Фотосфера Солнца

Выше конвективной зоны расположены внешние слои Солнца, образующие солнечную атмосферу. Современная гелиофизика различает три таких отличающихся друг от друга слоя, физические условия в которых различны. Нижние, сравнительно плотные непрозрачные слои образуют фотосферу, более разреженные и протяженные - хромосферу и корону.

Излучение, приходящее к нам от Солнца, возникает в очень тонком поверхностном слое - фотосфере (слое света), толщина которого по солнечным масштабам ничтожна, всего около 400 км. Нижний уровень фотосферы соответствует резкому видимому краю солнечного диска.

Фотосфера не только испускает, но и поглощает свет, приходящий из более глубоких слоев Солнца. Их мы уже не видим потому, что свет от них полностью поглощается фотосферой. (Фотосферу составляет сильно разреженный газ с плотностью 1-3*10^-8г/см³, температура в среднем оценивается в 5780 К. Температура в фотосфере по мере подъема уменьшается, а, следовательно, уменьшается и интенсивность свечения газов. Поскольку газы фотосферы непрозрачны, при косом, расположении слоев атмосферы относительно луча зрения будут видны только внешние более холодные слои. Этим объясняется любопытный факт: по мере приближения к краю диска Солнце кажется темнее.)

В фотосфере образуются наблюдаемые в спектре Солнца многочисленные темные линии. Появление этих линий, называемых по имени впервые описавшего их ученого фраунгоферовыми, вызывается особым процессом рассеяния. Атомы наружных слоев фотосферы сильнее поглощают излучение в тех участках спектра, где расположены спектральные линии. Эти атомы тотчас же снова излучают поглощенные кванты света, но одинаково во все стороны.

Часть излучения, таким образом, направляется обратно внутрь, поэтому наружу в пределах линии выходит меньше излучения, и последняя кажется темной.

Для нас фотосфера интересна тем, что именно на ней наблюдаются различные образования, которые являются "реперами" или "трассерами", используемыми для изучения вращения Солнца.

На фотографиях в белом свете нормальной фотосферы заметно, что она имеет четко выраженную зернистую структуру. Такая структура называется грануляцией. Фотосферная грануляция образована яркими гранулами на фоне темного, так называемого межгранульного пространства. Большая часть гранул имеет диаметр примерно 1-2" (от 600 до 1300 км) и неправильную форму. Продолжительность жизни гранул составляет около 8-10 мин. Гранулы, по-видимому, связаны с конвективными ячейками, проникающими из низлежащей зоны в фотосферу. Фактически фотосферу можно рассматривать как верхний слой бурлящей конвективной зоны.

Около 1,5 десятка лет назад гелиофизики открыли на поверхности Солнца колебания, т. е. ритмичные подъемы и опускания солнечной фотосферы. Эти колебания сейчас называют пульсациями. По-видимому, они вызваны рождающимися в конвективной зоне возмущениями. Период пульсаций составляет в среднем 300 сек. Недавно были обнаружены пульсации с другими периодами, которые отождествляются с акустическими и гравитационными волнами. Большая заслуга в открытии и исследовании пульсаций принадлежит группе академика А. Б. Северного из Крымской астрофизической обсерватории.