Главная - Радиоастрономия - Радиоизлучение спокойного Солнца


Радиоизлучение спокойного Солнца
Наука - Радиоастрономия

Основной механизм радиоизлучения спокойного Солнца – тормозное излучение полностью ионизованного газа солнечной короны и хромосферы.

Излучение фотосферы в радиодиапазоне недоступно для наблюдений из-за сильного поглощения в хромосфере. Оптическая глубина хромосферы по тормозному поглощению равна 780 и 3×107 для излучения с длиной волны 1 см и 1.50 м соответственно. Лишь в субмиллиметровой области (l~100 мкм) хромосфера становится прозрачной.

Граница между хромосферой и короной находится на расстоянии  от центра Солнца, что соответствует высоте 28000 км над поверхностью фотосферы. В то же время оптическая глубина короны равна единице на волне 120 см. Таким образом, на метровых и более длинных волнах наблюдается только радиоизлучение короны, а на дециметровых и более коротких появляется вклад хромосферы. По этой причине угловой размер источника радиоизлучения, связанного с Солнцем, на метровых и дециметровых волнах значительно больше видимого диска.

Магнитное поле в короне не превышает одного Гаусса. Следовательно, электронная гирочастота значительно меньше частоты излучения в любом диапазоне наблюдаемого спектра, поэтому двулучепреломление и разница между обыкновенной и необыкновенной волнами не существенны.

Температура короны Ткорв среднем порядка нескольких миллиона градусов. В хромосфере наблюдается сильный градиент температуры: от 7000 K до 20000 K, в среднем — 104 K. Можно представить в простейшем варианте радиоизлучение короны двухслойной моделью, в соответствии с решением уравнения переноса (1.9). В этой модели яркостная температура в направлении центра видимого диска Солнца складывается из ослабленного короной излучения хромосферы с температурой Tхром (оно рассматривается как фоновое излучение) и из излучения короны с учетом самопоглощения:

Оптическая глубина короны tкор в направлении на центр солнечного диска определяется интегралом

Мера эмиссии солнечной короны в направлении на центр диска составляет около 3×1026 см–5. Распределение электронной концентрации по высоте в короне можно представить формулой

где r выражено в радиусах Солнца. Эта формула связывает шкалу высот в солнечной короне с нелинейной шкалой электронных концентраций. Для коротких волн

На волнах, где корона практически прозрачна (tкор < 1), имеется поярчение к краю (а не потемнение, как в оптическом диапазоне) – правда, не на самом краю, а ближе к центру (тем ближе, чем больше длина волны); это объясняется неизотермичностью короны. На длинах волн свыше ~1.2 м, где оптическая глубина короны больше единицы, все радиоизлучение уже определяется только короной. Отсутствие заметного вклада от более холодной хромосферы приводит к тому, что нет усиления яркости к краю. Радиоизофоты короны имеют несколько эллиптическую форму, что является следствием несферичности короны.

Рефракция радиоволн в короне. Для каждой частоты существует критическое значение электронной концентрации Nкр, при котором коэффициент преломления корональной плазмы равен нулю. Значение Nкр соответствует некоторому уровню в короне , определяемому зависимостью (3.3). Этот уровень является как бы зеркалом для радиоволн, из-под него радиоизлучение выйти к наблюдателю не может. С другой стороны, в короне существует уровень, до которого на луче зрения наблюдателя оптическая глубина короны по тормозному поглощению (3.2) равна единице, согласно (3.3), ему соответствует некоторое значение электронной концентрации Nt=1. При преобладании тормозного механизма основная часть излучения поступает именно из области вблизи уровня с N = Nt=1. Важно, который из двух выделенных уровней – Nt=1 или Nкр – расположен в короне выше. В таблице 2 приведены значения N (см–3), соответствующие Nкр и Nt=1. Таким образом, для излучения с длиной волны короче 50 см уровень Nt=1 расположен в короне выше, чем уровень Nкр, и все радиоизлучение короны определяется только свободно-свободными переходами. Однако на длине волны l > 50 см ситуация обратная, уровень Nкр ( плазменное зеркало ) расположен выше, чем уровень Nt=1. Это приводит к сдвигу вверх нижнего предела интегрирования в (3.2). Оптическая глубина обрезается, что приводит к уменьшению яркостной температуры. Еще одна причина снижения Tb – уровень Nкр отсекает от наблюдателя внутренние, более горячие слои короны, и наблюдаемое излучение идет из внешних слоев короны, где температура ниже.

Все сказанное относится к направлению на центр видимого диска Солнца. Для направлений вблизи лимба картина усложняется. Вследствие зависимости показателя преломления от высоты, траектории лучей, идущих в стороне от центрального направления, искривляются, как показано на рис. 3.2. Для наблюдателя происходит сдвиг излучающей области относительно ее истинного положения. Для излучения с длиной волн порядка нескольких метров величина сдвига составляет около 15 20% от видимого размера солнечного диска. Вне центральной оси рефракция снова приводит к тому, что на метровых волнах мы видим большей частью внешние, более холодные слои короны, и эффективная яркостная температура короны снижается.

Если показатель преломления не меняется вдоль луча, то оптическая глубина определяется только зависимостью коэффициента поглощения от расстояния до центра Солнца:

С учетом рефракции в короне (n зависит от r¢) необходимо отличать оптический путь от геометрического, и формула (3.5) изменится так:

Формула (3.6) автоматически учитывает отклонение луча от прямой линии, так как интегрирование ведется вдоль искривленной траектории.

 


Читайте:


Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Планеты соседи:

Нептун. Общие сведения

News image

Нептун - восьмая по счету планета Солнечной системы. Средняя удаленность Не...

Юпитер. Спутники

News image

Юпитер имеет 16 спутников. Первые 4 спутника открыты еще Галилеем - ...

Солнечное пятно

News image

Солнечное пятно - область на Солнце, где температура ниже  (области с ...

Открытие спутника

News image

22 июня 1978 г. Дж. У. Кристи из Морской обсерватории в ...

В космосе...

Мой взгляд на космические журналы. Космонавт У Цзе о «Н

News image

Уже достаточно давно у меня сформировалось определенное отношение к космическим журналам. В 1997 г. я приехал учиться в российский Центр по...

Рассматривайте невидимое небо с помощью программы Хромо

News image

Если вы не супермен и не гремучая змея и не обладаете способностью видеть в рентгеновском или инфракрасном диапазоне излучения, то по...

О возможном обнаружении Темной материи

News image

Американские ученые сообщили об обнаружении сигналов, возможно, указывающих на существование темной материи. Группа исследователей из Национальной лаборатории Ферми при министерстве эн...

Следы недавних вулканических извержений на Меркурии

News image

Астрономы обнаружили очередные доказательства недавнего вулканического прошлого Меркурия. Свои результаты они представили на съезде Американского геологического общества в Портленде, а кр...

Авторизация



Новости космонавтики:

Купить игровую мышь: рекомендации экспер

News image

Регулярная работа за ноутбуком имеет кучу своих плюсов. Однако существуют и недостатки, так как, например, транспортировка его держа в руках – далеко не всегда хорошая ...

Шпунт л 5 (технические характеристики, Г

News image

Фактически за все время своего существования человек что-то строил. С каждым днем разрабатываются новые технологии строительства зданий и конструкций самых различных масштабов.  Работа экспертов на ...

Выбрать и купить шарико винтовую пару ил

News image

Практически каждый директор предприятия обязательно должен иметь на вооружении мелкий или крупный набор деталей для производственных машин. Это могут быть как детали или механизмы для ...

Как выполняется демонтаж металлоконструк

News image

Демонтаж металлоконструкций – так называется процесс по резке, разборке либо распилу металла на части, в будущем его используют повторно, либо отправляют в специальный пункт приема ...