Что такое солнечный протуберанец простыми словами: как он выглядит и опасен ли для Земли
Солнце — не статичная звезда, а динамичный и яростный гигант. На его поверхности рождаются и умирают колоссальные структуры, способные вместить десятки наших планет. Самые впечатляющие из них — протуберанцы, извержения которых вызывают полярные сияния и геомагнитные бури. Рассказываем все, что известно об этих гигантских образованиях.
Протуберанцы неспроста называют одними из самых зрелищных явлений на Солнце. Словно огненные буруны или фонтаны, они вырываются с поверхности нашего светила и парят в его атмосфере, удерживаемые магнитными полями. Иногда они могут выбрасываться в космос и даже достигать Земли, что представляет некоторую угрозу для ее жителей.
Что такое протуберанец
Протуберанец — это гигантское образование из относительно холодного и плотного ионизированного газа (плазмы), которое поднимается и удерживается над поверхностью Солнца мощными магнитными полями. Обычно протуберанцы в 100 раз плотнее и в 100 раз холоднее окружающей их корональной плазмы. Визуально эти структуры выглядят как огромные арки, петли или облака, парящие в разреженной и гораздо более горячей солнечной короне (внешней части атмосферы Солнца). Их жизненный цикл может быть таким же, как один оборот Солнца (27 дней), в конце часто происходят извержения и выбросы корональной массы.
Протуберанцы могут простираться на сотни тысяч километров над хромосферой (внешней оболочкой) Солнца. Они могут быть разных форм и размеров, а по характеру поведения их принято разделять на два основных типа: активные и спокойные. Активные протуберанцы происходят в регионах солнечных пятен, возникают стремительно и существуют от нескольких минут до нескольких часов. Спокойные протуберанцы развиваются плавно и исчезают медленнее: они могут сохранять стабильность неделями и даже месяцами.
Солнце резко активизировалось: ученые ожидают рекордные вспышки
По своим формам протуберанцы разнообразны, но чаще всего выглядят как широкие петли. В высоту они простираются на 10–50 тыс. км при длине 100–200 тыс. км и толщине около 6 тыс. км. Самые крупные дугообразные структуры могут достигать размеров, превышающих радиус Солнца (более 700 тыс. км) [1]. В июле 2025 года российские астрономы фиксировали как минимум два протуберанца, размеры которых достигали более 1 млн км.
Согласно исследованию японских ученых, температура протуберанцев может варьироваться от 8000 до 12000 Кельвинов, что делает их гораздо «холоднее» окружающей короны, раскаленной до 1–5 млн Кельвинов [2].
Кто первым обнаружил протуберанцы
Первое подробное описание солнечного протуберанца упоминается в Лаврентьевской летописи XIV века. Там повествуется о солнечном затмении 1 мая 1185 года, во время которого наблюдались некие «похожие на пламя языки тлеющих углей».
Необычное явление первым детально описал шведский астроном Биргер Вассениус в 1733 году. Более подробные наблюдения начались спустя век: во время полного солнечного затмения 8 июля 1842 года. В этот момент Луна естественным образом закрывала «сердце» светила, позволяя увидеть свечение короны и более яркие структуры в ней. В том числе явление зафиксировали астрономы Франсуа Араго и Джордж Эйри.
Первые снимки протуберанцев удалось сделать итальянскому астроному Анджело Секки во время солнечного затмения 18 июля 1860 года. На их основе впервые удалось определить высоту, коэффициент излучения и многие другие важные характеристики выбросов.
Одним из первых исследователей, кто систематизировал наблюдения, был английский астроном Джозеф Локьер. В 1866 году он разработал метод наблюдения протуберанцев вне затмения. Этот же способ независимо от него в 1868 году описал француз Пьер Жансен, который сделал вывод о газообразном характере солнечных выбросов.
Календарь солнечных затмений на 2025 год
Считается, что термин «протуберанец» ввели именно Локьер и Жансен. Само слово имеет латинские корни: protubero в переводе означает «выступаю», «выпучиваю», что идеально описывает внешний вид этих структур при наблюдении за краем солнечного диска.
Как образуется протуберанец на Солнце
Точный механизм, который приводит к образованию солнечных протуберанцев, неизвестен, однако с помощью моделирования ученые смогли определить возможный процесс их появления.
Ключевой парадокс, который долгое время не давал покоя ученым, заключается в том, как относительно холодное и плотное вещество хромосферы может не только подняться в область с температурой в миллионы градусов, но и длительное время существовать в ней, не нагреваясь и не рассеиваясь мгновенно. Разгадка этого феномена кроется в сложной структуре солнечного магнитного поля.
Процесс начинается в недрах Солнца, где генерируются мощные магнитные поля. Выходя на поверхность, они образуют петли и арки, создавая своеобразные «магнитные ловушки». В области так называемой «нейтральной линии» солнечного магнитного поля создаются идеальные условия для формирования протуберанца. Туда по силовым линиям попадает более холодное и плотное вещество из нижних слоев атмосферы. Оно изолировано от окружающей горячей короны магнитным полем, которое препятствует прямому тепловому контакту и турбулентному перемешиванию плазмы. Таким образом, магнитное поле действует как термос, изолирующий холодную плазму внутри раскаленной короны.
Плазма медленно покидает корону, охлаждаясь и скапливаясь вдоль магнитных силовых линий. Этот процесс может занимать от нескольких дней до недель. Образовавшаяся структура находится в хрупком положении, которое может быть нарушено перестройкой магнитных полей (или магнитным пересоединением). Когда силовые линии перенастраиваются, высвобождается колоссальная энергия, которая может либо подпитывать протуберанец, либо, наоборот, привести к его дестабилизации. В последнем случае огромная масса вещества может быть выброшена в межпланетное пространство в виде мощного извержения.
Как выглядит протуберанец
Визуальное воплощение протуберанца напрямую зависит от его типа, возраста и, что самое главное, угла наблюдения. Астрономы классифицируют эти объекты не только по поведению, но и по их форме. Многообразие очертаний рождается благодаря сложным механизмам магнитных полей, удерживающих плазму. Выделяют несколько основных групп протуберанцев:
Арка — это, пожалуй, самый классический и зрелищный вид протуберанца. Он представляет собой четко очерченную светящуюся дугу, основания которой (так называемые «ножки») уходят в фотосферу. Такая форма указывает на относительно стабильное и симметричное магнитное поле, петля которого заполнена плазмой. Арки часто являются частью более крупных и сложных образований.
Сгусток — массивное, часто бесформенное и плотное облако плазмы, «висящее» в короне. Такие структуры могут выглядеть как клубящиеся шары или капли, что говорит о более сложной и, возможно, неустойчивой магнитной конфигурации внутри них. Такие формы часто наблюдаются перед крупными извержениями.
Нити (или волокна) — длинные темные ленты солнечной плазмы, удерживаемые магнитными полями. Более холодное и плотное вещество поглощает излучение горячей фотосферы под ним, создавая эффект длинной, извилистой и темной структуры. Они выглядят так, потому что холоднее и плотнее, чем окружающая их среда.
Петли — динамический вид протуберанцев, который часто следует за солнечной вспышкой. Это сложные системы арочных структур, которые могут быть витыми и переплетенными. Они образуются, когда вспышка нагревает плазму, заставляя ее течь вдоль линий вновь пересоединившегося магнитного поля. Как правило, они более горячие и яркие, чем арки спокойных протуберанцев.
Виды солнечных протуберанцев
Астрономы выделяют три основных вида протуберанцев, основываясь на их динамике, устойчивости и связи с другими солнечными явлениями [3]:
Спокойный — это протуберанец, который существует в относительно стабильном состоянии неделями или даже месяцами. Он медленно эволюционирует, сохраняя свою общую структуру, и характеризуется плавными потоками плазмы вдоль магнитных силовых линий. Такие протуберанцы часто образуются вдали от активных областей и солнечных пятен в высоких широтах вокруг так называемой полярной короны. Многие спокойные протуберанцы становятся активными на несколько десятков минут или несколько суток, после чего исчезают или превращаются в эруптивные протуберанцы. Кинетическая температура таких выбросов плазмы составляет около 15000К.
Активный — это тип протуберанца, который демонстрирует заметную и часто быструю внутреннюю динамику, поэтому имеет продолжительность от нескольких часов до нескольких дней. Плазма движется с высокой скоростью, происходят постоянные изменения формы. Такие протуберанцы обычно расположены в активных областях, где образуются солнечные пятна. Их кинетическая температура составляет около 25000К.
Промежуточный — это протуберанцы, которые образуются между слабыми однополярными плоскостями и активными областями.
Некоторые ученые также выделяют два дополнительных типа протуберанцев по динамике их поведения [4]:
Эруптивный (или изверженный) — это протуберанец, который был выброшен в корону или в межпланетное пространство со скоростью около нескольких сотен км/с. Вещество эруптивных протуберанцев может подниматься до высот, сравнимых с радиусом Солнца. Именно такие структуры являются источником мощных выбросов корональной массы, способных достичь Земли и вызвать геомагнитные бури. Чем выше поднимается протуберанец, тем он становится слабее и больше рассеивается.
Петлеобразный (корональный) — это протуберанец, который возникает в результате солнечных вспышек или солнечных пятен. Они представляют собой системы ярких, компактных и часто очень горячих петель или сгустков, которые заполняются плазмой, поднимающейся из нижних слоев атмосферы вдоль линий вновь образовавшегося магнитного поля. В отличие от спокойных протуберанцев, они, как правило, более горячие и имеют более короткий жизненный цикл (около нескольких часов).
Самый большой протуберанец
Абсолютным рекордсменом считается протуберанец, наблюдавшийся 4 июня 1946 года во время максимума солнечного цикла. Он был заснят на пленку и получил название «Дедушка» (Granddaddy). Его высота составила 1,7 млн км: это превышает диаметр Солнца (1392000 км) и в 4,4 раза больше расстояния от Земли до Луны.
Гигантские протуберанцы наблюдались и в рамках текущего 25-го цикла солнечной активности. В 2025 году на Солнце произошла целая серия колоссальных выбросов. Так, 5 июля 2025 года ученые зафиксировали протуберанец высотой свыше 1 млн км [5]. Всего за одну неделю наблюдалось не менее шести выбросов сравнимого масштаба. Один из крупнейших за последние годы выбросов произошел 20 августа 2025 года: структура достигла около 1,5 млн км в высоту [6].
Солнечные протуберанцы: видео
Солнце выбросило два практически одинаковых протуберанца с разницей в час 31 июля 2025 года. Своими размерами они достигали около 1 млн км. Особенно впечатляющим был первый выброс: жгут из плазмы под действием магнитных сил принял форму, напоминавшую цифру восемь [7].
В воскресенье, 21 сентября 2025 года, астрономы наблюдали синхронный выброс двух гигантских протуберанцев, размер каждого из которых составил около 1 млн км. Это достаточно редкое событие, которое отличается зрелищностью. Событие произошло одновременно с максимальной фазой солнечного затмения, которое наблюдалось в южном полушарии Земли. «Оба плазменных волокна прошли мимо планетных орбит – одно выше, второе ниже плоскости эклиптики», – рассказали в Лаборатории солнечной астрономии Института космических исследований (ИКИ) РАН. На видео ниже, опубликованном научной организацией, можно увидеть наблюдения солнечных телескопов SUVI на космическом аппарате GOES-R.
Протуберанец, зафиксированный 11 августа 2025 года вблизи южного полюса Солнца, также отличался колоссальными размерами [8]. Увидеть извержение гигантских скоплений вещества можно на видеозаписи:
Гигантский протуберанец высотой 1,5 млн км также наблюдался 20 августа 2025 года. На видеозаписях [9, 10] можно увидеть плазменную структуру, которая при удалении от Солнца постепенно теряет форму и превращается в газовое облако.
Протуберанец с необычного ракурса запечатлен 12 октября 2025 года. На видеозаписи ниже, сделанной в высокотемпературном спектральном диапазоне, – движение холодной плазмы внутри тела протуберанца. «Внешние слои газового облака становятся прозрачными, и на снимках проявляются холодные волокна водорода, образующие, подобно гигантским деревьям, каркас плазменного облака и непрерывно изменяющиеся (танцующие) в потоках вещества, текущих в атмосфере Солнца, подобно земному ветру», – поясняют ученые Лаборатории солнечной астрономии.
Частые вопросы о протуберанцах
Заведующий лабораторией солнечной астрономии ИКИ РАН, доктор физико-математических наук, профессор РАН Сергей Богачев ответил Pro Космосу на популярные вопросы о протуберанцах.
Опасны ли солнечные протуберанцы для жителей Земли?
Пока протуберанцы находятся на Солнце, они не опасны и представляют собой очень красивое зрелище. Вопрос в том, что часть протуберанцев, в том числе крупных, порой заканчивает жизнь взрывом, улетая в межпланетное пространство. Вероятность, что такой объект попадет в Землю, невелика, но иногда это бывает.
Самая опасная погода: все о солнечной активности
Последний раз крупный протуберанец ударил по Земле 1 июня этого года, вызвав магнитную бурю уровня 4 по 5-балльной шкале — это крупное и редкое событие. Насколько здесь уместно слово «опасность», трудно сказать — Земля все же довольно хорошо защищена, но понятно, что ничего положительного это точно не приносит. Осложняются условия для работы космических средств, для систем связи. Кроме того, такого рода удары по Земле доставляют много переживаний метеочувствительным людям.
Как можно предсказать появление солнечных протуберанцев?
Протуберанцы, как правило, живут на Солнце довольно долго — порой месяц и более. К тому же это довольно крупные структуры, поэтому само их существование на Солнце хорошо отслеживается. В то же время процессы их дестабилизации, связанные с выбросом в космос, часто бывают неожиданными. Протуберанец, спокойно живший на Солнце 1–2 месяца, вдруг может улететь с Солнца за 1–2 часа.
Есть некоторые признаки скорого отрыва, которые помогают дать прогноз примерно за сутки (и то не факт), но более долгосрочный прогноз почти невозможен. Для этого надо просто находиться на Солнце рядом с этим объектом, а не смотреть на него с расстояния 150 млн км. В то же время на путь от Солнца до Земли протуберанцы тратят обычно не менее двух суток, так что, хотя прогноз и не всегда возможен, время для подготовки обычно есть.
Насколько хорошо мы понимаем магнитные поля, связанные с протуберанцами?
Магнитное поле — это главный источник энергии для всей солнечной активности, и протуберанцы не исключение. Напрямую поля в протуберанцах не измеряются, но могут быть обнаружены косвенно. Если не уходить глубоко в научные аспекты этой проблемы, можно сказать, что дестабилизация протуберанца — это, как правило, результат дестабилизации окружающего его магнитного поля. По этой причине современные модели прогноза прежде всего нацелены на измерение и предсказание поведения солнечных магнитных полей. Это не всегда удается, но прогресс есть.
Как изучают протуберанцы с помощью космических аппаратов и телескопов в России?
Последний собственный комплекс солнечных космических телескопов в России был установлен на спутнике КОРОНАС-Фотон и прекратил работу еще в 2009 году. После этого на некоторые аппараты, в основном метеорологические, ставились некоторые простые приборы, но глобально своего космического сегмента слежения за Солнцем у России нет.
В то же время пока мы имеем свободный доступ к мировым архивам и работаем в основном по ним. Вопрос о необходимости собственного аппарата для мониторинга солнечной активности периодически поднимается, но пока положительно не решен. Такие аппараты есть сейчас, по сути, у всех стран, включая Китай и Индию.
Институт космических исследований (ИКИ) РАН пытается частично компенсировать это установкой малых приборов на кубсаты, но пока здесь тоже не хватает системного программного подхода. Тем не менее это не значит, что наша солнечная наука стоит на месте. Просто пока мы поневоле живем на открытых результатах других стран.
Какие новые открытия о протуберанцах были сделаны в последнее время?
Я не сказал бы, что мы в последние годы узнали что-то радикально новое о протуберанцах. Все же это одни из самых известных и изученных структур, которые наблюдали еще в XIX веке. Но мы все лучше и лучше моделируем эти явления.
В настоящее время прогресс в физике Солнца и космической погоды уже сдерживается не столько отсутствием понимания, сколько тем, что процессы на Солнце очень сложные, и их моделирование требует огромных ресурсов. И здесь сейчас идет очень быстрый прогресс. Появляются новые модели, привлекаются нейросети. В некоторых случаях удается удивительно точно описать на редкость сложные процессы. Мы все надеемся, что в ближайшее время резко повысится и точность прогнозирования.
Главные факты о протуберанцах
Протуберанец — это гигантское образование из относительно холодной и плотной плазмы, удерживаемое над поверхностью Солнца мощными магнитными полями в горячей короне.
Протуберанцы обычно в 100 раз плотнее и в 100 раз холоднее окружающей их корональной плазмы.
Размеры протуберанцев колоссальны и могут достигать сотен тысяч километров.
Когда выброшенный протуберанец достигает Земли, он может вызвать мощную геомагнитную бурю.
Рекордный протуберанец был зафиксирован в 1946 году, его высота достигла 1,7 млн км.
Спокойные протуберанцы могут существовать несколько недель или даже месяцев, в то время как активные живут от нескольких минут до нескольких часов и характеризуются быстрыми изменениями и движением плазмы.
Космический аппарат SOHO 18 марта 2003 года впервые заснял два протуберанца с противоположных сторон диска Солнца.
От опасной солнечной активности Землю защищает магнитное поле — этот щит простирается до области соприкосновения с солнечным ветром. Что это такое и как оно появилось — рассказали здесь.
