Самара 2014, II кръг (задочен), 10–11 клас — Задача 1. Фотография Солнца, полученная на обсерватории "Жигули"

• Солнечные пятна и солнечные факелы; они расположены в фотосфере. Пятна — области выхода сильных магнитных полей, подавляющих конвекцию (температура ниже примерно на 1500 К); факелы появляются при усилении конвекции, вызванном слабым магнитным полем (температура выше примерно на 2000 К).

Решение:

На фотографии отчетливо просматриваются два типа активных образований в нижней зоне атмосферы Солнца – фотосфере:

1. Солнечные пятна – темные области фотосферы Солнца, температура которых понижена примерно на 1500 К по сравнению с окружающими участками фотосферы. Солнечные пятна являются областями выхода в фотосферу сильных магнитных полей. Потемнение фотосферы в области пятен обусловлено подавлением магнитным полем конвективных движений горячей плазмы, движущейся из более горячих, глубоких областей, вследствие чего, снижается приток тепловой энергии в эти области и потому они успевают остыть до более низких температур.

2. Солнечные факелы – яркие по сравнению с общим фоном области, как правило, окружающие солнечные пятна. Они могут занимать большую часть видимой поверхности Солнца. Их возникновение обусловлено одним из свойств магнитного поля, а именно: магнитное поле препятствует движению вещества в том случае, когда оно происходит поперек силовых линий. Если энергия магнитного поля велика, то возможно движение вещества исключительно вдоль силовых линий. В противном случае, слабое магнитное поле в факельной области не способно остановить достаточно мощных конвективных движений, хотя и может придать им более упорядоченный характер. Напряженность магнитного поля в области факела гораздо меньше, чем в других областях. Это позволяет газам подниматься выше и переносить гораздо больший поток энергии. Таким образом, факелы появляются при усилении конвекции, которое вызвано слабым магнитным полем.

Температура плазмы в области факела примерно на 2000 К больше температуры окружающих областей. Как правило, факелы объединяются в факельные поля (на рис. 1 видны как сетка малых светлых пятен). Нередко встречаются факельные поля, в которых не появляются пятна. Количество пятен и факелов зависит от степени солнечной активности. ($\text{\textdollar}_{\max} = 3$ балла)