Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
8. Магнитные поля Солнца, звёзд, галактик и других объектов Вселенной
Магн. поля присутствуют, по-видимому, на всех звёздах. Впервые магн. поле было обнаружено на ближайшей к нам звезде - Солнце - в 1908 г. амер. астрономом Дж. Хейлом, измерившим зеемановское расщепление спектр. линий в солнечных пятнах (см. Зеемана эффект). Согласно совр. измерениям, макс. напряжённость магн. поля пятен 4000 Э. Поле в пятнах есть проявление общего азимутального магн. поля Солнца, силовые линии к-рого имеют различное направление в Северном и Южном полушариях Солнца (рис. 1). В 1953 г. амер. астроном X.У. Бэбкок открыл значительно более слабую дипольную составляющую солнечного магн. поля (~1 Э) с магн. моментом, ориентированным вдоль оси вращения Солнца (рис. 2). В 70-х гг. 20 в. удалось обнаружить примерно такую же слабую по напряжённости неосесимметричную крупномасштабную составляющую солнечного магн. поля. Она оказалась связанной с межпланетным магн. полем, имеющим различные направления радиальных составляющих в разных пространств. секторах (см. Секторная структура межпланетная), что соответствует на Солнце квадруполю, ось к-рого лежит в плоскости солнечного экватора (рис. 3). Наблюдалась также и двухсекторная структура, соответствующая диполю. В целом крупномасштабное магн. поле Солнца выглядит достаточно сложным. Ещё более сложная структура поля обнаружена в малых масштабах. Наблюдения указывают на Существование мелкомасштабных иглоподобных полей с напряженностью до 2000 Э. Мелкомасштабные магн. поля связаны также с конвективными ячейками (см. Конвекция, Солнце), наблюдаемыми на поверхности Солнца.
Магн. поле Солнца не остается неизменным. Осесимметричное крупномасштабное поле квазипериодически изменяется с периодом прибл. 22 года (Солнечный цикл). При этом каждые 11 лет происходят обращение дипольной составляющей и смена направления азимутального поля. Неосесимметричная секторная составляющая поля изменяется прибл. с периодом обращения Солнца вокруг своей оси. Мелкомасштабные магн. поля изменяются нерегулярно, хаотически.
Магн. поле несущественно для равновесия Солнца; равновесное состояние определяется балансом сил тяготения и градиента давления. Зато все проявления солнечной активности связаны с магн. полями (солнечные пятна, вспышки на Солнце, протуберанцы). Магн. поле играет определяющую роль в создании солнечной хромосферы и в нагреве (до миллионов градусов) солнечной короны. Наблюдения, выполненные на космич. станции "Скайлэб" (США, 1973-1974 гг.), показали, что высвечиваемая в УФ- и рентг. диапазонах энергия выделяется в многочисл. локализованных областях, отождествляемых с петлями магн. поля. С другой стороны, области, в к-рых излучение значительно ослаблено (корональные дыры), отождествляются с открытыми во внеш. пространство конфигурациями магн. силовых линий. Считается, что в этих областях берут начало быстрые потоки солнечного ветра.
Все звезды, кроме Солнца, столь удалены от нас, что воспринимаются как точечные объекты. Поэтому непосредств. наблюдения далёких звёзд позволяют определить напряжённость магн. поля, усреднённую по поверхности звезды, и мало что говорят о конфигурации (геометрии) поля. Относительно малое количество света, принимаемого от удалённых звёзд, позволяет регистрировать с помощью эффекта Зеемана только достаточно сильные магн. поля. Таким способом удалось обнаружить особую группу звёзд с сильными (до Э) полями - магнитные звезды. Количество звёзд, у к-рых магн. поле зарегистрировано прямым зеемановским методом, невелико (неск. сотен).
Существование магн. полей у др. звёзд удаётся доказать непрямыми методами. У звёзд главной последовательности обнаружены хромосферы. У более чем десяти таких звёзд удалось проследить звёздный цикл (аналогичный солнечному циклу), наблюдая изменения интенсивности хромосферных линий Са. Открыты и изучены звёзды (типа BY Draconis), поверхность к-рых покрывается пятнами на 20-30%. У Солнца пятна покрывают не более 2% поверхности. Рентгеновские наблюдения, выполненные со станции НЕАО-2 (1980 г., США), позволили обнаружить горячие короны у большого количества звёзд различных спектральных классов, от самых горячих 0- и В-звёзд до холодных карликов классов К, М. Поскольку на Солнце все подобные явления связаны с наличием магн. поля, эти факты можно рассматривать как свидетельство присутствия магн. полей на др. звёздах. Напряжённость и геометрию полей, разумеется, можно оценивать лишь косвенно. Впрочем, известна звезда Воо (G 8), у к-рой наряду с перечисленными выше косвенными свидетельствами поле ( Э) зарегистрировано и прямо по эффекту Зеемана. Это убеждает в правильности общего вывода о магнетизме звёзд.
Очень сильные магн. ноля имеются у ряда звёзд, находящихся в заключит. стадии эволюции. У нек-рых белых карликов, как показывают наблюдения круговой поляризации их непрерывного излучения, напряжённость поля достигает 106-108 Э. Ещё более сильные магн. поля связаны с быстровращающимися нейтронными звёздами - пульсарами. Источником энергии пульсара служит вращение нейтронной звезды. Магн. поле явл. передаточным звеном, трансформирующим энергию вращения звезды в энергию частиц и излучения. Согласно оценкам, для объяснения наблюдаемых эффектов напряжённость поля на поверхности звезды должна достигать ~ 1012 Э.
На Венере, которую называют «сестрой Земли» или планетой близнецом, магнитосфера практически полностью отсутствует. По крайней мере, такие искусственные спутники как «Венера-9», «Венера-10» дают данные, по которым можно предположить, что если на Венере и есть собственное магнитное поле, то оно
слабее земного в 10 000 раз.Автоматические станции, исследовавшие планету Марс – «Марс-3», «Марс-5», обнаружили у этой планеты заметное магнитное поле. Данное поле хоть и ничтожное, если сравнивать его с магнитным полем Земли, но гораздо большее, чем на Венере. Что интересно, структура этого магнитного поля «полосатая», если судить по данным, полученным с аппарата «Марс Глобал Сервейор», а значит, в далеком прошлом Марс очень напоминал Землю.
В отличие от описанных выше планет, Юпитер является не только самой большой планетой Солнечной системы, но и обладает самым внушительным магнитным полем. Магнитосфера Юпитера превосходит дипольным магнитным моментом магнитное поле земли в 12 000 раз. Окутывая Юпитер, магнитное поле распространяется на расстояние, которое равно 15 радиусам этой планеты.
Сатурн, как и Юпитер, имеет мощную магнитосферу, возникающую из-за океана металлического водорода, который в жидком состоянии находится в глубине Сатурна. Интересно также то, что Сатурн, единственная планета, у которой ось вращения планеты и ось магнитного диполя практически совпадают.
Что касается Урана, то можно с точностью сказать, что у него также есть мощное магнитное поле, источник которого неизвестен. Но, что характерно, ось магнитного диполя отклонена от оси вращения планеты на 59 градусов. То же можно сказать и о Нептуне, ведь природа его магнитного поля пока также неизвестна, а ось магнитного поля отклонена от оси вращения Нептуна на 47 градусов.