19. Солнце

Жизнь нашей планеты и ее обитателей необычайно тесно связана с Солнцем, его живительным теплом и светом. Но что нам сегодня известно, хотя бы вкратце, о строении и движении Солнца?

Солнце – ближайшая к нам звезда. В космическом пространстве Солнце – сравнительно маленькая звезда и кажется нам ослепительно ярким только потому, что оно близко к нам. Солнце занимает центральное место в нашей планетной системе и подчиняет своей неограниченной власти все свое семейство.

Наши предки представляли себе Солнце небесным телом, состоящим из чистого огня и света. Но с тех пор представление о Солнце претерпело множество изменений. Современные астрономы изучили строение и движение Солнца на высоком научном уровне. По современным воззрениям, Солнце – это раскаленный газовый шар. Оно состоит из ионизированного газа (плазмы) в основном водорода (92,1 %) и гелия (7,8 %). В его недрах идет термоядерная реакция превращения водорода в гелий с выделением энергии, которая достигает поверхности и начинает светиться. Каждую минуту раскаленный плазменный шар теряет на излучение около 200 млн тонн своей массы. Но беспокоиться о том, что Солнце быстро выгорит, не стоит. За все время своего существования оно потеряло едва ли несколько сотых долей процента своего состава. Солнце будет светить еще около 7 млрд лет, пока весь водород не превратится в гелий. Тогда звезда вздуется, превратившись в красный гигант, а потом сбросит наружные слои и станет белым карликом.

Солнце огромно как по размерам, так и по массе. Его диаметр равен 1392000 км. Масса Солнца в 300000 раз больше массы Земли. Масса Солнца составляет 98,8 % всей массы Солнечной системы.

Температура поверхности Солнца сравнительно невелика, порядка 5500 °C. В недрах Солнца и в центральной зоне она достигает 15,5 млн градусов.

Вся газообразная масса Солнца удерживается силами гравитационного притяжения, направленными к центру Солнца. Поэтому давление в недрах Солнца огромно. По современным расчетам давление в центре Солнца достигает 2000 млрд атмосфер, а плотность газа составляет 150 г/см³ (в 13 раз больше, чем у свинца).

Солнечную атмосферу можно условно разделить на несколько слоев (рис. 12). Видимую поверхность Солнца называют фотосферой (сфера света). Это довольно глубокий слой атмосферы, толщиной 200–300 км. Из него исходит почти вся та тепловая и лучистая энергия Солнца, которая наблюдается в видимой части спектра и по мощности преобладает над излучением во всех других его диапазонах. Фотосфера почти непрозрачна, поэтому мы видим край солнечного диска резко очерченным.

Фотосфера Солнца окружена раскаленной, светящейся и весьма разряженной атмосферой. Эту часть солнечной атмосферы условно делят на хромосферу и корону, между которыми нет резких границ. Хромосфера представляет собой блестящее оранжево-желтое кольцо, простирающееся на 7–8 тысяч км. В хромосфере берут начало мощные выбросы газов, возвышающихся иногда до 25000 км – протуберанцы. Они с большой скоростью, подчас превышающей 700 км/сек, отрываются от хромосферы, вздымаясь на большие высоты. Они поднимаются, а затем или рассеиваются в атмосфере, или падают обратно внутрь хромосферы.

Над хромосферой расположена солнечная корона. Корона представляет собой ослепительное серебристо-жемчужное сияние вокруг диска. В годы солнечной активности Солнце кажется растрепанным. Множество лучей, опахал, арок и т. д. окружает диск. В годы спокойного Солнца корона сжата у полюсов и вытянута в направлении экватора. Газ короны образует постоянно текущий от Солнца в межпланетное пространство поток горячей разряженной плазмы, называемой солнечным ветром.

Рис. 12. Солнечная атмосфера в разрезе.

В результате термоядерных реакций, протекающих в недрах Солнца, на поверхности Солнца периодически появляется глубинная материя в виде гранул и пятен. Солнечные пятна – наиболее доступные для наблюдений образования. Иногда они достигают таких больших размеров, что их можно заметить невооруженным глазом. Первые упоминания о солнечных пятнах найдены в китайских летописях 301 года до нашей эры. Российский монах в Никоновской летописи (1365 г.) записал: «Глядючи на Солнце, узрел пятна на оном, места черны, аки гвозди».

В 1908 году выяснилось, что пятна обладают мощным магнитным полем.

На сегодняшний день пятна изучены довольно хорошо, и все-таки загадка солнечных пятен полностью пока не разгадана. По внешнему виду солнечное пятно представляет собой углубление в фотосфере, имеющее форму воронки: темное внутри и более светлое по краям. Вещество пятна движется, втекая в него в верхних слоях и растекаясь от центра к краям в глубоких нижних слоях. Пятна изменчивы как по размерам (иногда они достигают 100000 км в диаметре), так и по форме.

Солнечное пятно рождается, постепенно развивается, увеличиваясь в размере, иногда оно разделяется на несколько отдельных пятен, затем оно уменьшается в размерах, затягивается фотосферой и, наконец, исчезает. И солнечный диск снова чист и светел.

Многолетние наблюдения показали, что пятна – вестники изменения солнечной активности. Когда на Солнце появляется множество пятен, наступает максимум солнечной активности (рис. 13 б). Вслед за пятнами обычно над поверхностью Солнца взметаются громадные языки факелов и протуберанцев. Факелы, так же как и пятна, очень изменчивы и по форме, и по размерам. Когда же диск Солнца совершенно чист или имеется не более двух-трех пятен вблизи солнечного экватора, то тогда наступает минимум солнечной активности (рис. 13 а). Период изменения солнечной активности равен в среднем 11,06 года.

Этот период принято называть циклом солнечной активности.

Рис. 13 а. Рис. 13 б.

Ежедневные наблюдения солнечных пятен и нанесение их положения на солнечный диск позволяют обнаружить осевое вращение Солнца (рис. 14). На рисунке 14 изображены различные положения солнечного (гелиографического) экватора и двух параллелей, как они наблюдаются в разное время года.

Декабрь – Март – Июнь – Сентябрь

Рис. 14. Различные положения оси вращения Солнца, экватора и параллелей в зависимости от времени года.

Установлено, что ось вращения Солнца отклонилась от оси эклиптики. Угол между осью эклиптики и осью вращения Солнца составляет 7°15´. Соответственно, плоскость солнечного экватора наклонена к плоскости эклиптики под углом 7°15´. Направление вращения Солнца совпадает с направлением орбитального движения большинства планет.

Солнце вращается не как одно целое. На солнечном экваторе период вращения равен 25,38 средних суток, в полярных областях он равен 34 суткам.