Мир Знаний

Задачи астрономов во время наблюдений солнечных затмений (от 20-х годов ХХ века до наших дней) (стр. 2 из 3)

Важный вопрос о поляризации света солнечной короны изучался во время затмений 1936, 1941 и 1952 гг. экспедициями Абастуманской обсерватории. Эти наблюдения показывают, что наибольшая степень поляризации света короны соответствует мощным корональным потокам над протуберанцами (так называемым шлемам 1-го типа). В других областях степень поляризации света порядка 50% и меньше и не зависит от длины волны, что соответствует рассеянию света свободными электронами.

Усиление непрерывного спектра в отдельных областях и данные поляриметрических наблюдений свидетельствуют о большом числе свободных электронов во внутренней короне.

Что касается пылеобразного вещества, производящего фраунгоферовы линии в спектре короны, то оно, по последним данным, не принадлежит самому Солнцу, а заполняет всё межпланетное пространство. Однако этот вопрос требует дальнейшего уточнения.

Интересно получить суммарный спектр кольцевых зон, соответствующих внутренней, средней и внешней короне. Подчёркиваем, что в настоящее время важно исследовать природу вещества отдельных участков солнечной короны.

Очень интересен вопрос о переходе хромосферного вещества, в частности облаков-протуберанцев, в корональное вещество; иногда выброшенный протуберанец распадается — диссипирует, переходя в корональное вещество, а иногда выброшенная масса, не падая обратно и не диссипируясь, просто перестаёт светиться и становится едва заметной или вовсе исчезает. Каковы причины этого явления?

Наконец, в короне были обнаружены тёмные лучи, которые не светятся в тех длинах волн, к которым чувствительна фотографическая пластинка. Эти лучи тёмными полосами пересекают находящиеся за ними корональные образования.

Для решения поставленных задач применяется разнообразная аппаратура: призменные камеры, щелевые и бесщелевые светосильные спектрографы.

Призменная камера, т. е. камера, перед объективом которой ставится призма, позволяет получить спектр хромосферы и самой внутренней короны. На спектрограммах получаются изображения хромосферы и внутренней короны в линиях излучения в виде серпов и колец (в зависимости от фазы затмения) и фон непрерывного спектра.

Такие спектрограммы важно получить для полярных областей хромосферы и короны. Для этого надо наблюдения производить не из центра, а с края полосы полной фазы затмения, ориентировав призму соответствующим образом. Минимум солнечной активности благоприятствует получению спектрограмм полярных областей короны.

Для изучения условий свечения вещества особенно важно получать спектрограммы с щелевыми спектрографами. При этом надо точно знать, как установлена щель спектрографа, к какой области хромосферы и короны относятся спектрограммы.

Для получения спектра короны применяются ещё небулярные бесщелевые спектрографы. Эти спектрографы дают несколько осреднённый спектр короны, т. е. спектр от значительной площадки короны, но являются светосильными и позволяют изучить слабые спектральные линии.

2. Определение плотности солнечной короны основывается главным образом на фотометрических наблюдениях.

Определение общей (интегральной) яркости короны позволяет судить о массе и средней плотности короны. Более детальная фотометрия, построение изофот (линий, соответствующих равным яркостям) позволяют судить о распределении вещества в короне, об изменении плотности в зависимости от области короны, об изменении плотности с высотой над солнечной поверхностью. Конечно, для вывода плотности вещества надо привлечь и другие данные о свечении короны.

В настоящее время особенно важно проводить абсолютную фотометрию, выражая освещённость от короны или хромосферы в абсолютных единицах (в эргах в секунду на единицу площади).

В 1941 г. В. Б. Никонов с радиометром, Н. И. Чудовичев с фотоэлектрическим фотометром и другие определяли общую яркость короны. Они получили сходные результаты, оценив общую яркость короны равной половине яркости полной Луны.

Но, по видимому, общая яркость короны не всегда одинакова — она меняется от затмения к затмению так же, как меняется и общий вид короны. Уточнение подмеченной здесь определённой закономерности и объяснение её является одной из очередных задач.


Интересные выводы получил известный пулковский астроном Г. А. Тихов в результате фотометрической обработки пластинок, снятых его «четверным» коронографом (рис. 2). Прибор представляет собой соединённые вместе четыре полутораметровые камеры. Употребляя соответствующие цветные фильтры и подходящие сорта фотографических пластинок, Г. А. Тихов смог получить фотографии короны в четырёх разных участках спектра— от фиолетового до красного, т. е. в четырёх цветах. С этим оригинальным инструментом Г. А. Тихов ездил в Швецию наблюдать затмение 29 июня 1927 г., наблюдал затмения 19 июня 1936 г. и 21 сентября 1941 г. Изучение корональных негативов позволило получить распределение цвета в короне. Оказалось, что внутренняя корона краснее Солнца, и температура её, следовательно, несколько ниже температуры поверхности Солнца. Это опровергает мнение о тождественности цвета короны и Солнца, укоренившееся после исследования немецкого астронома Гротриана.

Наблюдения Г. А. Тихона показали, что корона «краснеет» по мере удаления от Солнца. Этот результат качественно был подтверждён М. Д. Лавровой, которая во время затмения 19 июня 1936 г. получила спектрограммы короны.

3. Пожалуй, наибольшее внимание при наблюдении затмения уделяется теперь детальному научению спектров солнечной хромосферы и обращающего слоя, которое весьма удобно проводить во время затмений. Такой интерес к изучению поверхностных оболочек Солнца понятен: раскрывая строение и выясняя физические условия в атмосфере Солнца, мы приближаемся к пониманию природы свечения и активности Солнца.

Получить спектр обращающего слоя — самого нижнего уровня атмосферы Солнца — довольно трудно. Ввиду его малой толщины приходится ловить момент, когда исчезнет последний луч Солнца, а Луна ещё не успеет закрыть обращающий слой. Однако советским астрономам удалось получить немало важных результатов и в этой области.

Обстоятельное спектрофотометричеекое исследование хромосферы в линии водорода Н3 и гелия D3 было произведено проф. Д. Я. Мартыновым. По своим спектрограммам, полученным 21 сентября 1941 г., он изучил распределение излучения водорода и гелия на различных расстояниях от края Солнца, определил эквивалентные ширины и контуры линий и сделал заключение о существовании скорости турбулентного движения порядка 20 км/сек. Прекрасные спектрограммы хромосферы и протуберанцев были получены пулковскими астрономами В. А. Кратом, В. П. Вязаницыным и др. во время затмений 1936, 1941 и 1952 гг.

4. В проблему изучения сил, действующих на Солнце, прежде всего входит задача изучения структуры короны.

Здесь возникает ряд вопросов: как меняются детали короны с изменением состояния солнечной поверхности, что обусловливает тонкую лучистую структуру короны, как далеко распространяется действие электромагнитных сил Солнца, каковы по величине и направлению движения коронального вещества? Движения в корональных деталях могут быть обнаружены в результате сравнения снимков, полученных из различных точек полосы полной фазы, т. е. в различные моменты времени. Однако таким путём нельзя обнаружить движение вещества вдоль корональных лучей. Эта задача решается по точным измерениям положений линий в спектре, на основании так называемого принципа Допплера.

Одним из самых крупных научных предприятий, организованных в связи с затмением 1936 г. советскими астрономами, было фотографирование короны однотипными длиннофокусными камерами для изучения изменений в короне. До 1936 г. только случайные наблюдения указывали на быстрые изменения в короне. Чтобы решить этот вопрос, было построено шесть одинаковых 5-метровых коронографов, которые получили название «стандартных коронографов» (рис. 2); у них объектив перемещался с помощью часового механизма, что компенсировало суточное движение Солнца и делало неподвижным изображение Солнца в фокусе коронографа. Коронографы, находясь в составе экспедиций различных обсерваторий, были распределены в шести пунктах вдоль полосы затмения. В четырёх из этих пунктов (в Белореченской, на Урале, в Омске и на Дальнем Востоке) погода была благоприятной и были получены прекрасные фотографии короны. От Белореченской близ Чёрного моря до Куйбышевки на Дальнем Востоке лунная тень шла около 2 часов, и поэтому на пластинках советских экспедиций запечатлелись все изменения, которые произошли за это время в солнечной короне.

Исследование 30 пластинок, полученных со стандартными коронографами, дало интересные новые заключения о строении короны и природе явлений в хромосфере и короне. Эти исследования были произведены Е. Я Бугославской, С. К. Всехсвятским и А. Н. Дейчем.

Оказалось, что во внутренней короне за 2 часа произошли значительные изменения; характер этих изменений был детально изучен. Одновременно был установлен чрезвычайно интересный факт: выяснилось, что, изучая на пластинках видимые смещения корональных лучей за эти два часа, можно установить вращение короны вместе с Солнцем. Далее С. К- Всехсвятокий и Е. Я. Бугославская исследовали структуру короны по этим же снимкам и установили струйчатое строение корональных лучей, детально исследовали дуговые системы — замечательные образования, включающие ряд охватывающих одна другую дуг, — и нашли точное соответствие между явлениями в короне и хромосфере.

Учитывая успешное проведение наблюдений затмения 1936 г., которые были организованы специально созданной комиссией, советские астрономы деятельно готовились к проведению наблюдений во время затмения 21 сентября 1941 г. Однако вероломное нападение гитлеровских захватчиков на СССР заставило значительно сократить программу исследований.