Навигация
Определение плотности солнечной короны основывается главным образом на фотометрических наблюдениях
27052
знака
0
таблиц
2
изображения
2. Определение плотности солнечной короны основывается главным образом на фотометрических наблюдениях.
Определение общей (интегральной) яркости короны позволяет судить о массе и средней плотности короны. Более детальная фотометрия, построение изофот (линий, соответствующих равным яркостям) позволяют судить о распределении вещества в короне, об изменении плотности в зависимости от области короны, об изменении плотности с высотой над солнечной поверхностью. Конечно, для вывода плотности вещества надо привлечь и другие данные о свечении короны.
В настоящее время особенно важно проводить абсолютную фотометрию, выражая освещённость от короны или хромосферы в абсолютных единицах (в эргах в секунду на единицу площади).
В 1941 г. В. Б. Никонов с радиометром, Н. И. Чудовичев с фотоэлектрическим фотометром и другие определяли общую яркость короны. Они получили сходные результаты, оценив общую яркость короны равной половине яркости полной Луны.
Но, по видимому, общая яркость короны не всегда одинакова — она меняется от затмения к затмению так же, как меняется и общий вид короны. Уточнение подмеченной здесь определённой закономерности и объяснение её является одной из очередных задач.
|
Интересные выводы получил известный пулковский астроном Г. А. Тихов в результате фотометрической обработки пластинок, снятых его «четверным» коронографом (рис. 2). Прибор представляет собой соединённые вместе четыре полутораметровые камеры. Употребляя соответствующие цветные фильтры и подходящие сорта фотографических пластинок, Г. А. Тихов смог получить фотографии короны в четырёх разных участках спектра— от фиолетового до красного, т. е. в четырёх цветах. С этим оригинальным инструментом Г. А. Тихов ездил в Швецию наблюдать затмение 29 июня 1927 г., наблюдал затмения 19 июня 1936 г. и 21 сентября 1941 г. Изучение корональных негативов позволило получить распределение цвета в короне. Оказалось, что внутренняя корона краснее Солнца, и температура её, следовательно, несколько ниже температуры поверхности Солнца. Это опровергает мнение о тождественности цвета короны и Солнца, укоренившееся после исследования немецкого астронома Гротриана.
Наблюдения Г. А. Тихона показали, что корона «краснеет» по мере удаления от Солнца. Этот результат качественно был подтверждён М. Д. Лавровой, которая во время затмения 19 июня 1936 г. получила спектрограммы короны.
3. Пожалуй, наибольшее внимание при наблюдении затмения уделяется теперь детальному научению спектров солнечной хромосферы и обращающего слоя, которое весьма удобно проводить во время затмений. Такой интерес к изучению поверхностных оболочек Солнца понятен: раскрывая строение и выясняя физические условия в атмосфере Солнца, мы приближаемся к пониманию природы свечения и активности Солнца.
Получить спектр обращающего слоя — самого нижнего уровня атмосферы Солнца — довольно трудно. Ввиду его малой толщины приходится ловить момент, когда исчезнет последний луч Солнца, а Луна ещё не успеет закрыть обращающий слой. Однако советским астрономам удалось получить немало важных результатов и в этой области.
Обстоятельное спектрофотометричеекое исследование хромосферы в линии водорода Н3 и гелия D3 было произведено проф. Д. Я. Мартыновым. По своим спектрограммам, полученным 21 сентября 1941 г., он изучил распределение излучения водорода и гелия на различных расстояниях от края Солнца, определил эквивалентные ширины и контуры линий и сделал заключение о существовании скорости турбулентного движения порядка 20 км/сек. Прекрасные спектрограммы хромосферы и протуберанцев были получены пулковскими астрономами В. А. Кратом, В. П. Вязаницыным и др. во время затмений 1936, 1941 и 1952 гг.
4. В проблему изучения сил, действующих на Солнце, прежде всего входит задача изучения структуры короны.
Здесь возникает ряд вопросов: как меняются детали короны с изменением состояния солнечной поверхности, что обусловливает тонкую лучистую структуру короны, как далеко распространяется действие электромагнитных сил Солнца, каковы по величине и направлению движения коронального вещества? Движения в корональных деталях могут быть обнаружены в результате сравнения снимков, полученных из различных точек полосы полной фазы, т. е. в различные моменты времени. Однако таким путём нельзя обнаружить движение вещества вдоль корональных лучей. Эта задача решается по точным измерениям положений линий в спектре, на основании так называемого принципа Допплера.
Одним из самых крупных научных предприятий, организованных в связи с затмением 1936 г. советскими астрономами, было фотографирование короны однотипными длиннофокусными камерами для изучения изменений в короне. До 1936 г. только случайные наблюдения указывали на быстрые изменения в короне. Чтобы решить этот вопрос, было построено шесть одинаковых 5-метровых коронографов, которые получили название «стандартных коронографов» (рис. 2); у них объектив перемещался с помощью часового механизма, что компенсировало суточное движение Солнца и делало неподвижным изображение Солнца в фокусе коронографа. Коронографы, находясь в составе экспедиций различных обсерваторий, были распределены в шести пунктах вдоль полосы затмения. В четырёх из этих пунктов (в Белореченской, на Урале, в Омске и на Дальнем Востоке) погода была благоприятной и были получены прекрасные фотографии короны. От Белореченской близ Чёрного моря до Куйбышевки на Дальнем Востоке лунная тень шла около 2 часов, и поэтому на пластинках советских экспедиций запечатлелись все изменения, которые произошли за это время в солнечной короне.
Исследование 30 пластинок, полученных со стандартными коронографами, дало интересные новые заключения о строении короны и природе явлений в хромосфере и короне. Эти исследования были произведены Е. Я Бугославской, С. К. Всехсвятским и А. Н. Дейчем.
Оказалось, что во внутренней короне за 2 часа произошли значительные изменения; характер этих изменений был детально изучен. Одновременно был установлен чрезвычайно интересный факт: выяснилось, что, изучая на пластинках видимые смещения корональных лучей за эти два часа, можно установить вращение короны вместе с Солнцем. Далее С. К- Всехсвятокий и Е. Я. Бугославская исследовали структуру короны по этим же снимкам и установили струйчатое строение корональных лучей, детально исследовали дуговые системы — замечательные образования, включающие ряд охватывающих одна другую дуг, — и нашли точное соответствие между явлениями в короне и хромосфере.
Учитывая успешное проведение наблюдений затмения 1936 г., которые были организованы специально созданной комиссией, советские астрономы деятельно готовились к проведению наблюдений во время затмения 21 сентября 1941 г. Однако вероломное нападение гитлеровских захватчиков на СССР заставило значительно сократить программу исследований.
Тем не менее, несмотря на условия военного времени, экспедиции Государственного астрономического института имени П. К. Штернберга, Пулковской обсерватории, Ленинградской, Казанской, Ташкентской и других обсерваторий успешно провели наблюдения, располагаясь вдоль полосы затмения, которая проходила по районам Средней Азии. Замечательные фотографии короны со многими деталями были получены с теми же стандартными 5-метровыми коронографами, которые работали и в 1936 г., а также с четверным коронографом Г. А. Тихова и со специальными камерами.
Изучение корональных фотографий, которое было произведено Е. Я. Бугославской и В. Г. Фееенковым, выяснило характер структуры короны и условия в короне над возбуждёнными областями Солнца. Результаты подтвердили выводы, полученные советскими астрономами для затмения 1936 г., и позволили заключить, что свечение корональных линий, характеризующее условия сверхионизации в короне, наиболее интенсивно над возбуждёнными областями солнечной поверхности, где заметны наиболее сложные структурные формы короны с интенсивными потоками вещества.
Наблюдения со стандартными коронографами были проведены и в последующие затмения 1945 и 1952 гг. а также во время затмения 30 июня 1954 г.
Широко были организованы наблюдения затмения 9 июля 1945 г., полоса которого проходила через Европейскую часть СССР от южных районов Карело-Финской ССР до Урала и далее почти до границ Узбекской и Казахской ССР. Вблизи Иванова, Ярославля и Куйбышева располагалось большинство экспедиций советских астрономов. Однако днём 9 июля почти по всей территории Европейской части СССР наблюдались мощные грозовые явления, из-за которых большинство экспедиций потерпело неудачу в наблюдениях затмения. Однако на севере, в районе Сортавала, метеорологические условия были благоприятными, и здесь экспедиция пулковских астрономов получила ценные материалы. Экспедицией Астрономической обсерватории Ленинградского университета под руководством В. В. Шаронова и Η. Η. Сытинской были проведены фотометрические и колориметрические исследования короны, частных фаз затмения и яркости небесного свода.
В последние годы было сделано важное открытие: было установлено, что Солнце излучает радиоволны. С различными процессами на Солнце связано излучение различных длин волн. Наблюдались излучения с длиной волны от нескольких метров до сантиметров. Советские, геофизики наблюдали радиоизлучение Солнца во время полного солнечного затмения 20 мая 1947 г. Наблюдения во время затмения помогают обнаружить отдельные области на Солнце или в его внешних слоях, являющиеся источником этого радиоизлучения.
Все названные проблемы исследований тесно связаны между собой, и только всестороннее, комплексное исследование короны и хромосферы может дать ответы на поставленные вопросы. С другой стороны, какой-либо полученный материал может служить для различных исследований. Так, общая фотометрия короны и протуберанцев нужна и для определения плотности вещества и для определения природы самого вещества в них. Спектрограммы дают материал для исследования природы вещества и его состояния и т. п.
III. Затмение может быть с успехом использовано для исследования земной атмосферы. С этой целью ведутся наблюдения: а) метеорологические: ход температуры, давления, влажности, изменения ветра, образование облачности и т. д.; б) фотометрические наблюдения яркости и цвета неба, в том числе заревого кольца; в) радионаблюдения: изменение слышимости радиостанций, изменение шумов, вызываемых радиоизлучением Солнца, специальные наблюдения отражения импульсного сигнала от различных слоев ионосферы.
О последних наблюдениях нужно сказать немного подробнее. Под действием ультрафиолетового излучения Солнца происходит ионизация газов верхних слоев земной атмосферы. Это приводит к появлению электрических зарядов и образованию электропроводящих слоев. Такие слои расположены на высотах 100 км (слой Е), 210 км (слой F1) и 250—350 км (слой F2). Вся дальняя коротковолновая радиосвязь идёт путём отражения радиоволн от этих электропроводящих слоев, называемых ионосферой. Понятно, что изменения в ионосфере приводят к изменению условий распространения коротких радиоволн. Исследование ионосферы представляет задачу большой практической значимости. На ионосферу большое влияние оказывают потоки частиц — корпускул, выбрасываемых из Солнца. Известно, что сильные корпускулярные потоки создают в ионосфере возмущения, сопровождающиеся полярными сияниям» и магнитными бурями и приводящие к нарушениям радиосвязи. Однако о действии корпускулярной радиации Солнца на ионосферу ещё очень мало известно. Физическая природа происходящих в ионосфере процессов ещё мало изучена. В ионосфере непрерывно происходят изменения, поэтому очень важно сравнить состояние ионосферы, освещенной Солнцем, с состоянием неосвещённой ионосферы на малом промежутке времени. Это и оказывается возможным в периоды полных солнечных затмений.
Луна создаёт не только обычное — оптическое — затмение, но заслоняет и корпускулярный поток, создавая «корпускулярное затмение». Вследствие различной скорости света и корпускул затмение оптическое и корпускулярное наступают разновременно (корпускулярное раньше); появляется возможность раздельно наблюдать действия на атмосферу ультрафиолетовой и корпускулярной радиации.
IV. Несколько особняком стоят наблюдения, проводящиеся во время полного затмения для проверки эффекта Эйнштейна.
В 1936 г. специальный инструмент, сконструированный и изготовленный под руководством проф. А. А. Михайлова для проверки эффекта Эйнштейна, был установлен на Дальнем Востоке в Куйбышевке. Небо вблизи затмившегося Солнца было сфотографировано этим инструментом, и на пластинках возле Солнца получилось много слабых звёзд. Тем же инструментом на других пластинках была снята через несколько месяцев та же самая область неба, когда Солнца уже в ней не было. Сравнивая пластинки, полученные во время и вне затмения, можно было измерить, происходит ли в действительности смещение звёзд и на какую величину. Кропотливые и сложные измерения полученных фотографий, произведённые А. А. Михайловым, дали для видимого отклонения звёзд вблизи Солнца величину, большую, чем та, которую требует теория относительности.
Другие наблюдения эффекта Эйнштейна дают величины смещения звёзд хотя и меньшие, чем по определению А. А. Михайлова, но также большие, чем требует теория.
Изучение эффекта Эйнштейна представляет интересную и важную задачу, поскольку наблюдения выявили заметное количественное расхождение с теорией. Особенно важно, но и трудно было бы получить из наблюдений не только величину смещения звезды, находящейся у самого края солнечного диска, но и закон уменьшения этого смещения в зависимости от удаления от солнечного края. Однако производство таких наблюдений требует специальной аппаратуры. Оно и понятно: наибольшая величина смещения изображений звёзд на фотопластинке измеряется микронами, и уверенное выявление столь малых величин — исключительно трудное дело.
3. Задачи, решаемые при наблюдениях солнечных затмений на современном этапе развитии науки
Тема постановки задач во время наблюдений солнечных затмений, особенно полных, еще более актуальна. Требования к точности наблюдений таких явлений сегодня как никогда высока, так как возросли требования к точности предвычислений положения Луны на определённые моменты времени. Кроме того, применение высоких технологий и компьютеров даёт возможность производить управление такими наблюдениями. Особое место уделяется внеатмосферным наблюдениям солнечной короны, с высоких геостационарных орбит ИСЗ.
В настоящее время актуальны следующие задачи, рассматриваемые во время наблюдений солнечных затмений.
1. Фиксация моментов времени контактов дисков Солнца и Луны с погрешностью 10 мкс с помощью видеоаппаратуры и лазерной техники.
2. Спектральные наблюдения и фотометрия солнечной короны во время полных затмений с применением современных методов фотометрии и спектрального анализа.
Литература:
А. А. Михайлов. Солнечные затмения и их наблюдение. М., 1978.
Похожие работы
... Земли и Луны. В настоящее время затмения предсказывают очень точно. Ошибка в предсказании момента наступления не превосходит 2 - 4 секунд. Схема полного солнечного затмения Схема кольцеобразного солнечного затмения 7. Солнечно-земные связи Процессы, идущие в космосе и внутри Солнца, приводят к излучениям энергии в виде электромагнитных волн различной длины. Животные и люди ...
... , что очень мало по сравнению с расстояниями до ближайших звёзд. Только некоторые кометы удаляются от Солнца на 100 тысяч а.е. и подвергаются воздействию притяжения звезд. Двигаясь в Галактике, Солнечная система время от времени пролетает сквозь межзвездные газопылевые облака. Вследствие крайней разряженности вещества этих облаков погружение Солнечной системы в облако может проявится только при ...
... В.Г. Рождение звезд. М.: УРСС, 1997. 207 с. 7. Шаткин Г.А. Наша планета – Земля // Наука и жизнь. -1999. -№ 5. Технология семинара На тему «Земля как планета солнечной системы. Проблемы целостного освоения Земли» нами был проведен семинар. В ходе семинара использовался теоретический материал представленный в курсовой работе, а перед его началом каждому студенту был предоставлен буклет ...
... характеристики происходящих в них изменений даже используют в качестве косвенных индексов солнечной активности. Совсем иначе обстоит дело с воздействием солнечной активности на тропосферу, нижнюю часть земной атмосферы, которая определяет климат и погоду на Земле. До сравнительно недавнего времени многие очень авторитетные метеорологи утверждали, что погода на Земле обусловлена чем угодно, только ...
0 комментариев