Можно ли увидеть солнечные пятна невооруженным глазом?
Солнечные пятна с помощью телескопа исследовал еще Галилей в начале XVII в. Но задолго до него, в XIV в. некоторые ученые видели солнечные пятна невооруженным глазом.
Солнечные пятна состоят из темного ядра и полутени, его окружающей. Обычно они собираются в группы, занимающие довольно обширную территорию Солнца. Самая большая группа таких формирований была зафиксирована 18 сентября 2002-го. Тогда общая площадь всех пятен группы составляла более шести с половиной миллиардов километров. Это как вся площадь поверхности Земли, сложенная 13 раз.
Как вы уже знаете, солнечные пятна формируются благодаря деятельности магнитных полей. Поля значительно снижают уровень энергии ядра, отчего в таких областях значительно падает температура и образовываются пятна.
Темные зоны обычно окружают более светлые – солнечные факелы. Они, в отличие от пятен, наоборот, более горячие с температурой на 2000К больше атмосферной. Встречаются даже целые факельные поля даже без пятен.
Факелы могут существовать гораздо дольше пятен. Формируются они процессе конвекции глубоких солнечных слоев. Пятно образуется внутри факела как небольшая темная точка, которая постепенно разрастается и становится огромным пятном уже через сутки. А еще через 10 дней пятно увеличивается до максимальной территории и начинает уменьшаться до тех пор, пока не исчезнет полностью.
Увидеть солнечные пятна невооруженным глазом можно, но небезопасно. С помощью телескопа сделать это гораздо проще, но его следует настроить на получение проекции Солнца. Далее поместите перед ним лист бумаги на расстоянии примерно 10-20см и вы сможете наблюдать на нем солнечный диск и его пятна. Только ради всего святого не смотрите на Солнце непосредственно через окуляр телескопа без препятствия, если вам еще дороги ваши глаза. Если что, я вас предупредил.
Солнечные пятна формируются на экваторе во время максимального уровня активности звезды. При минимальной активности они появляются в средних широтах. На полюсах их практически никогда не бывает.
Цикл жизни пятен на Солнце непосредственно влияет на климатические изменения нашей планеты. Во времена Галилея, когда солнечных пятен почти не было, по всей Европе было очень холодно.
Некоторые пятна настолько велики, что их можно увидеть даже невооруженным глазом.
На снимке. Это фотография Солнца, сделанная в октябре 2003 г. космическим аппаратом SOHO (Солнечная и гелиосферная обсерватория). На ней видно несколько больших групп пятен. На увеличенной фотографии группы пятен, сделанной в 2002 г., их сложная структура видна во всех подробностях.
Солнечная активность
Потоки плазмы, обусловленные солнечными вспышками и корональными выбросами, через сутки-двое достигают окрестностей Земли. Вещество, выбрасываемое из солнечной короны, представляет собой плазму с магнитным полем (так называемые магнитные облака). Взаимодействие такого облака с магнитосферой Земли вызывает аномальное возмущение — магнитную бурю. Магнитные бури вызывают возмущение ионосферы, что приводит к нарушениям в прохождении радиосигналов, в частности, от навигационных спутников. Изменение геомагнитного поля приводит к появлению индуцированных токов в линиях электропередачи и трубопроводах.
Число пятен и протуберанцев, частота и мощность вспышек на Солнце меняются с определенной, хотя и не очень строгой периодичностью — в среднем этот период составляет примерно 11,2 года (рис. 5.11). Отмечается определённая связь процессов жизнедеятельности растений и животных, состояния здоровья людей и погодно-климатических аномалий с уровнем солнечной активности, однако механизм воздействия этих процессов на земные явления ещё не вполне ясен.
В настоящее время для изучения Солнца используются все средства космической техники. Метеоспутники на геостационарной орбите уже более 30 лет ведут общий мониторинг солнечной активности, измеряя потоки рентгеновского излучения и солнечных космических лучей. Для мониторинга корональных выбросов массы используется пара КА СТЕРЕО, которые находятся в разных точках орбиты Земли и помогают взглянуть на магнитное облако, летящее к Земле, «со стороны». КА СОХО позволяет отслеживать появление пятен, вспышек и корональных выбросов массы и по их местоположению и динамике давать трёхдневный прогноз, представляют ли они опасность для Земли.
1. Из каких химических элементов состоит Солнце и каково их соотношение? 2. Каков источник энергии излучения Солнца? Какие изменения с его веществом происходят при этом? 3. Какой слой Солнца является основным источником видимого излучения? 4. Каково внутреннее строение Солнца? Назовите основные слои его атмосферы. 5. В каких пределах изменяется температура на Солнце от его центра до фотосферы? 6. Какими способами осуществляется перенос энергии из недр Солнца наружу? 7. Чем объясняется наблюдаемая на Солнце грануляция? 8. Какие проявления солнечной активности наблюдаются в различных слоях атмосферы Солнца? С чем связана основная причина этих явлений? 9. Чем объясняется понижение температуры в области солнечных пятен? 10. Какие явления на Земле связаны с солнечной активностью?
1. Можно ли заметить невооружённым глазом (через тёмный фильтр) на Солнце пятно размером с Землю, если глаз различает объекты, видимые размеры которых 2—3′? 2. Какова вторая космическая скорость на уровне фотосферы Солнца? 3. Какая мощность излучения приходится в среднем на 1 кг солнечного вещества?
1. Нельзя, так как его угловые размеры всего 18″.
Солнечная активность
Потоки плазмы, обусловленные солнечными вспышками и корональными выбросами, через сутки-двое достигают окрестностей Земли. Вещество, выбрасываемое из солнечной короны, представляет собой плазму с магнитным полем (так называемые магнитные облака). Взаимодействие такого облака с магнитосферой Земли вызывает аномальное возмущение — магнитную бурю. Магнитные бури вызывают возмущение ионосферы, что приводит к нарушениям в прохождении радиосигналов, в частности, от навигационных спутников. Изменение геомагнитного поля приводит к появлению индуцированных токов в линиях электропередачи и трубопроводах.
Число пятен и протуберанцев, частота и мощность вспышек на Солнце меняются с определенной, хотя и не очень строгой периодичностью — в среднем этот период составляет примерно 11,2 года (рис. 5.11). Отмечается определённая связь процессов жизнедеятельности растений и животных, состояния здоровья людей и погодно-климатических аномалий с уровнем солнечной активности, однако механизм воздействия этих процессов на земные явления ещё не вполне ясен.
В настоящее время для изучения Солнца используются все средства космической техники. Метеоспутники на геостационарной орбите уже более 30 лет ведут общий мониторинг солнечной активности, измеряя потоки рентгеновского излучения и солнечных космических лучей. Для мониторинга корональных выбросов массы используется пара КА СТЕРЕО, которые находятся в разных точках орбиты Земли и помогают взглянуть на магнитное облако, летящее к Земле, «со стороны». КА СОХО позволяет отслеживать появление пятен, вспышек и корональных выбросов массы и по их местоположению и динамике давать трёхдневный прогноз, представляют ли они опасность для Земли.
1. Из каких химических элементов состоит Солнце и каково их соотношение? 2. Каков источник энергии излучения Солнца? Какие изменения с его веществом происходят при этом? 3. Какой слой Солнца является основным источником видимого излучения? 4. Каково внутреннее строение Солнца? Назовите основные слои его атмосферы. 5. В каких пределах изменяется температура на Солнце от его центра до фотосферы? 6. Какими способами осуществляется перенос энергии из недр Солнца наружу? 7. Чем объясняется наблюдаемая на Солнце грануляция? 8. Какие проявления солнечной активности наблюдаются в различных слоях атмосферы Солнца? С чем связана основная причина этих явлений? 9. Чем объясняется понижение температуры в области солнечных пятен? 10. Какие явления на Земле связаны с солнечной активностью?
1. Можно ли заметить невооружённым глазом (через тёмный фильтр) на Солнце пятно размером с Землю, если глаз различает объекты, видимые размеры которых 2—3′? 2. Какова вторая космическая скорость на уровне фотосферы Солнца? 3. Какая мощность излучения приходится в среднем на 1 кг солнечного вещества?
1. Нельзя, так как его угловые размеры всего 18″.
3. Солнечная атмосфера и солнечная активность
Количество активных областей и групп пятен на Солнце периодически меняется со временем в среднем в течение примерно 11 лет. Это явление называется циклом солнечной активности. В начале цикла пятен почти нет, затем их количество увеличивается сначала вдали от экватора, а затем все ближе к нему. Через несколько лет наступает максимум количества пятен, или, как говорят, максимум солнечной активности, а после него происходит ее спад.
Главной особенностью пятен, а также факелов является присутствие магнитных полей. В пятаах индукция магнитного поля велика и достигает иногда 0,4—0,5 Тл, в факелах магнитное поле слабее.
Как правило, в группе пятен присутствуют два особенно крупных пятна — одно на западной, а другое на восточной стороне группы, которые имеют противоположную магнитную полярность, подобно двум полюсам подковообразного магнита.
Магнитные поля играют очень важную роль в солнечной атмосфере, оказывая сильное влияние на движение плазмы, ее плотность и температуру. В частности, увеличение яркости фотосферы в факелах и значительное ее уменьшение (до 10 раз) в области пятен вызвано соответственно усилением конвективных движений в слабом магнитном поле и сильным их ослаблением при большой индукции магнитного поля.
Черными пятна кажутся лишь по контрасту с более горячей и оттого более яркой фотосферой. Температура пятен составляет около 3700 К, поэтому в спектре пятна есть полосы поглощения простейших двухатомных молекул: СО, ТiO, СН, CN и др., которые в более горячей фотосфере распадаются на атомы.
Хромосфера над факелами ярче благодаря большей температуре и плотности. Во время значительных изменений, происходящих в группах пятен, в небольшой области иногда возникают хромосферные вспышки: внезапно, за каких-нибудь 10—15 мин, яркость хромосферы сильно увеличивается, происходят выбросы мощных сгустков газа, ускоряются потоки горячей плазмы. В некоторых случаях отдельные заряженные частицы ускоряются до очень высоких значений энергии. Мощность солнечного радиоизлучения при этом обычно увеличивается в миллионы раз (всплески радиоизлучения).
В короне наблюдаются еще более грандиозные по размерам активные образования — протуберанцы. Они представляют собой исключительно разнообразные по форме и характеру своего движения облака более плотных газов по сравнению с веществом короны (рис. 78). Форма протуберанцев и их движение связаны с магнитными полями, проникающими из фотосферы в корону.
Солнце оказывает огромное влияние на явления, происходящие на Земле Коротковолновое его излучение определяет важнейшие физикохимические процессы в верхних слоях земной атмосферы. Видимые и инфракрасные лучи являются основными «поставщиками» тепла для Земли. В различных странах мира, в том числе и в нашей стране, проводятся работы по более широкому использованию солнечной энергии для хозяйственных и промышленных целей (выработка электроэнергии, отопление зданий и др.). В будущем употребление энергии прямого солнечного излучения неизбежно возрастет.
Солнце не только освещает и согревает Землю. Проявлениям солнечной активности сопутствует возникновение целого ряда геофизических явлений. Важнейшие из них тесно связаны с хромосферными вспышками. Потоки заряженных частиц, ускоренные во вспышках, влияют на магнитное поле Земли и вызывают магнитные бури, которые приводят к проникновению заряженных частиц в более низкие слои атмосферы, отчего и возникают полярные сияния. Коротковолновое излучение Солнца усиливает ионизацию заряженных верхних слоев земной атмосферы (ионосферы), что сильно влияет на условия распространения радиоволн, иногда нарушая радиосвязь Оказалось, что активные процессы на Солнце, влияя на атмосферу и магнитное поле Земли, косвенным образом воздействуют и на сложные процессы органического мира — как животного, так и растительного. Эти воздействия и их механизм в настоящее время исследуются учеными.
1. Можно ли заметить невооруженным глазом (через темный фильтр) на Солнце пятно размером с Землю, если глаз различает предметы, видимые под углом не менее 2—3′?
2. Определите площадь солнечного пятна (рис. 75. Темный круг слева внизу от пятна соответствует размеру Земли в масштабе фотографии.)
3. Определите скорость подъема протуберанца (выразите ее в км/с), измеряя его положение на трех фотографиях (рис. 78. Для определения масштаба фотографии оцените радиус Солнца по его сегменту, видимому на рисунке ). Является ли движение этого протуберанца равномерным?
4. Считая, что яркость пропорциональна четвертой степени температуры и что температура фотосферы 6000 К, определите температуру солнечного пятна, если его яркость в 10 раз меньше, чем яркость фотосферы.
Можно ли заметить невооруженным глазом через темный фильтр на солнце пятно размером с землю
Гигантские солнечные пятна, видимые невооружённым глазом
Подготовлено: Малахов О.
21-05-2016
Если взглянуть на Солнце даже в небольшой телескоп (предварительно вооружившись надёжным светофильтром), то на диске нашего дневного светила можно заметить солнечные пятна. Чаще всего это небольшие пятна или чёрные точки (поры), но в отдельные годы в периоды близкие к максимуму 11-летнего цикла солнечной активности на лике нашей главной звезды появляются настоящие пятна гиганты, которые могут быть видны даже невооружённым глазом!
Что Солнце «не без пятен» было подмечено ещё задолго до изобретения телескопов. Так, свидетельства о появлении крупных солнечных пятен можно найти и в старинных русских летописях. Вот несколько примеров:
Из русской летописи 1363 года: «Знамение в солнце черно, аки гвозди, и мгла великая стояла около двух месяцев». В 1371 году снова «…места черны по солнцу аки гвозди и мгла стояла два месяца».
Обращает на себя внимание наличие мглы «великой», ставшей своеобразным естественным светофильтром, который настолько ослабил солнечный свет, что можно было без труда наблюдать его диск, а также крупные «аки гвозди» пятна на нём.
Теперь известно, что появление особо крупных солнечных пятен происходит вблизи максимумов 11-летних циклов солнечной активности, когда пятнообразование на дневном светиле достигает своей наибольшей интенсивности.
Самым крупным пятном из всех наблюдавшихся считается группа пятен, которая появилась в феврале 1946 г. А самым крупным солнечным пятном, запечатлённым астрономами на фотоаппаратуру, остаётся «великое пятно», появившееся в 1947 г. Оно сохранялось на солнечном диске в течение марта – апреля, а по своим размерам было больше Земли в 40 раз! Впервые эта группа пятен (8392) появилась 5 февраля в виде нескольких небольших пятен. Но уже к 7 февраля размеры этой группы выросли настолько, что она стала видна невооружённым глазом! Позже эта же группа, снова появилась на восточном краю солнечного диска 3 марта и получила номер 8438. Третий раз эта группа-долгожитель вышла из-за лимба в апреле. Но размеров группы пятен февраля 1946 г. она всё-таки не достигла.
Гигантская группа солнечных пятен 7 апреля 1947 г.
Из недавнего прошлого можно отметить следующие случаи появления крупных солнечных пятен, которые были видны невооружённым глазом:
В июне 1991 года продолжался 22-й одиннадцатилетний цикл солнечной активности. Наблюдая Солнце 3 июня в небольшой телескоп «Алькор», на восточном краю (лимбе) дневного светила автор этих строк заметил появившееся крупное солнечное пятно, окруженное полутенью. К 5 июня это пятно поражало своим большим видимым размером и сложной структурой. Тёмная область неправильной формы была окружена обширной полутенью с разорванными краями, в которых наблюдались «вкрапления» мелких солнечных пятен (пор). В те дни июня погода в Подмосковье позволяла наблюдать Солнце ежедневно, поэтому было очень интересно прослеживать по зарисовкам эволюцию этого огромного солнечного пятна (точнее – сложной группы пятен, окружённых одной полутенью) изо дня в день.
7 июня сквозь тонкую просвечивающую пелену слоисто-кучевых облаков в отражении на воде небольшого лесного озера случайно заметил крохотное чёрное пятнышко на лике дневного светила. И это стало первым случаем, когда автор этой заметки наблюдал солнечное пятно невооружённым глазом.
Гигантская группа солнечных пятен 7 июня 1991 г. Рисунок автора.
За западным лимбом Солнца это пятно скрылось 17 июня.
В марте 2001 г. после нескольких месяцев «спокойного» Солнца вблизи максимума 23-го одиннадцатилетнего цикла солнечной активности появилось огромная группа солнечных пятен, которая была видна невооружённым глазом. 29 марта удалось пронаблюдать группу, получившую обозначение 9393, невооружённым глазом через светофильтр телескопа «Алькор». Эта группа солнечных пятен по своим размерам превышала Землю в 14 раз и стала самой крупной за последние 10 лет (с июня 1991 г.).
Гигантская группа солнечных пятен 26 марта 2001 г.
Следующей группой-гигантом стала группа солнечных пятен, которая была видна на солнечном диске в августе 2002 года, состоявшая из множества пятен разного размера, окружённых общей неправильной формы полутенью с разорванными краями. Автору этих строк удалось наблюдать это пятно 17 – 18 августа.
Гигантская группа солнечных пятен 17 августа 2002 г. Рисунок автора.
Нынешний 24-й одиннадцатилетний цикл солнечной активности также подарил несколько гигантских солнечных пятен, которые были видны невооружённым глазом. Так, группа пятен 1476 появилась из-за восточного лимба солнечного диска 5 мая 2012 г. А уже 11 мая, когда эта группа пересекала центральный солнечный меридиан, её также удалось заметить невооружённым глазом.
Доступно для наблюдений невооружённым глазом было пятно 1944, появившееся из-за восточного лимба Солнца 1 января 2014 г.
Но самой крупной (по площади) группой солнечных пятен 24-го одиннадцатилетнего цикла солнечной активности стала группа пятен 2192, наблюдавшаяся в октябре 2014 г. 17 октября эта группа появилась из-за восточного лимба и в последующие дни стало увеличиваться в размерах, пока не достигло максимума развития 23 – 25 октября. Эта группа пятен стала самой большой за последние 24 года. А помимо своих гигантских размеров она оказалась очень устойчивой и сохранялась в течение месяца, повторно выйдя из-за лимба в ноябре, но уже под другим номером (2209).
Гигантская группа солнечных пятен №2192 23 октября 2014 г. Фото Филиппа Романова
…И её повторный транзит под номером 2209 по диску Солнца. На фото диск Солнце 20 ноября 2014 г. Фото Филиппа Романова
Наблюдения солнечных пятен являются одними из наиболее доступных для любителей астрономии. Но для этого требуется специальный светофильтр, без применения которого можно потерять зрение. Помните, что наблюдения Солнца без специальных светофильтров опасно для вашего зрения!