Изучение Вселенной при помощи космонавтики

Исследования в ультрафиолетовой части спектра

Ультрафиолетовое излучение простирается от нескольких десятков нанометров (1 нм=10^-9 м) вплоть до 300 нм. Впервые ультрафиолетовое излучение от Солнца было зарегистрировано в 1946 г. с помощью ракет. С тех пор спектр Солнца в ультрафиолетовой области исследован детально. В этой области сосредоточена всего одна миллионная доля энергии, излучаемой Солнцем, однако именно ее воздействие на верхнюю атмосферу Земли приводит к нагреву, ионизации и распаду молекул на атомы. В видимой части спектр Солнца непрерывный, и его интенсивность плавно уменьшается с уменьшением длины волны. Непрерывный спектр Солнца возникает на уровне видимой поверхности Солнца — фотосферы. Здесь же возникают линии поглощения в спектре, узкие и сравнительно темные, принадлежащие различным атомам, например водорода, железа, алюминия, натрия, кальция и т. д. - практически всех элементов периодической системы элементов Менделеева. Так как температура фотосферы около 6000 К. то максимум ее излучения лежит в видимой части спектра и при переходе к ультрафиолетовой области интенсивность резко падает. Примерно около 150 нм непрерывный спектр уменьшается практически до нуля и в более коротковолновой области наблюдаются только линии излучения. Связано это явление с тем, что верхняя атмосфера Солнца горячее фотосферы. Вблизи поверхности фотосферы, в хромосфере, температура достигает нескольких десятков тысяч градусов, а еще выше, на расстоянии 100 000 и более километров, в солнечной короне, она равна 1 МК.

Почти все распространенные в короне атомы (водорода, гелия, кислорода) полностью ионизованы. Иначе говоря, они потеряли все свои электроны, и остались лишь "оголенные" ядра, которые, конечно, не могут излучать спектральные линии. В солнечной короне светятся многократно ионизованные ионы железа, никеля, магния, неона и т. д. Отдельные линии этих ионов и создают ультрафиолетовый спектр Солнца.

Между короной, простирающейся на миллионы километров, и хромосферой, имеющей толщину около 20 тыс. км, расположена узкая переходная область в несколько тысяч километров, где температура быстро возрастает от 10 кК до 1 МК Здесь также возникают многие линии ультрафиолетовой области, например линия ионизованного гелия с длиной волны 30,4 нм. Самая яркая линия в ультрафиолетовом спектре Солнца принадлежит водороду и имеет длину волны 121,6 нм.

Спектр солнечной короны простирается и в рентгеновскую область, однако его интенсивность резко изменяется в зависимости от взрывных процессов, протекающих в хромосфере и короне. Суммарная интенсивность солнечного рентгеновского спектра в области короче 10 нм изменяется в сотни раз.

Помимо спектра Солнца в ультрафиолетовой и рентгеновских областях получены превосходные фотографии диска Солнца в различных линиях атомов и ионов. Фотографии в линиях высокоионизованных атомов очень похожи на фотографии солнечной короны, получаемые в видимых лучах во время полных солнечных затмений. Однако в далекой ультрафиолетовой области, где фотосфера не излучает, можно исследовать корону прямо на диске Солнца.

Начаты исследования и ультрафиолетового спектра звезд. Эта задача неизмеримо труднее, так как для таких наблюдений требуется поднять за пределы атмосферы телескоп и навести его с высокой точностью (до 1" дуги) на исследуемую звезду. Уже сделаны первые открытия в этой области. Например, обнаружено, что горячие звезды-гиганты, температура поверхности которых около 30 000 К, выбрасывают газ со скоростью около 1000 км/с, теряя, таким образом, массу, равную солнечной за миллионы лет. В ультрафиолетовой области спектра горячих звезд лежит его максимум, а межзвездный холодный водород образует широкую линию поглощения с длиной волны 121,6 нм. Исследуя эту линию в спектрах горячих звезд, можно определить концентрацию нейтрального атомарного водорода в межзвездном пространстве между звездой и наблюдателем.

Недавно в ультрафиолетовой области были обнаружены линии поглощения и молекулярного водорода. Получены первые ультрафиолетовые спектры других галактик, а также квазаров - самых удаленных и самых старых объектов во Вселенной, отстоящих от нашей Галактики на миллиарды световых лет.

перейти к началу страницы