Космічні дослідження Сонця ведуться більше 50 років. Вже на другому штучному супутнику Землі був встановлений прилад, який реєстрував рентгенівське короткохвильове випромінювання. Апаратура, створена фахівцями лабораторії рентгенівської спектроскопії Сонця Фізичного інституту ім. П.М. Лебедєва РАН, дозволила вперше отримати монохроматичні зображення всього сонячного диска і прилеглої корони в рентгенівському діапазоні з високим просторовим і тимчасовим дозволом.

У результаті був відкритий новий клас гарячих плазмових структур, розміри яких варіюють від десяти до сотень тисяч кілометрів, а температура перевищує 5 мільйонів градусів. Останній супутник проекту Коронас "розглянув" практично не вивчену область – нижню корону Сонця.

Зовнішній прикордонний шар Сонця або фотосфера має температуру близько шести тисяч градусів. З віддаленням від поверхні температура починає падати, приблизно до чотирьох тисяч градусів, але потім несподівано зростає. У тонкому в сонячних масштабах, так званому перехідному шарі, де щільність плазми падає на декілька порядків, температура досягає півтора мільйонів градусів.

"Чому корона гаряча, ми не знаємо. У магнітному полі різних магнітоплазменних структур запасено величезна кількість енергії. Пояснення механізму виділення цієї енергії і перетворення її в інші форми (у прискорені частинки, потоки плазми, тепло, електромагнітне випромінювання) – це загальна фундаментальне завдання астрофізики ", – говорить провідний науковий співробітник відділу спектроскопії ФІАН, доктор фізико-математичних наук Олександр Урнов.

Відповідей на багато принципових для вирішення фундаментальних проблем питання, пов'язані як з будовою, так і з "життєдіяльністю" корони, поки немає. Одна з причин – недостатність необхідних для побудови моделей даних про фізичні характеристики магнітоплазменних утворень (таких як температурний склад, електронна щільність та ін.) Для розуміння механізмів нагріву корони і явищ сонячної активності потрібно істотне збільшення просторового і тимчасового дозволу дослідницької апаратури. Сьогодні ми можемо бачити об'єкти величиною порядку секунди дуги в кутовій мірі, що в лінійних розмірах на Сонці становить близько тисячі кілометрів. А потрібно вирішувати об'єкти майже на порядок меншого розміру.

Співробітники лабораторії рентгенівської астрономії Сонця ФІАН вивчають короткохвильове випромінювання сонячної корони з 1958 року. Метод "зображує спектроскопії" (imaging spectroscopy), який застосовується при дослідженнях Сонця, використовується вже більше 20 років для реєстрації зображень у вузьких спектральних інтервалах, видолень спеціальними фільтрами. Але в цих інтервалах виявляється зазвичай не одна, а кілька ліній, що формуються при різних температурах. Певний внесок дає і так званий безперервний спектр. Все це істотно ускладнює визначення температурного складу корональної плазми.

Співробітники лабораторії створили унікальний прилад – спектрогеліограф, що дає монохроматичне зображення всього диска Сонця і нижньої корони в рентгенівської лінії та 160 лініях вакуумного ультрафіолету. Отримання такої кількості спектральної інформації (додатково до просторово-часової) принципово важливо для створення плазмових моделей явищ сонячної активності, що допомагають зрозуміти механізм їх утворення та розвитку.

Три запуску в рамках програми Коронас, незважаючи на коротке життя супутників, дали багато виключно цінної інформації. Вперше отримані серії рентгенівських "фотографій" всього Сонця в монохроматичної лінії з високим просторовим і тимчасовим дозволом. Монохроматичні зображення в рентгені ще ніхто не реєстрував, отримували тільки в ультрафіолеті. Але і в ультрафіолеті була придумана і реалізована своя оригінальна схема. Щоб лінії не перекривалися (через велику кутового розміру Сонця), була розроблена конструкція, що поєднує в собі дифракційну решітку і багатошарове рентгенівське дзеркало. Зображення Сонця стискається в одному напрямку – дисперсії (розкладання в спектр), і замість диска виходить "огірок". У цьому напрямку зменшується просторовий дозвіл, але зате спектрограми не перекриваються. Це дозволяє отримати зображення однієї і тієї ж активної області Сонця в десятках ліній, що характеризуються різними температурами світіння.

"На останньому супутнику Коронас-Фотон, – розповідає Олександр Урнов, – були отримані зображення в різних монохроматичних променях не тільки з високим просторовим, але і з рекордним тимчасовим дозволом. Це дозволило побачити динаміку плазмових структур в практично не вивченою області – нижній короні. Причому не в розсіяному світлі, а у власному ультрафіолетовому випромінюванні. Зображення у видимому (розсіяному) світлі дальньої корони, в яких спостерігаються так звані корональні викиди мас (КВМ), природа яких залишається багато в чому загадковою, з 1995 року регулярно веде станція SOHO (спільний проект ЄКА та НАСА). Але при цьому доводиться робити штучну місяць і закривати не тільки диск Сонця, а й нижню корону, щоб прилади не "осліпли" від випромінювання сонячного диска, яке в десятки і більше мільйонів разів перевищує розсіяне світло. Тобто спостерігати можна лише те, що відбувається на відстані двох радіусів від Сонця. Саме цю, закриту штучної місяцем облчастина, дозволив розглянути наш новий прилад – коронограф. Він має величезний динамічним діапазоном за вимірюваної інтенсивності, а це дозволяє закривати тільки сонячний диск і спостерігати всю корону від кордону диска. У результаті були отримані зовсім унікальні експериментальні дані ".

За матеріалами: CyberSecurity