Линейчатый спектр короны
Рассмотрим сначала внутреннюю корону. Мы уже говорили, что ее линейчатый спектр обусловлен высокоионизованными атомами. Этот факт сразу подводит нас к двум выводам: во-первых, в короне должно быть много свободных электронов, которые возникают при ионизации атомов; во-вторых, такая высокая степень ионизации возможна только при очень высоких температурах. В частности, наблюдаемая в короне степень ионизации требует температуры около миллиона градусов. На первый взгляд, этот вывод кажется парадоксальным. Ведь температура солнечной поверхности всего 6000° С, а на Солнце невозможно смотреть без темного стекла. А здесь - миллион градусов! Но никакого парадокса тут нет. Все дело в поразительно низкой плотности коронального вещества. Во внутренней короне в одном кубическом сантиметре содержится всего 2 108 электронов и ионов. Это примерно в 100 миллиардов раз меньше, чем число молекул в 1 см3 воздуха у поверхности Земли.
При столь низких плотностях нужно очень осторожно обращаться с такими привычными для нас понятиями, как температура. Обычно мы используем это понятие для характеристики количества энергии, излучаемой телом. Физики говорят в этом случае о температуре излучения. С точки зрения строения вещества температура характеризует среднюю скорость движения атомов и молекул, образующих данное тело. Определенную таким образом температуру называют кинетической.
В земных условиях, как правило, температура излучения равна кинетической температуре, и различать их не имеет смысла. То же можно сказать и о солнечной фотосфере. Иное дело - корона. Вещества в ней мало, поэтому способность короны к излучению очень низка. Но зато при таких низких плотностях частицы имеют возможность «носиться» с огромными скоростями. Поэтому кинетическая температура короны и достигает миллиона градусов. Эта температура соответствует скоростям электронов до 10 - 20 км/се к. (Вспомним, что скорость частиц воздуха при температуре 20° С составляет всего несколько сотен метров в секунду.) А раз электроны и ионы движутся в короне с такими скоростями, то они, налетая на атомы и ионы, выбивают из них электроны и создают необходимые условия для образования корональных линий.