata improvvisamente di ben 10... microsecondi!

La ricerca spaziale ha dimostrato che il globo è circondato da una magnetosfera, cioè da un guscio magnetico; all'interno della magnetosfera, la forza del campo magnetico terrestre prevale sulla forza del campo interplanetario. E affinché un brillamento abbia un impatto sulla magnetosfera terrestre e sulla Terra stessa, deve verificarsi in un momento in cui la regione attiva del Sole si trova vicino al centro del disco solare, cioè orientata verso il nostro pianeta. Altrimenti, tutta la radiazione del brillamento (elettromagnetica e corpuscolare) volerà via.

Il plasma che si riversa dalla superficie del Sole nello spazio ha una certa densità ed è in grado di esercitare pressione su eventuali ostacoli incontrati lungo il suo percorso. Un ostacolo così significativo è il campo magnetico terrestre: la sua magnetosfera. Contrasta il flusso della materia solare. Arriva un momento in cui in questo confronto entrambe le pressioni si equilibrano. Quindi il confine della magnetosfera terrestre, pressato dal flusso del plasma solare dal lato diurno, viene stabilito ad una distanza di circa 10 raggi terrestri dalla superficie del nostro pianeta, e il plasma, incapace di muoversi dritto, inizia a fluire intorno la magnetosfera. In questo caso, le particelle di materia solare allungano le sue linee del campo magnetico e sul lato notturno della Terra (nella direzione opposta al Sole) si forma una lunga scia (coda) vicino alla magnetosfera, che si estende oltre l'orbita del pianeta. Luna. La terra con il suo guscio magnetico si trova dentro questo flusso corpuscolare. E se il vento solare ordinario, che scorre costantemente attorno alla magnetosfera, può essere paragonato a una leggera brezza, allora il rapido flusso di corpuscoli generato da un potente brillamento solare è come un terribile uragano. Quando un uragano di questo tipo colpisce il guscio magnetico del globo, si contrae ancora più fortemente sul lato subsolare e si propaga sulla Terra. tempesta magnetica.

Pertanto, l’attività solare influenza il magnetismo terrestre. Man mano che si intensifica, aumenta la frequenza e l’intensità delle tempeste magnetiche. Ma questa connessione è piuttosto complessa e consiste in un'intera catena di interazioni fisiche. L’anello principale di questo processo è il flusso potenziato di corpuscoli che si verifica durante i brillamenti solari.

Alcuni corpuscoli energetici alle latitudini polari sfondano la trappola magnetica atmosfera terrestre. E poi, ad altitudini comprese tra 100 e 1000 km, protoni ed elettroni veloci, scontrandosi con le particelle d'aria, li eccitano e li fanno brillare. Di conseguenza, c'è Luci polari.

I “risvegli” periodici del grande luminare sono un fenomeno naturale. Ad esempio, dopo il grandioso brillamento solare osservato il 6 marzo 1989, i flussi corpuscolari hanno eccitato letteralmente l'intera magnetosfera del nostro pianeta. Di conseguenza, sulla Terra scoppiò una forte tempesta magnetica. È stato accompagnato da un'aurora di straordinaria portata, che ha raggiunto la zona tropicale nella zona della penisola della California! Tre giorni dopo si verificò una nuova potente epidemia e nella notte tra il 13 e il 14 marzo anche i residenti della costa meridionale della Crimea ammirarono gli incantevoli lampi sparsi nel cielo stellato sopra i denti rocciosi di Ai-Petri. Era uno spettacolo unico, come il bagliore di un fuoco che immediatamente inghiottì metà del cielo.

Tutti gli effetti geofisici qui menzionati - tempeste ionosferiche e magnetiche e aurore - sono parte integrante del più complesso problema scientifico chiamato problema "Sole-Terra". Tuttavia, l’influenza dell’attività solare sulla Terra non si limita a questo. Il “respiro” della luce del giorno si manifesta costantemente nei cambiamenti del tempo e del clima.

Il clima non è altro che il modello meteorologico a lungo termine in una determinata area ed è determinato dalla sua posizione geografica sul globo e dalla natura dei processi atmosferici.

Gli scienziati di Leningrado dell'Istituto di ricerca sull'Artico e sull'Antartide sono stati in grado di rivelare che durante gli anni di attività solare minima prevale la circolazione dell'aria latitudinale. In questo caso, il tempo nell'emisfero settentrionale diventa relativamente calmo. Negli anni massimi, invece, si intensifica la circolazione meridionale, cioè si verifica un intenso scambio di masse d'aria tra le regioni tropicali e polari. Il tempo sta diventando instabile e si osservano deviazioni significative dalle norme climatiche a lungo termine.

Europa occidentale: Isole britanniche nella zona di un forte ciclone. Foto dallo spazio

1Tutti dovrebbero ricordare che non bisogna mai guardare il Sole senza proteggere gli occhi con filtri scuri. Puoi perdere immediatamente la vista

2Il ricercatore della filiale di Murmansk della Società Astronomica e Geodetica Russa (il suo presidente) Viktor Evgenievich Troshenkov ha studiato l'impatto dell'attività solare sulla tettonica del globo. La sua rianalisi globale attività sismica del nostro pianeta per 230 anni (1750-1980) ne hanno dimostrato la presenza dipendenza lineare tra sismicità terrestre (terremoti) e tempeste solari.

Sergej Bogachev

Come sono disposte le macchie solari?

Quest'anno sul disco solare è apparsa una delle regioni attive più grandi, il che significa che ci sono di nuovo delle macchie sul Sole, nonostante il fatto che la nostra stella stia entrando nel periodo. Sergei Bogachev, dipendente del Laboratorio di astronomia solare a raggi X dell'Istituto fisico Lebedev, dottore in scienze fisiche e matematiche, parla della natura e della storia della scoperta delle macchie solari, nonché del loro impatto sull'atmosfera terrestre.

Nel primo decennio del XVII secolo, lo scienziato italiano Galileo Galilei e l'astronomo e meccanico tedesco Christoph Scheiner approssimativamente simultaneamente e indipendentemente l'uno dall'altro migliorarono il telescopio (o telescopio) inventato diversi anni prima e crearono sulla sua base un elioscopio - un dispositivo che permette di osservare il Sole proiettando la sua immagine sulla parete. In queste immagini hanno scoperto dettagli che potrebbero essere scambiati per difetti delle pareti se non si muovessero con l'immagine: piccoli punti che punteggiano la superficie dell'ideale (e in parte divino) corpo celeste centrale: il Sole. È così che le macchie solari sono entrate nella storia della scienza e il detto che non esiste nulla di ideale al mondo è entrato nelle nostre vite: "E ci sono macchie sul Sole".

Le macchie solari sono la caratteristica principale che può essere vista sulla superficie della nostra stella senza l'uso di complesse apparecchiature astronomiche. Le dimensioni visibili delle macchie sono dell'ordine di un minuto d'arco (la dimensione di una moneta da 10 centesimi da una distanza di 30 metri), che è al limite della risoluzione dell'occhio umano. Tuttavia, per scoprire questi oggetti è sufficiente un semplicissimo dispositivo ottico, ingrandendolo solo poche volte, cosa che, di fatto, avvenne in Europa all'inizio del XVII secolo. Le osservazioni individuali delle macchie, tuttavia, avvenivano regolarmente anche prima, e spesso venivano fatte semplicemente a occhio, ma rimanevano inosservate o fraintese.

Per qualche tempo si è cercato di spiegare la natura delle macchie senza intaccare l'idealità del Sole, ad esempio come sono le nuvole atmosfera solare, ma divenne presto chiaro che si riferiscono in modo mediocre alla superficie solare. La loro natura, però, rimase un mistero fino alla prima metà del XX secolo, quando furono scoperti per la prima volta i campi magnetici sul Sole e si scoprì che i luoghi in cui erano concentrati coincidevano con i luoghi in cui si formavano le macchie solari.

Perché le macchie appaiono scure? Innanzitutto va notato che la loro oscurità non è assoluta. È piuttosto simile alla sagoma scura di una persona in piedi sullo sfondo di una finestra illuminata, cioè appare solo sullo sfondo di una luce ambientale molto intensa. Se misuri la “luminosità” di un punto, scoprirai che anch’esso emette luce, ma solo ad un livello pari al 20-40% della luminosità. luce normale Sole. Questo fatto è sufficiente per determinare la temperatura della macchia senza ulteriori misurazioni, poiché il flusso di radiazione termica proveniente dal Sole è legato univocamente alla sua temperatura attraverso la legge di Stefan-Boltzmann (il flusso di radiazione è proporzionale alla temperatura della radiazione radiante). corpo alla quarta potenza). Se consideriamo come unità la luminosità della superficie normale del Sole con una temperatura di circa 6000 gradi Celsius, la temperatura delle macchie solari dovrebbe essere di circa 4000-4500 gradi. A rigor di termini, è così: le macchie solari (e questo è stato successivamente confermato da altri metodi, ad esempio gli studi spettroscopici sulla radiazione) sono semplicemente aree della superficie solare a temperatura più bassa.

La connessione tra punti e campi magnetici si spiega con l'influenza del campo magnetico sulla temperatura del gas. Questa influenza è dovuta alla presenza di una zona convettiva (bollente) nel Sole, che si estende dalla superficie fino ad una profondità di circa un terzo raggio solare. L'ebollizione del plasma solare solleva continuamente il plasma caldo dalle sue profondità alla superficie e quindi aumenta la temperatura superficiale. Nelle aree in cui la superficie del Sole è attraversata da tubi di un forte campo magnetico, l'efficienza della convezione viene soppressa fino a quando non si arresta completamente. Di conseguenza, senza rifornimento di plasma convettivo caldo, la superficie del Sole si raffredda fino a temperature di circa 4000 gradi. Si forma una macchia.

Al giorno d’oggi, le macchie solari vengono studiate principalmente come centri di regioni solari attive in cui si concentrano i brillamenti solari. Il fatto è che il campo magnetico, la cui “fonte” sono le macchie solari, porta nell'atmosfera solare ulteriori riserve di energia che sono “extra” per il Sole, e lui, come ogni sistema fisico che cerca di minimizzare la sua energia, cerca per sbarazzartene. Questa energia aggiuntiva è chiamata energia libera. Esistono due meccanismi principali per rilasciare l’energia in eccesso.

Il primo è quando il Sole semplicemente espelle nello spazio interplanetario la parte dell'atmosfera che lo grava, insieme a campi magnetici, plasma e correnti in eccesso. Questi fenomeni sono chiamati espulsioni di massa coronale. Le emissioni corrispondenti, che si diffondono dal Sole, raggiungono talvolta dimensioni colossali di diversi milioni di chilometri e sono, in particolare, motivo principale tempeste magnetiche: l'impatto di un tale coagulo di plasma sul campo magnetico terrestre lo sbilancia, lo fa oscillare e intensifica anche le correnti elettriche che fluiscono nella magnetosfera terrestre, che è l'essenza di una tempesta magnetica.

Il secondo modo sono i brillamenti solari. In questo caso, l'energia libera viene bruciata direttamente nell'atmosfera solare, ma le conseguenze di ciò possono raggiungere anche la Terra, sotto forma di flussi di radiazioni dure e particelle cariche. Questo impatto, che è di natura radioattiva, è uno dei motivi principali del fallimento dei veicoli spaziali, così come delle aurore.

Tuttavia, avendo scoperto una macchia solare sul Sole, non dovresti prepararti immediatamente per le eruzioni solari e le tempeste magnetiche. Una situazione abbastanza comune è quando la comparsa di macchie sul disco solare, anche di dimensioni record, non porta ad un aumento nemmeno minimo del livello di attività solare. Perché sta succedendo? Ciò è dovuto alla natura del rilascio di energia magnetica sul Sole. Tale energia non può essere rilasciata da un singolo flusso magnetico, proprio come un magnete appoggiato su un tavolo, non importa quanto venga scosso, non creerà alcun brillamento solare. Devono esserci almeno due thread di questo tipo e devono essere in grado di interagire tra loro.

Poiché un tubo magnetico che perfora la superficie del Sole in due punti crea due macchie, tutti i gruppi di macchie in cui sono presenti solo due o una macchia non sono in grado di creare bagliori. Questi gruppi sono formati da un thread, che non ha nulla con cui interagire. Una tale coppia di macchie può essere gigantesca ed esistere sul disco solare per mesi, spaventando la Terra con le loro dimensioni, ma non creerà un singolo bagliore, anche minimo. Tali gruppi hanno una classificazione e sono chiamati di tipo Alpha, se c'è uno spot, o Beta, se ce ne sono due.

Macchia solare complessa di tipo Beta-Gamma-Delta. In alto - punto visibile, in basso - campi magnetici mostrati utilizzando lo strumento HMI a bordo dell'osservatorio spaziale SDO

Se trovi un messaggio sulla comparsa di una nuova macchia solare sul Sole, prenditi il ​​tempo e guarda il tipo di gruppo. Se è Alpha o Beta, non devi preoccuparti: il Sole non produrrà eruzioni o tempeste magnetiche nei prossimi giorni. Di più classe difficileè Gamma. Si tratta di gruppi di macchie solari in cui sono presenti diverse macchie di polarità settentrionale e meridionale. In tale area ce ne sono almeno due che interagiscono flusso magnetico. Di conseguenza, tale area perderà energia magnetica e alimenterà l’attività solare. E infine ultima classe-Beta Gamma. Queste sono le aree più complesse, con un campo magnetico estremamente intrecciato. Se un tale gruppo appare nel catalogo, non c'è dubbio che il Sole svelerà questo sistema almeno per diversi giorni, bruciando energia sotto forma di brillamenti, compresi quelli di grandi dimensioni, ed espellendo plasma fino a semplificarlo. questo sistema ad una semplice configurazione Alpha o Beta.

Tuttavia, nonostante la “terrificante” connessione dei punti con i brillamenti e le tempeste magnetiche, non dobbiamo dimenticare che questo è uno degli eventi più notevoli fenomeni astronomici, che può essere osservato dalla superficie della Terra con strumenti amatoriali. Infine, le macchie solari sono un oggetto molto bello: basta guardare le loro immagini tratte da alta risoluzione. Coloro che anche dopo non riescono a dimenticare gli aspetti negativi di questo fenomeno, possono essere consolati dal fatto che il numero di macchie sul Sole è ancora relativamente piccolo (non più dell'1% della superficie del disco, e spesso molto meno).

Un certo numero di tipi di stelle, almeno le nane rosse, “soffrono”. In misura maggiore- fino al dieci per cento dell'area può essere coperta da macchie. Puoi immaginare come sono gli ipotetici abitanti dei corrispondenti sistemi planetari, e rallegrarti ancora una volta per quale stella relativamente calma abbiamo la fortuna di vivere accanto.

Le macchie nere sulla superficie del Sole furono notate dai nostri antenati migliaia di anni fa, ma senza strumenti, per molto tempo Non riuscivano a capire a cosa si riferissero, né al Sole né alle ombre dei corpi celesti di passaggio. Fu solo nel XVII secolo, utilizzando un telescopio artigianale, che Galileo Galilei scoprì che le macchie solari appartenevano al Sole e ruotavano con esso. Dopo questa scoperta, la natura dei luoghi misteriosi rimase sconosciuta per molto tempo. Ancora oggi, infatti, non possiamo avvicinarci alla nostra stella per esaminare nel dettaglio la fisica dei processi, nonostante centinaia di telescopi la monitorino attentamente e costantemente. Anche i teorici vagano nell’oscurità dei punti neri.

Allora cosa sono queste macchie nere sulla superficie luminosa del Sole?

Cominciamo dal plasma. Il plasma solare è un gas completamente ionizzato. Il plasma è chiamato il “quarto”. stato di aggregazione sostanze", ma questa numerazione non è corretta, perché sulla scala dell’Universo, il plasma è lo stato più comune della materia. Tutte le stelle sono piene di materia plasmatica. Pertanto il plasma non rappresenta il quarto, ma il primo stato della materia in natura.

Plasma e sostanze libere in esso presenti cariche elettriche, creare un ambiente conduttore per corrente elettrica, che ne determina l'interazione con i campi magnetici ed elettrici.

Wikipedia dice: “A causa della buona conduttività elettrica del plasma, la separazione delle cariche positive e negative è impossibile a distanze maggiori della lunghezza di Debye e a volte maggiori del periodo di oscillazioni del plasma”.

Qui devo dire che ad alte densità di plasma e potenti flussi convettivi possono apparire corde di plasma estese, a volte chiamate “corde”, “fili”, “fibre”, “getti”, “tubi magnetici”, e ora anche “spicole”. ". Questi cablaggi sono veri e propri conduttori di corrente elettrica. Attorno a tali fasci si formano potenti campi magnetici che, a loro volta, costruiscono nuovi fasci elettrici. Ecco perché nelle fotografie attorno alle macchie vediamo queste corde sotto forma di particolari strisce che formano elicità magnetiche.

Le macchie visivamente ci sembrano nere e fredde, su uno sfondo molto luminoso della fotosfera con una temperatura effettiva di 5778 0 K, in realtà la loro temperatura è di circa 4500 0. La profondità media degli spot è di 500 km.

L'interazione di tali fasci (conduttori) tra loro porta alla mutua costruzione spaziale attorno ad un centro immaginario. Ecco come si forma punto nero. La sostanza ionizzata proveniente da questo centro viene letteralmente “risucchiata” nei fasci che lo circondano. Il che alla fine porta alla rapida espansione dei punti neri. Poiché i flussi di plasma convettivo salgono dall'interno del sole lungo i raggi, la formazione di cavi elettrici conduttivi avviene in direzione radiale. Non appena la sostanza entra nell'area della macchia, immediatamente “si smonta” e viene aspirata in uno o nell'altro fascio. Pertanto, la radiazione al centro della macchia diminuisce molte volte e la temperatura in questa zona diminuisce di conseguenza, il che porta alla sua invisibilità.

In sostanza, l'espansione della macchia avviene a causa dell'interazione elettromagnetica conduttori paralleli con correnti che scorrono in una direzione. L'attrazione dei conduttori con corrente tra loro e situati in un cerchio espande lo spazio di questo anello. Nella prima fase, l'anello di plasma non può rompersi a causa del rifornimento da parte dei flussi ascendenti di plasma dalle regioni centrali del Sole. Man mano che si espande, le forze elettromagnetiche nel centro si indeboliscono e i flussi convettivi iniziano a penetrare negli strati superiori della fotosfera, incastrandosi nelle corde del plasma che iniziano a collassare. Ciò porta al riassorbimento della macchia.

Piccoli punti possono essere formati sia da flussi di plasma ascendenti che discendenti. Nel caso di un flusso verso il basso, il campo magnetico del punto sarà opposto. Tali macchie non possono esistere a lungo a causa della pressione del plasma nei flussi convettivi provenienti dall'interno del Sole. Allo stesso tempo, le macchie formate dalle correnti in aumento possono raggiungere dimensioni enormi e durare circa un mese.

Le macchie solari influenzano direttamente il clima e, come sosteneva Chizhevskij, i processi sociali.

Eruzioni solari (solari terremoti)

Ma è improbabile che il vecchio astronomo
determina: “C’è una tempesta nel sole”.
Possiamo fissare il volto a nostro piacimento,
con la bocca aperta e gli occhi non socchiusi.

(Vladimir Vysotskij)

Cos’è una tempesta solare (flare solare)? Ne scrivono, ne parlano, ne discutono, lo aspettano. Ma nessuno può dire con certezza di cosa si tratti.

L’unico fatto attendibile è che i brillamenti non si verificano senza la presenza di macchie solari.

Durante un potente bagliore, il flusso di radiazioni ultraviolette, raggi X e gamma aumenta molte migliaia di volte. La radiazione di fotoni radioattivi raggiunge la Terra otto minuti dopo l'inizio del brillamento. Dopo poche decine di minuti arrivano flussi di particelle cariche e dopo due o tre giorni nubi di elettroni e protoni raggiungono la Terra.

Lo strato di ozono e l'intera atmosfera della Terra sono protetti dosi letali radiazione e il campo geomagnetico proviene da particelle cariche. Tuttavia, non è possibile proteggersi al 100% dalle radiazioni forti, quindi esiste la minaccia dei brillamenti solari. I brillamenti possono danneggiare i satelliti, irradiare gli astronauti e influenzare le compagnie aeree e le reti elettriche, quindi è importante prevederli e comprenderne la natura.

“I brillamenti solari si verificano tipicamente dove le macchie solari di polarità magnetica opposta interagiscono, o più precisamente, vicino alla linea del campo magnetico neutro che separa le regioni della polarità nord e sud. La frequenza e la potenza dei brillamenti solari dipendono dalla fase del ciclo solare di 11 anni."

Un bagliore è una fonte di energia, con una temperatura fino a 30mila gradi. Questo è un processo di breve durata che dura circa un minuto. Questa informazione mi porta a pensare ai fulmini solari. Se il flash è potente, il processo di illuminazione al plasma può continuare per un tempo considerevole (decine di minuti, a volte fino a ore). Tutto dipende dalla portata del grandioso fenomeno.

Poiché le macchie solari sono processi instabili che si verificano nella fotosfera, possiamo supporre che il brillamento sia il risultato di processi instabili (transitori). Nella sua essenza, un brillamento solare è un fulmine potente! Cosa significa il più potente? In questo contesto metto la somma dei fulmini elementari piegati parallelamente. Questo enorme flusso di particelle ionizzate in un unico impulso si chiude con il segno opposto delle stesse particelle espulse dalla pressione del Sole.

In effetti, tutti questi fasci di conduttori sono costituiti da singoli fulmini, ma sullo sfondo chiaro generale della fotosfera li osserviamo sotto forma di sfumature di toni più chiari, pulsazioni.

Le linee magnetiche (vedi immagine sotto), lungo le quali corrono le particelle di plasma cariche, hanno una deviazione molto piccola e vanno verso l'alto. Questo ti dice quanto è grande e forte il campo magnetico delle macchie solari. L'immagine mostra l'inizio del flare al bordo dello spot.

Al momento di un tale fulmine, nel plasma si forma una potente pressione di gas, seguita da un'espulsione coronale di plasma e da un terremoto.

Una macchia solare fotografata frontalmente dall'Hinode Solar Space Observatory. Il plasma viene espulso verso l'alto lungo le linee curve del campo magnetico.

A differenza dei terremoti, che producono brevi raffiche di onde sulla Terra, nelle profondità del Sole, grazie ai fulmini solari, si creano rumori sismici costanti e potenti terremoti. Ma poiché la materia solare non è solida, ma plasma, le onde sismiche si attenuano rapidamente.

I brillamenti solari sono unici nella loro forza e potenza di rilascio di energia termica, cinetica, sismica e luminosa dal Sole.

Granulometria moiré della superficie solare

Se l'ossigeno fosse presente in quantità sufficiente sul Sole, le particelle di cenere cadrebbero costantemente sulla nostra Terra, come durante le eruzioni vulcaniche.

A questo proposito voglio esprimere un pensiero ancora più originale, che inizierò con la domanda: che tipo di granuli (cellule) stiamo osservando dalla Terra attraverso un telescopio? Ad un ingrandimento sufficientemente elevato, la superficie del Sole ci appare sotto forma di granelli moiré.

Struttura granulare della superficie solare, una macchia scura al centro

L'immagine mostra chiaramente le cellule circondate da confini scuri di forme diverse.

Cosa sono queste cellule granulari e da dove vengono?

Il plasma solare è talvolta paragonato al brodo bollente. Questo confronto è abbastanza corretto, perché fornisce un modello visivo in miniatura: la superficie solare. Quando prepariamo il brodo di carne sul fornello della cucina, dopo la bollitura nella padella osserviamo l'aumento delle correnti di liquido, che direzioni diverse spargere la schiuma. Se scattiamo una foto del nostro brodo dall'alto, possiamo ottenere un'immagine simile alla foto sopra.

Attraverso l'esperienza con brodo di carne Conduco il lettore al pensiero associativo che ci sia una scala sui confini dei granuli solari! La scala solare è un prodotto della combustione, comprese le ceneri. Come si può vedere dall'immagine, i granuli hanno una tonalità più chiara al centro, e più scura più vicino al bordo. Ciò conferma la versione del confronto con il brodo, ad es. la parte centrale dei grani si eleva al di sopra della periferia, i dislivelli possono raggiungere decine di chilometri, con un diametro medio dei granuli di 1000 km. Questo è un brodo di plasma così solare, ribollente e gorgogliante.

La superficie solare può essere immaginata ancora più chiaramente se si osserva la foresta tropicale dall’alto. A causa della diversa illuminazione delle cime delle chiome degli alberi e della parte periferica della chioma, possiamo determinare la differenza di altezze. Pertanto, guardare dall'alto foreste pluviali, ti sorprendi involontariamente a pensare che sotto non c'è una foresta, ma verdi colline di terra a forma di cupola.

Se estendiamo questa analogia al Sole, possiamo immaginare che la sua superficie sia costituita da enormi colline costituite da plasma di un colore brillantemente accecante. Queste colline (granuli) nascono come risultato di flussi convettivi ascendenti che formano particolari colonne convettive di plasma.

Ci sono macchie e bagliori sul Sole, ci sono terremoti sul Sole! Macchie e lampi possono essere osservati visivamente, ma i tremori possono essere rilevati solo utilizzando i sismometri. Chi e come può installare i dispositivi sul Sun?

Fonti

1. Quasineutralità, http://m.bankreferatov.ru/referats/.doc.html
2. Wikipedia, Chiarore solare, http://ru.wikipedia.org/wiki

Hinode è un satellite artificiale della Terra progettato per studiare l'attività solare, il campo magnetico e la radiazione nella gamma dei raggi X e ultravioletti. A bordo ci sono telescopi ottici e a raggi X, oltre a uno spettrometro ultravioletto. Il dispositivo è stato creato grazie agli sforzi di ingegneri giapponesi, britannici e americani; è stato lanciato nel 2006 dallo spazioporto giapponese di Uchinoura.

Macchie solari osservate come aree di ridotta luminosità sulla superficie del Sole. Temperatura del plasma al centro macchia solare ridotto a circa 3700 K rispetto alla temperatura di 5700 K nella fotosfera circostante del Sole. Anche se separati macchie solari Di solito vivono non più di pochi giorni; i più grandi possono esistere sulla superficie del Sole per diverse settimane. Macchie solari sono aree di un campo magnetico molto forte, la cui ampiezza supera migliaia di volte l'ampiezza del campo magnetico terrestre. Più spesso macchie sono formati sotto forma di due gruppi ravvicinati, il cui campo magnetico ha polarità diverse. Il campo di un gruppo ha una polarità positiva (o settentrionale), mentre il campo dell'altro gruppo ha una polarità negativa (o meridionale). Questo campo è più forte nella parte più buia macchia solare- le sue ombre. Le linee di campo qui si estendono quasi verticalmente nella superficie del Sole. Nella parte più leggera macchie(la sua penombra) il campo è più piccolo e le sue linee sono più orizzontali. Macchie solari sono di grande interesse per la ricerca, poiché sono aree dei più potenti brillamenti solari che hanno il più forte impatto sulla Terra.

Torce

I granuli sono piccoli elementi (circa 1000 km di dimensione), simili a cellule di forma irregolare, che, come un reticolo, ricoprono l'intera fotosfera del Sole, ad eccezione di macchie solari. Questi elementi superficiali sono la parte superiore delle cellule convettive che si estendono in profondità nel Sole. Al centro di queste cellule, la materia calda sale dagli strati interni del Sole, poi si diffonde orizzontalmente sulla superficie, si raffredda e affonda ai confini esterni scuri della cellula. I singoli granuli non durano a lungo, solo circa 20 minuti. Di conseguenza, la rete di granulazione cambia costantemente aspetto. Questo cambiamento è chiaramente visibile nel filmato (MPEG 470 kB), ottenuto dallo Swedish Vacuum Solar Telescope. I flussi all'interno dei granuli possono raggiungere velocità supersoniche superiori a 7 km al secondo e produrre “boom” sonici che portano alla formazione di onde sulla superficie del Sole.

Supergranuli

I supergranuli hanno natura convettiva simile a quella dei granuli ordinari, ma hanno dimensioni notevolmente maggiori (circa 35.000 km). A differenza dei granuli, visibili all'occhio umano sulla fotosfera, i supergranuli si rivelano molto spesso grazie all'effetto Doppler, secondo il quale la radiazione proveniente dalla materia che si muove verso di noi viene spostata lungo l'asse della lunghezza d'onda verso il lato blu, e la radiazione di la materia che si allontana da noi si sposta sul lato rosso. Anche i supergranuli ricoprono l'intera superficie del Sole e sono in continua evoluzione. I singoli supergranuli possono vivere per uno o due giorni e avere velocità media le correnti sono di circa 0,5 km al secondo. I flussi convettivi di plasma all'interno dei supergranuli rastrellano le linee del campo magnetico fino ai bordi della cellula, dove questo campo forma una griglia cromosferica.

Esistono diverse storie divertenti e piuttosto istruttive legate alle macchie solari, le prime delle quali ci sono pervenute dai tempi antichi.

Gli antichi astronomi greci consideravano il Sole perfetto e ideale bolide, senza alcun difetto. Questo punto di vista prevalse fino al XVII secolo, almeno in Europa. E nel lontano oriente, i cinesi, non sapendo nulla delle idee degli Elleni, già nel I secolo a.C., descrissero nelle loro cronache “uccelli” che volavano davanti al sole. Gli europei preferivano non pensare affatto alle macchie solari, perché credevano che se la religione e la filosofia dichiarassero che il Sole è perfetto, allora queste "macchie" potrebbero essere coppie che passano tra la Terra e il Sole, o pianeti.

Durante il regno di Carlo Magno (VIII secolo), la popolazione francese vide per otto giorni una grande macchia nera sul Sole. Gli scienziati dell'epoca dichiararono che questo era il pianeta Mercurio. La loro ipotesi non era così stupida, dal momento che Mercurio a volte attraversa il disco del Sole, anche se lo attraversa in poche ore.

Con l'invenzione del telescopio le macchie solari furono collocate sulla superficie del Sole, cioè dove si trovano effettivamente. Il primo rapporto sui risultati delle loro osservazioni fu pubblicato nel 1611 dall'astronomo tedesco Johann Fabritius. Più o meno nello stesso periodo, il Sole fu osservato attraverso un telescopio dal professore di matematica (e gesuita part-time) Christoph Scheiner, il quale, a causa della sua appartenenza all'onnipotente Ordine, non riuscì a superare il muro del dettame di Aristotele sulla purezza del sole. Dopo aver ricevuto assicurazioni dai suoi superiori ecclesiastici che il suo telescopio o la sua vista erano sbagliati, lo scienziato, per non incorrere in accuse di terribile eresia, scelse di ritirarsi e obbedientemente “dimenticò” le sue ricerche.

Galileo Galilei si rivelò meno accomodante.

Nel 1612, commentando le osservazioni di Fabricius nelle sue lettere, le descrisse in dettaglio forma irregolare macchie solari, la loro presenza, decadimento, movimento attraverso il disco solare e, soprattutto, ha sottolineato che le macchie sono fenomeni che si verificano sulla superficie del Sole, ma non corpi che ruotano attorno ad esso.

Dopo l'autorevole dichiarazione di Galileo, gli scienziati hanno iniziato uno studio approfondito dell'incomprensibile "vaiolo" che rovina il volto del nostro luminare. Nel 1613, Giovanni Keplero suggerì che "la variabilità delle macchie indica la loro natura nuvolosa, ma... le analogie terrestri possono essere di scarso aiuto in questo caso". Nel XVIII secolo le macchie solari erano considerate picchi scuri visibili attraverso la fotosfera del Sole durante le “basse maree” di materia luminosa. Poi è nata l'idea che le macchie solari fossero buchi nella fotosfera. Questa ipotesi è vicina alle idee moderne, ma ora è noto che le macchie solari non sono buchi nella fotosfera, ma aree più fredde, sebbene piuttosto luminose; appaiono scuri solo in confronto alla superficie circostante estremamente luminosa.

Per quanto riguarda la periodicità della comparsa delle macchie solari, le persone hanno fatto dipendere direttamente da esse innumerevoli manifestazioni della vita terrena, principalmente il tempo, così come la fame, la pestilenza, la malattia, la guerra, cioè, infatti, in questo fenomeno hanno trovato un conveniente “capro espiatorio”, responsabile di ogni sorta di disgrazie. Pertanto, la siccità verificatasi in Italia nel 1632 fu associata all’assenza di macchie solari. Negli stessi anni in cui il sole ne era punteggiato, i raccolti erano famosi per la loro abbondanza, i prezzi del grano crollavano e gli alberi crescevano più velocemente.

Nel 1870, il professore della Yale University Elias Loomis fece il collegamento Tempeste magnetiche e il numero di aurore osservate con la periodicità delle macchie solari, che a quel tempo nessuno poteva spiegare. Lunghi anni gli scienziati erano completamente all'oscuro di come il Sole, situato a 150 milioni di km dalla Terra, potesse “scuotere” il suo campo magnetico e accendere le aurore... Il cosmologo americano George Gamow nel suo libro “The Star Called the Sun” osserva un po' ironicamente che “Il numero di pelli di lince acquistate dalla Compagnia della Baia di Hudson aumenta quando ci sono molte macchie solari sul Sole. Ciò potrebbe essere dovuto al fatto che durante tali periodi le aurore sono più luminose e offrono maggiori opportunità di caccia favorevole durante le lunghe notti polari”. Ancora più sorprendente e strana è stata la coincidenza del massimo delle macchie solari con le rivoluzioni francese e russa, entrambe le guerre mondiali e il conflitto coreano.

Naturalmente, ci sono molte connessioni sottili tra i fenomeni solari e terrestri. Se il Sole è in grado di stimolare la crescita degli alberi, allora non possiamo escludere la possibilità che, come diceva Shakespeare, “ci sono maree nelle attività degli uomini” - maree con una periodicità di 11 anni...

Il professor A. Chizhevskij identificò e dimostrò in modo convincente l'esistenza dei cicli solari di 11 e 22 anni, essendo in anticipo di 50 anni rispetto ai suoi tempi e finendo per questo nel Gulag. Ha identificato la connessione tra il verificarsi di varie catastrofi sociali e biologiche sulla Terra con il ciclo "scorrevole" di 11 anni dell'attività solare, che si intensifica significativamente ogni 22 anni. Tuttavia, oggi non esiste una teoria coerente che spieghi tale interdipendenza. È vero, ci sono delle ipotesi. In particolare, l'ipotesi di Robert Bracewell dell'Università della California, che da molti anni studia i cicli delle macchie solari. Dati più o meno attendibili sulle macchie solari sono disponibili a partire dal 1800 circa. Sulla base di questi dati, possiamo concludere che l'attività solare, misurata dal “numero di macchie solari”, è diversa nei diversi cicli, cioè il massimo di un ciclo di 11 anni differisce dal massimo di quello successivo o precedente. Bracewell e numerosi altri scienziati ritengono che esistano altri cicli più lunghi nella vita del Sole.

Allora cosa sono le macchie solari, che, non senza ragione, sono considerate la manifestazione più evidente dell'attività? Si scopre che questi sono gli spazi tra i granuli che compongono la fotosfera del Sole, solo che sono cresciuti enormemente. A differenza della fotosfera molto luminosa, le macchie appaiono scure, anche se brillano anche, cioè emettono energia. La temperatura della parte centrale della macchia (la più buia e fredda) è di circa 4500°.

Le macchie solari appaiono come piccoli pori scuri di circa duemila chilometri di diametro. Nel corso di pochi giorni la macchia aumenta di dimensioni e dopo due settimane raggiunge il suo massimo sviluppo. Una tipica macchia solare ha un diametro di 50mila km, ovvero 4 volte il diametro della Terra! Grande posto può raggiungere risultati significativi grandi formati– fino a 130mila chilometri. Grandi macchie“vivono” per circa tre mesi, i privati ​​– per diversi giorni. Ogni macchia ha un'area centrale scura, chiamata ombra, che è circondata da una nuvola grigiastra - una penombra - di struttura fibrosa con tracce di vortice attorno al centro della macchia.

La caratteristica più importante delle macchie è la presenza di forti campi magnetici al loro interno, che raggiungono la massima intensità nella zona d'ombra. In generale, la macchia è un tubo di linee del campo magnetico che si estende nella fotosfera, riempiendo completamente una delle numerose celle della griglia cromosferica. La parte superiore del tubo si espande e le linee di forza in esso divergono, come le spighe di grano in un covone.

Nella maggior parte dei casi, le macchie appaiono in gruppi, cambiano, si dividono in parti separate e scompaiono. Le macchie compaiono principalmente vicino all'equatore del Sole. Il movimento delle macchie solari avviene con a velocità diverse: più ci si allontana dall'equatore, più lentamente si muove lo spot. Ciò suggerisce che il Sole ruota non come un corpo solido, ma come un corpo gassoso. (Le regioni vicine all'equatore solare completano una rivoluzione attorno al proprio asse in 27 giorni terrestri; vicino alla zona polare - in 34.)

Macchia solare più grande

Nel 1947 fu osservata una macchia solare con un'area di 18 miliardi di km 2.