Таблица 25Л Хромосферные вспышки Солнца

Таблица 25.2

Возмущения магнитного поля Земли АН* во время магнитных бурь (у = 10-5 орстед)

Таблица 25.3

Основные характеристики рентгеновского излучения и потоков ча тиц

во время вспышки

Невозмущенное Солнце

Вспышки на Солнце

Рентгеновское излучение

При переходе к максимуму солнечной активности 1Штенсивность увеличивается:

для X <с 8 А в 600 раз

для X 8-;-20 А в 60

для X ~ 44-60 А в 7

Жесткий рентген 20-500 кэв, 2.10 5 о- эрг/смсек

Вспышка класса 2-f

8 А, (?,6-22) -10-2 эрг/смсек 8-20 А, (64-90)-10-2 эргЫЧек

Н о р м а л ыг 1.1 й п о т о г;

Для X ~ 0-8 А, 6 -10 -10-3 эрг!смЧек Для ультрафиолетового излучения:

X < 1500 А, ~ 10 эрг1смсек

X < 2501300 А, ~ 8 эрг1см\ек

(включая линию 5-1 арг1см\ек

Вне атмосферы суммарный поток равен 1,39 - 10 эрг1смЧек (Солнечная постоянная-2 кал/смсек)

П ( т о к и частиц

Скорость (4-5)-10 см1сек Электроны 10-30 кэв; iV= 1-10 см Протоны ~ 1 кэв; Nv=\0-iO cmVcci;

Скорость V - (1-!-2) -10 см/сек Плазма Ю-102 Протоны 10 -1 Мае Косьшческие лучи 10-10 Мэв

irSf \ 20-100. 1-8 кэв полярных hvrlO -10 .ccK сиянии 1

= -г W

&

/ w wo

Алина бппны , Л

JO -----

w id I

Энергия протоноб , з6

Рис. 25.1. Спектр рентгеновского излучения во время хромосферной испышки на Солнце 31 августа 1959 г. [625]

Рис. 25.2. Средний энергетический поток частиц солнечных вспышек вблизи орбиты Земли [626]

называемых протонными, наблюдаются (правда, редко, иримерно в 10% случаев) всплески космического излучения Солнца; оно выбрасывает энергичные протоны, проникающие в атмосферу полярных областей.

Вспышки сопровождаются усилепием полярных сияний и магнитными бурями, классификация которых приведена в табл. 25.2.

Возмущения магнитного поля и полярные сияния возникают под воздействием ускоренных в магнитосфере потоков электронов. Завершенных представлений о механизмах этого взаимодействия между корпускулярными потоками и магнитосферой до сих пор нет. Экспериментальные исследования показывают, что во время вспышек образуются так называемые электроны полярных сияний в диапазонах энергий 20-100 и 1-8 кэв.

Основные характеристики потоков частиц и рентгеновского излучения во время вспышек приведены в табл. 25.3. Следует иметь в виду, что эти данные соответствуют определенному ряду наблюдений, а в некоторой своей части - результатам лишь небольшого числа опытов, поэтому их нельзя считать сколько-нибудь исчерпывающими. Однако они вполне пригодны для различных расчетов.

Спектр рентгеновского излучения Солнца хромосферной вспышки и осредненный спектр потоков частиц различного сорта около Земли показаны соответственно на рис, 25.1 и 25.2.

В периоды повышенной солнечной активности и во время вспышек спектр становится более жестким, причем больше усиливается коротковолновая его часть; жесткое излучспие спектра хорошо коррелирует со всплесками радиоизлучения Солнца.

Процесс воздействия хромосферной вспышки на ионосферу. Рассмотренные данные показывают, что вспышки на Солнце приводят к следующим источникам усиленного ионизующего излучения ионосферы:

1. Во время вспышки быстро увеличивается рентгеновское излучение, особенно в участках 0,1-1 и 1-2 А. Оно вызывает внезапное возмущение в ионосфере (SID) на освещенной части Земли. Основная особепность этого эффекта - повышенная ионизация в области D ионосферы. Максимальное увеличение электронном концентрации на высотах z 60 -т- 70 км. Внезап-

Рис. 25.3. Широтные изменения ночных значений критических частот fgE области Е во время возмущения 1 апреля 1960 г. [492 J

-Север Геомагнитная широта

ные возмущения редко захватывают область Е - за счет роста интенсивности

мягкого рентгена (X - 100 А) и область F - за счет усиления ультрафиолетового излучения Солнца. Внезапные возмущения - паименее инерционные эффекты в ионосфере, они наступают мгновенно после вспышки, развиваются и протекают в течение нескольких минут, иногда продолжаются около часа и более, сопровождаются незначительными изменениями магнитного поля Земли (ДЯо =; несколько i).

2. В тсчепие первых нескольких часов после очень сильной вспышки на Землю приходят космические лучи, протоны и а-частицы, главным образом в узкую область полярной шапки. Они проникают до высот 50-60 км и ионизуют в основном нижнюю часть области D, что приводит к аномальному поглощению радиоволн в полярной шапке (PCА). Этот эффект наблюдается несколько суток, причем воздействие энергичных протонов захватывает иногда и. весьма низкие широты.

3. Через 20-40 час начинается воздействие на ионосферу ускоренных в магнитосфере электронов и протонов. Ускоренные так называемые электроны полярных сияний (причины их возникновения до сих нор неясны) также приводят к рентгеповскому тормозному излучению, вызывающему дополнительпую ионизацию области D преимущественно па высотах 2 60--70 км. Возникает повышенное аномальное поглощение радиоволн 6 полярной зоне (АА). Оно сопровождается полярными сияниями и так называемыми бухтообразными возмущениями магнитного ноля.

4. Влияние основного потока извергаемых Солнцем частиц на ионосферу начинается через сутки и.ли позднее после вспышки. Его воздействие на ионосферу есть следствие взаимодействия потока частиц с приземной плазмой. Предполагается, что при этом в магнитосфере возникают гидромагнитные волпы, действие которых приводит, например, к разогреву ионосферы и длительным ее нарушениям - возмущениям области F2. Проявляется также влияние возмущения на область Е (рис. 25.3). Эти возл1ущения наблюдаются над всей Землей и являются наиболее сильным из наблюдаемых при радиоисследованиях ионосферы эффектом, вызванным хромосферной вспышкой.

Переходя к рассмотрению основных свойств нерегулярных явлений в ионосфере [626-642], отметим, что возмущения в области F2 и аномальное поглощение в полярной зоне всегда наблюдается одновременно, что естественно. Однако не все протонные вспышки, кроме аномального поглощения в полярной шапке, сопровождаются возмущениями другого типа.