Magnitnye polya Solnca i Zvezd

Ris. 1. Magnitnye polya solnechnyh pyaten, obrazuyushiesya blagodarya pod'emu na poverhnost' obshego podfotosfernogo azimutal'nogo magnitnogo polya.

Ris. 2. Dipol'naya osesimmetrichnaya sostavlyayushaya krupnomasshtabnogo magnitnogo polya Solnca. Naibolee vyrazhena u polyusov.

Magn. pole Solnca ne ostaetsya neizmennym. Osesimmetrichnoe krupnomasshtabnoe pole kvaziperiodicheski izmenyaetsya s periodom pribl. 22 goda (Solnechnyi cikl). Pri etom kazhdye 11 let proishodyat obrashenie dipol'noi sostavlyayushei i smena napravleniya azimutal'nogo polya. Neosesimmetrichnaya sektornaya sostavlyayushaya polya izmenyaetsya pribl. s periodom obrasheniya Solnca vokrug svoei osi. Melkomasshtabnye magn. polya izmenyayutsya neregulyarno, haoticheski.

Magn. pole nesushestvenno dlya ravnovesiya Solnca; ravnovesnoe sostoyanie opredelyaetsya balansom sil tyagoteniya i gradienta davleniya. Zato vse proyavleniya solnechnoi aktivnosti svyazany s magn. polyami (solnechnye pyatna, vspyshki na Solnce, protuberancy). Magn. pole igraet opredelyayushuyu rol' v sozdanii solnechnoi hromosfery i v nagreve (do millionov gradusov) solnechnoi korony. Nablyudeniya, vypolnennye na kosmich. stancii "Skaileb" (SShA, 1973-1974 gg.), pokazali, chto vysvechivaemaya v UF- i rentg. diapazonah energiya vydelyaetsya v mnogochisl. lokalizovannyh oblastyah, otozhdestvlyaemyh s petlyami magn. polya. S drugoi storony, oblasti, v k-ryh izluchenie znachitel'no oslableno (koronal'nye dyry), otozhdestvlyayutsya s otkrytymi vo vnesh. prostranstvo konfiguraciyami magn. silovyh linii. Schitaetsya, chto v etih oblastyah berut nachalo bystrye potoki solnechnogo vetra.

Ris. 3. Radial'naya sostavlyayushaya krupnomasshtabnogo magnitnogo polya Solnca, postroennaya po nablyudavshemusya v period 1976-1977 gg. L. Svalgardom i Dzh. Uilkoksom (SShA) luchevomu komponentu polya. Znak plyus oznachaet, chto pole nepravleno ot Solnca, minus - k Solncu. Krivaya razdelyaet oblasti polozhitel'nogo i otricatel'nogo napravlenii radial'noi sostavlyayushei polya.

Vse zvezdy, krome Solnca, stol' udaleny ot nas, chto vosprinimayutsya kak tochechnye ob'ekty. Poetomu neposredstv. nablyudeniya dalekih zvezd pozvolyayut opredelit' napryazhennost' magn. polya, usrednennuyu po poverhnosti zvezdy, i malo chto govoryat o konfiguracii (geometrii) polya. Otnositel'no maloe kolichestvo sveta, prinimaemogo ot udalennyh zvezd, pozvolyaet registrirovat' s pomosh'yu effekta Zeemana tol'ko dostatochno sil'nye magn. polya. Takim sposobom udalos' obnaruzhit' osobuyu gruppu zvezd s sil'nymi (do E) polyami - magnitnye zvezdy. Kolichestvo zvezd, u k-ryh magn. pole zaregistrirovano pryamym zeemanovskim metodom, neveliko (nesk. soten).

Sushestvovanie magn. polei u dr. zvezd udaetsya dokazat' nepryamymi metodami. U zvezd glavnoi posledovatel'nosti obnaruzheny hromosfery. U bolee chem desyati takih zvezd udalos' prosledit' zvezdnyi cikl (analogichnyi solnechnomu ciklu), nablyudaya izmeneniya intensivnosti hromosfernyh linii Sa. Otkryty i izucheny zvezdy (tipa BY Draconis), poverhnost' k-ryh pokryvaetsya pyatnami na 20-30%. U Solnca pyatna pokryvayut ne bolee 2% poverhnosti. Rentgenovskie nablyudeniya, vypolnennye so stancii NEAO-2 (1980 g., SShA), pozvolili obnaruzhit' goryachie korony u bol'shogo kolichestva zvezd razlichnyh spektral'nyh klassov, ot samyh goryachih 0- i V-zvezd do holodnyh karlikov klassov K, M. Poskol'ku na Solnce vse podobnye yavleniya svyazany s nalichiem magn. polya, eti fakty mozhno rassmatrivat' kak svidetel'stvo prisutstviya magn. polei na dr. zvezdah. Napryazhennost' i geometriyu polei, razumeetsya, mozhno ocenivat' lish' kosvenno. Vprochem, izvestna zvezda Voo (G 8), u k-roi naryadu s perechislennymi vyshe kosvennymi svidetel'stvami pole ( E) zaregistrirovano i pryamo po effektu Zeemana. Eto ubezhdaet v pravil'nosti obshego vyvoda o magnetizme zvezd.

Ochen' sil'nye magn. nolya imeyutsya u ryada zvezd, nahodyashihsya v zaklyuchit. stadii evolyucii. U nek-ryh belyh karlikov, kak pokazyvayut nablyudeniya krugovoi polyarizacii ih nepreryvnogo izlucheniya, napryazhennost' polya dostigaet 10⁶-10⁸ E. Eshe bolee sil'nye magn. polya svyazany s bystrovrashayushimisya neitronnymi zvezdami - pul'sarami. Istochnikom energii pul'sara sluzhit vrashenie neitronnoi zvezdy. Magn. pole yavl. peredatochnym zvenom, transformiruyushim energiyu vrasheniya zvezdy v energiyu chastic i izlucheniya. Soglasno ocenkam, dlya ob'yasneniya nablyudaemyh effektov napryazhennost' polya na poverhnosti zvezdy dolzhna dostigat' ~ 10¹² E.

Ochen' sil'nye magn. polya udalos' obnaruzhit' takzhe u neitronnyh zvezd, vhodyashih v sostav dvoinyh zvezdnyh sistem. Primerom mozhet sluzhit' neitronnaya zvezda, proyavlyayushayasya v vide rentgenovskogo pul'sara v dvoinoi sisteme. Ionizovannyi gaz s norm. zvezdy padaet pa neitronnuyu zvezdu. Magn. pole neitronnoi zvezdy tormozit gaz vblizi poverhnosti, na k-roi sravnivayutsya gazovoe i magn. davleniya, i napravlyaet ego v oblast' magn. polyusov zvezdy, gde gaz izluchaet. Nablyudeniyam udovletvoryayut modeli s sil'nym (10¹⁰-10¹³ E) polem. V zavisimosti ot velichiny magn. polya, potoka gaza i parametrov sistemy, ishodyashee rentg. izluchenie priobretaet opredelennuyu napravlennost' i polyarizaciyu. Issledovanie diagrammy napravlennosti i polyarizacii pozvolyat sdelat' vyvody o velichine i geometrii magn. polya zvezdy. Dlya pryamogo issledovaniya etih polei ispol'zuyut spektr. linii (girolinii), obuslovlennye izlucheniem elektronov v magn. pole (sm. Ciklotronnoe izluchenie). Giroliniya obnaruzhena, napr., v rentg. spektre pul'sara Her X-1 [magn. pole E]. Interpretaciya girolinii v spektrah istochnikov gamma-vspleskov, pozvolila dokazat', chto istochnikami vspleskov yavl. neitronnye zvezdy s napryazhennost'yu magn. polya E.

Kak pokazal V.L. Ginzburg, nezaryazhennaya chernaya dyra ne dolzhna obladat' magn. polem. Pri kollapse zvezdy ee magn. dipol'nyi moment i momenty bolee vysokogo poryadka asimptoticheski ischezayut. Odnako magn. polya, po-vidimomu, igrayut sushestvennuyu rol' v processah, proishodyashih v okrestnostyah chernyh dyr. V chastnosti, soglasno sushestvuyushim teoriyam, v dvoinyh zvezdnyh sistemah, odnim iz komponentov k-ryh yavl. chernaya dyra, s pomosh'yu magn. polya mozhet osushestvlyat'sya perenos uglovogo momenta gaza, padayushego na chernuyu dyru, i tem samym formirovanie diska, izluchayushego v rentg. diapazone.

Zvezdy obrazuyutsya iz mezhzvezdnogo gaza, pronizannogo magn. polem. Prosteishee reshenie problemy (evolyuc. podhod), zaklyuchayusheesya v tom, chto nablyudaemye polya zvezd predstavlyayut soboi produkt szhatiya ishodnogo polya, okazyvaetsya nedostatochnym. Adiabatich. szhatie gaza, ne soprovozhdayusheesya poterei magnitnogo potoka, privelo by k slishkom sil'nym polyam, poskol'ku sr. plotnost' obychnoi zvezdy tipa Solnca bol'she plotnosti mezhzvezdnoi sredy pribl. v 10²⁴ raz. Koeff. adiabatich. usileniya polya pri etom raven 10¹⁶, t.e. mezhzvezdnoe pole ~ 10^-6 E prevratilos' by v pole s napryazhennost'yu 10¹⁰ E, chto protivorechit nablyudeniyam. Evolyuc. podhod k proishozhdeniyu magn. polya, po-vidimomu, spravedliv lish' dlya nek-ryh tipov zvezd (magn. zvezd, pul'sarov, vozmozhno, dlya belyh karlikov). U bol'shinstva zvezd pole ischezaet i vosstanavlivaetsya za vremena, korotkie po sravneniyu s harakternymi vremenami evolyucii zvezd. Takie bystrye izmeneniya nevozmozhno ob'yasnit' omicheskoi dissipaciei (dzhoulevym zatuhaniem, sm. Magnitogidrodinamika) ili evolyuc. izmeneniyami. Oni proishodyat v rezul'tate preobrazovaniya magn. polei pod deistviem dvizhenii horosho provodyashego veshestva zvezd. Naibolee effektivno pole izmenyayut neodnorodnoe vrashenie i konvektivnye dvizheniya (sm. Gidromagnitnoe dinamo).

Lit.:
Pikel'ner S.B., Osnovy kosmicheskoi elektrodinamiki, 2 izd., M., 1966; Parker E.N., Kosmicheskie magnitnye polya, per. s angl., ch. 1-2, M., 1982; Wilson O.S., Vaughan A.H., Mihalas D., "Scientific American", 1981, V. 244, p. 82.

(A.A. Ruzmaikin)