5. Протуберанці
5. Протуберанці
Як уже говорилося в попередньому розділі, часом сонячні спалахи з'являються далеко від плям. У цих випадках вони розташовуються біля утворень червоподібної форми, найкраще видно в червоній лінії водню. Це своєрідні хмари, які начебто підвішені над видимою поверхнею Сонця. Їх називають волокнами (або протуберанцями). Зауважимо, що спалахи поблизу волокон вкрай нечисленні і найчастіше дуже слабкі.
Якщо сонячні спалахи - дуже недовговічні утворення, а плями та смолоскипні майданчики - дуже «живучі», то тривалість існування волокон чи протуберанців відрізняється винятковим різноманіттям. Багато хто з них зберігається протягом днів і навіть місяців. Але не менше протуберанців існує всього по кілька хвилин, а часом навіть менше хвилини.
На перший погляд може здатися дивним, чому одна і та ж активна освіта є володарем одразу двох різних назв. Пояснюється це суто історичними причинами. Ще на початку минулого століття астрономи виявили під час повних сонячних затемнень за рожевою смужкою хромосфери мальовничо витягнуті назовні утворення, які тоді назвали протуберанцями. Згодом, після того, як з'явилася можливість спостерігати сонячний диск у світлі червоної водневої лінії, було виявлено волокна. Не відразу стало ясно, що протуберанці і волокна - це лише дві сторони однієї і тієї ж медалі. Тепер ми знаємо, що єдина різниця між ними полягає в тому, що протуберанці нам видно з ребра, а волокно зверху. Ось і сталося так, що вони отримали різні назви. Втім, зараз уже до цього звикли і різницю між цими термінами сприймають тільки в сенсі розташування протуберанця - на диску чи найого краю.
Протуберанці відрізняються більшою щільністю та нижчою температурою, ніж корональна плазма. Характер і швидкість їх рухів, напруженість магнітного поля і форма, а про тривалість існування, виключно різноманітні.
Важко знайти сонячні активні утворення мальовничішої форми, ніж сонячні протуберанці (рис. 5). Вже це навело перших дослідників на думку класифікувати протуберанці за їхньою формою. Достатньо хоча б перерахувати їх назви: ковпачкові протуберанці, корональні хмари, корональний дощ, пагорб, живоплот, дерево, стовбур дерева, торнадо, фонтан, щоб подумки уявити різноманітність цих форм.
Разом з тим, якщо деякі протуберанці абсолютно спокійні, інші вічно сповнені руху і піддаються всіляким метаморфозам. За мінливістю та характером руху найчастіше їх ділять на три класи: спокійні, активні та еруптивні.
Перші майже не змінюють своєї форми, розвиваються дуже повільно і відрізняються великою тривалістю життя (до кількох місяців, в окремих випадках вони існують навіть більше року). Їм притаманні лише хаотичні внутрішні рухи та зміни яскравості окремих вузлів. Спокійні протуберанці виглядають як довгі плоскі листоподібні структури майже перпендикулярні до видимої сонячної поверхні. Найбільш розвинені з них мають вигляд ряду арок або «дерев» із основами на межах супергранули. Вони мають у середньому довжину 60 – 600 тис. км, висоту 15 – 100 тис. км, товщину 4 – 15 тис. км. Спокійні протуберанці характерні для областей із слабким магнітним полем. Вони самі мають магнітне поле напруженістю нижче 40 Гс. Поблизу екватора Сонця вони розташовуються майже вздовж меридіанів або під малим кутом до них, а ближче дополюсів, починаючи з широти приблизно ±40°, зазвичай витягнуті вздовж паралелей. Навколо полярних шапок Сонця вони утворюють майже безперервну корону (цей термін не має нічого спільного з сонячною короною). Зникнення спокійних протуберанців пов'язане з повільним розсмоктуванням, стіканням до хромосфери або викидом.
Активні протуберанці виділяються порівняно невеликими впорядкованими рухами та існують не більше кількох годин. Рухи їх струменів і вузлів практично рівномірні переважно траєкторії з прискоренням поблизу «центрів тяжіння» і характеризуються швидкостями 10-100 км/с. Швидше за все ці рухи відбуваються вздовж силових ліній магнітного поля протуберанця, напруженість якого досягає 100 Гс. Середня тривалість існування протуберанців цього становить приблизно 10 хвилин. Вони мають вигляд маси волокон, що переплітаються, в якій помітні яскравіші вузлики. Найбільш типовою їхньою формою є петлеподібні структури. Спостерігаються два типи протуберанців, що мають форму петель. Перші складаються з одиночної петлі, по одній галузі якої речовина піднімається, а по іншій спускається, найчастіше в сонячну пляму, зі швидкістю близько 30 км/с. Середній час їхнього життя дорівнює 15 хвилин, а середня висота - 50 тис. км. Другі є системою петельних протуберанців. Вони виглядають як петельний тунель, що складається з окремих петель, які пов'язують дві яскраві спалахові стрічки. Рух речовини у них відбувається вздовж обох гілок петель униз зі швидкістю до 150 км/с. Такі протуберанці мешкають до кількох годин.
Для еруптивних протуберанців характерні бурхливі та раптові зміни всіх властивостей. З моменту утворення і до зникнення вони перебувають у процесі розвитку, відрізняються швидкими та досить безладними рухамиречовини та крайньої нестійкістю. Вони рідко живуть більше кількох хвилин і щодо цього дуже нагадують слабкі спалахи. Зазвичай вони піднімаються не безпосередньо з хромосфери, а виходять із спокійних та активних протуберанців. У цьому сенсі їх можна як особливу стадію розвитку цих протуберанців. Найчастіше еруптивні протуберанці піднімаються до висот 100 - 500 тис. км, але у окремих випадках навіть 1,5 млн. км. Найбільш типовими їм є швидкості руху речовини 100 - 300 км/с. Трапляються випадки, коли вони перевищують критичну швидкість нашого денного світила, і тоді речовина еруптивних протуберанців залишає Сонце.
Деякі типи еруптивних протуберанців, як і системи петельних протуберанців, тісно пов'язані із сонячними спалахами, інколи ж навіть становлять частину процесу спалаху. Коли ті та інші спостерігаються на краю видимого сонячного диска, їх дуже важко відрізнити один від одного. Тільки детальні спектральні дослідження дозволяють вирішити питання, що ми спостерігали, протуберанець чи спалах. Це насамперед протуберанці-викиди. Найбільш поширеними серед них є зворотні, дифузні та віялоподібні викиди.
Поворотні викиди виглядають як прямі або злегка викривлені виступи, які вилітають із невеликого яскравого пагорба зі швидкістю 100 – 200 км/с та досягнувши висоти 200 тис. км. повертаються назад за тією ж траєкторією (рис. 6). Цей рух виразно відбувається вздовж магнітних силових ліній. Поворотні викиди спостерігаються часто кілька разів за час існування спалаху. Багато хто з них починається на межах півтіні і спрямований по радіусу від плями. Напруженість їх магнітного поля дорівнює приблизно 50 Гс і зменшується з висотою. Зворотні викиди видно не тільки на краю диска Сонця, але і на диску,подібно до спокійних волокон. Поворотному викиду часто передує дифузний викид - швидке розширення спалаху. Віялоподібний викид - це значно більш енергійний різновид зворотного викиду. Він виглядає як дуже яскравий пагорб, що розширюється, який несподівано розривається і викидає речовину в корону і міжпланетний простір.
Особливий клас становлять швидкі викиди, що рідко спостерігаються, які досягають швидкостей більше 1000 км/с за кілька хвилин. Ймовірно, вони є компактною частиною спалаху, яка викидається без розпаду на «шматки». Цілком можливо, що їх спостерігали б набагато частіше, якби не така висока їх швидкість і не такий короткий час життя.
Будова протуберанців вкрай неоднорідна. Про це, зокрема, свідчить та обставина, що у лініях різних хімічних елементів видно їх різні частини. Отже, фізичні характеристики протуберанців зазнають значних змін від однієї точки до іншої. Це особливо відноситься до температури, газового тиску, рухів речовини та магнітного поля. Щільність речовини протуберанців набагато менша, ніж сонячних спалахів, і дещо менша, ніж незворушеної хромосфери. У цьому сенсі їх можна вважати місцем розрідження плазми в хромосфері. Важко собі уявити, яким дивом утримувалися б ці газові хмари над видимою поверхнею Сонця, якби вони не мали магнітні поля. Хоча напруженість цих полів значно скромніша, ніж у сонячних плямах, проте вона цілком порівнянна з напруженістю магнітного поля факельних майданчиків.