Почему солнечные пятна черные?

Солнце – это огромный шар из раскаленного, электрически заряженного газа. По мере того, как Солнце проходит свой регулярный 11-летний солнечный цикл, электромагнитная активность на поверхности звезды становится все более хаотичной. Эта турбулентность неизбежно приводит к появлению солнечных пятен – темных областей размером с планету, которые образуются в нижней атмосфере Солнца в результате сильных магнитных возмущений.

Для большинства телескопов видимого света солнечные пятна кажутся черными. Но почему они выглядят именно так и действительно ли они черные?

Оказывается, солнечные пятна на самом деле не черные. Скорее, темнота – это оптическая иллюзия, созданная контрастным нагревом солнечных пятен и их окружения.

“Солнечные пятна темны только по контрасту с ярким ликом Солнца, – утверждает Университетская корпорация атмосферных исследований (UCAR). – Если бы вы могли вырезать среднее солнечное пятно из Солнца и поместить его в другое место на ночном небе, оно было бы таким же ярким, как полная луна”.

Две массивные группы солнечных пятен, известные как AR 2993 и AR 2994, стали видны несколько дней назад на северо-восточном лимбе Солнца после того, как стали активными, пока еще были скрыты солнечным диском.

По данным НАСА, солнечные пятна выглядят намного темнее, чем остальная видимая поверхность Солнца, или фотосфера, потому что они намного холоднее, а газ под солнечным пятном излучает примерно на 25% меньше света, чем остальная часть Солнца.

Солнечные пятна по-прежнему паляще горячие – по оценкам астрономов, температура типичного пятна составляет около 6 300 градусов по Фаренгейту (3 500 градусов по Цельсию) – но окружающая фотосфера пылает примерно при 10 000 F (5 500 C), согласно данным Национальной метеорологической службы (NWS).

Солнечные пятна холодные, потому что они образуются в регионах, где магнитные поля особенно сильны – примерно в 2500 раз сильнее земного и намного сильнее, чем где-либо еще на Солнце, по данным NWS. Это увеличивает магнитное давление, оказываемое на солнечные пятна, тем самым препятствуя потоку тепла из недр Солнца к поверхности и оставляя регион более холодным, чем его окрестности.

Накапливающаяся магнитная энергия солнечных пятен может иметь некоторые впечатляющие – и опасные – побочные эффекты. Когда линии магнитного поля вокруг солнечных пятен становятся слишком запутанными, они могут переходить в новые конфигурации, высвобождая внезапные всплески магнитной энергии. Эта энергия может взаимодействовать с окружающей плазмой – горячим, электрически заряженным газом, из которого состоит большая часть Солнца – и вызвать взрыв энергии, известный как солнечная вспышка.

Солнечные вспышки всегда происходят в активных областях вблизи солнечных пятен, то есть чем больше на Солнце пятен в данный момент времени, тем больше вероятность вспышки. Солнечные пятна чаще всего появляются вблизи кульминации 11-летнего цикла активности Солнца, также известного как “солнечный максимум”, когда магнитная активность достигает максимума.

Тепло от вспышки, в свою очередь, может вызвать другой вид взрыва, называемый корональным выбросом массы (КВМ), при котором заряженные солнечные частицы вырываются прямо из солнечной атмосферы и с большой скоростью проносятся через космос.

Большинство КВМ безвредно улетают в космос. Но если ЦВМ направлено на Землю, это может иметь пагубные последствия. Когда КВМ проходит над атмосферой Земли, он может вывести из строя электросети, вызвать отключение радио или повредить спутники; жизнь на Земле остается защищенной магнитным полем нашей планеты, но астронавты, работающие в космосе, могут получить более высокие, чем обычно, дозы радиации.

Но есть и светлая сторона: когда КВМ падает на Землю, дождь заряженных частиц, проходящий через атмосферу нашей планеты, вызывает появление авроры на гораздо более низких широтах, чем обычно. За это прекрасное проявление цвета в небе Земли можно поблагодарить большую темную точку на Солнце.