Солнце

    Солнце - это обычная звезда, её возраст около 5 миллиардов лет. На поверхности Солнца температура равна примерно 5500°C, но в его центре она достигает 14 миллионов градусов. В солнечном ядре происходит превращение водорода в гелий с выделением огромного количества энергии. На поверхности Солнца имеются пятна, происходят яркие вспышки и можно увидеть взрывы колоссальной силы.

    Мы живём в непосредственной близости от настоящей звезды, Солнца, которое находится в центре нашей Солнечной системы.Оно даёт Земле тепло и свет, поддерживающие жизнь на нашей планете. Для растений солнечный свет, является источником энергии, необходимой для роста. Ископаемое горючее, например уголь, представляет собой разновидность солнечной энергии, отложенной в запас, так как содержащийся углерод был когда-то накоплен растениями.

    Для астрономов Солнце - звезда особая, поскольку оно находится так близко - всего лишь в 150 млн км. Однако чтобы преодолеть такое расстояние на автомобиле, потребовалось бы почти 200 лет, так что и до нашей домашней звезды путь весьма неблизкий. Космический аппарат, летящий по прямой, - и тот провёл бы в путешествии до Солнца многие месяцы. Свет, перемещающийся в пространстве быстрее всего остального, преодолевает путь от Солнца до Земли за восемь минут с небольшим.Проксима Кентавра, следующая ближайшая к нам звезда, дальше от нас в четверть миллиона раз.

    О Солнце мы знаем гораздо больше, чем о любой другой звезде - просто-напросто потому, что оно находится так близко. В некоторых больших обсерваториях имеются телескопы, специально предназначенные для изучения Солнца. Астрономы хотят знать, какие процессы происходят на Солнце и каким образом оно воздействует на Землю.Это даёт нам представление и о большинстве других обычных звёзд.

    Некоторые учёные полагают, что любое изменение в выработке солнечной энергии неизбежно повлечёт за собой изменение климата здесь, на Земле. Следовательно, солнечная астрономия важна как для изучения звёзд, так и для предвидения того, каким образом Солнце будет влиять в будущем на среду нашего обитания.

Поверхность

    Солнце - это огненный газовый шар, диаметр которого примерно в 109 раз превосходит диаметр Земли. Внутри Солнца могло бы поместиться более миллиона небесных тел размером с Землю. Жёлтый свет Солнца приходит к нам из слоя солнечной атмосферы, который имеет толщину 500 км и называется фотосферой. Под ним лежат внутренние области Солнца, а выше - прозрачные части наружной атмосферы. Практически вся солнечная энергия, включая тепло и свет, падающие на Землю, приходят к нам от фотосферы, но первоначально производится в глубине Солнца.

    Температура фотосферы равна приблизительно 5500°С. Одним из способов вычисления этой температуры является оценка того, насколько горячим должно быть Солнце, чтобы излучать всю ту энергию, которую оно отдаст фактически.

    Поверхность Солнца - пузырьчатая. Эти пузыри, или пена, называются солнечной зернистостью, и разгядеть её можно только через солнечные телескопы. Эта пузырчатость подобна той, что возникает на закипевшем молоке или мясном соусе. Благодаря конвекции в солнечной атмосфере, тепловая энергия из нижних слоёв переносится в фотосферу, придавая ей пенистое строение.

    В 1960-х гг. астрономы обнаружили, что верхний слой атмосферы примерно один раз в пять минут поднимается и опускается. Так что Солнце как бы вибрирует, подобно звенящему колоколу. Изучая эти вибрации, астрономы надеются узнать,что представляет собой внутренность солнечного шара.

Пятна на Солнце

    В поверхностном слое Солнца, где его энергия в конце концов вырывается в виде света, астрономы наблюдают большое разнообразие солнечной активности. Пятна на Солнце являются очевидным её признаком. Это более холодные и менее светлые области солнечного диска по сравнению с общей яркостью фотосферы.

    Самые большие пятна можно иногда увидеть в тот момент, когда Солнце опускается за горизонт, и именно таким образом проводили свои наблюдения китайские астрономы 2000 лет тому назад. Древние астрономы считали, что эти пятна являются эффектом нашей, земной атмосферы, но в 17 веке Галлилей опроверг эту идею. Он использовал свой телескоп для исследования солнечных пятен в 1610 г. и сделал много важных открытий. Например, Галлилей обнаружил, что пятна могут появляться и исчезать и что они меняются в размере. Проследив за перемещением пятен по солнечному диску, он доказал, что Солнце вращается. Он наблюдал также изменение формы пятен при их приближении к краям видимого диска.

    Солнечные пятна имеют более тёмную центральную часть, называемую тенью. Она окружена менее тёмной полутенью. Гигантские солнечные пятна - это те области, где мощные магнитные силы пробиваются изнутри Солнца сквозь поверхностные слои. Большие пятна по величине превосходят Землю и могут сохраняться до двух месяцев.

Солнечная активность

    Солнце вращается не как твёрдое небесное тело вроде Земли. В отличие от Земли различные части Солнца вращаются с разными скоростями. Быстрее всего крутится экватор, делая один оборот за 25 дней. При удалении от экватора скорость вращения снижается, и в полярных областях один оборот занимает уже 35 дней. Различные скорости вращения возможны только потому, что Солнце - это газовый шар. Одно из следствий состоит в закручивании магнитного поля Солнца, что увеличивает солнечную активность.

    Пятна на Солнце - это лишь один пример солнечной активности. "Погодные явления" в солнечной атмосфере совершенно отличны от земных. Магнитные бури и взрывы, называемые вспышками, внезапно вздымаются над поверхностью Солнца. В некотором отношении они напоминают электрическую энергию. Однако на Солнце энергия гигантских электрических разрядов намного превосходит энергию земных молний. Солнечные бури оказывают влияние на Землю, поэтому астрономы держат Солнце под постоянным наблюдением. Солнечные вспышки взметают электрически заряженные частицы в космос, что удивительным образом воздействует на нашу атмосферу.

Полярное сияние

    Когда потоки электрически заряженных частиц, порождённых солнечными вспышками, достигают Земли, они создают в нашем небе изумительные "занавеси" мерцающего света, которые видны в приполярных областях и называются полярными сияниями. Пляшущие всполохи полярных сияний очень красивы, однако мощные взрывы на Солнце таят в себе и некую опасность. В течение нескольких секунд они выбрасывают больше энергии, чем произвели все земные электростанции за всё время своего существования. Гигантская солнечная буря 1987 г. обошлась американцам в 100 миллионов долларов, повредив систему электроснабжения в Северной Америке. Потоки электрически заряженных частиц, летящих от Солнца, выводят из строя электростанции, разрушая их оборудование. Солнечные вспышки опасны и для космонавтов: не следует выходить в открытый космос, когда они происходят. Частицы, выбрасываемые вспышкой и несущие большую энергию могут нанести вред организму человека.

    Возникновение полярного сияния непредсказуемо и, следовательно, наблюдать его довольно трудно. Оно может иметь форму дуг, лучей и занавесей света в тёмном небе, и никогда эти картины не повтаряются. Очень важно, чтобы ночь была безлунной; кроме того, полярное сияние гораздо чаще можно увидеть на крайних северных или южных широтах - например, в Шотландии, Новой Шотландии(провинция Канады) и на Аляске - в северном полушарии, либо на Южном острове Новой Зеландии - в южном полушарии. Полярные сияния вряд ли можно увидеть, когда на Солнце мало пятен.

Солнечный цикл

    Количество солнечных пятен, которые можно увидеть, с течением времени меняется. В 1989- 1990 гг. их было очень много, поскольку на этот период пришелся пик цикла солнечной активности. В среднем количество солнечных пятен достигает своего максимума каждые 11 лет. В следующий раз плотность пятен будет наибольшей примерно в 2000 или 2001 г. В середине 1990-х гг. солнечных пятен будет относительно немного.

    Цикл активности солнечных пятен, по всей видимости, имеет прямое отношение к климату на Земле. У некоторых деревьев, например, толщина годовых колец тоже имеет 11-летний цикл. Между 1650-1715 гг. пятен на Солнце практически не было, солнечный цикл как будто совсем исчез. Это соответствует периоду исключительно холодной погоды в Европе.

    Чтобы проверить воздействие 11-летнего солнечного цикла на наш климат, на спутнике был установлен специальный прибор, который измерял количество энергии, произведённой Солнцем за период 1980-1989 гг. Каждый раз, когда на Солнце появлялось большое пятно, количество энергии, излучаемое Солнцем, падало. В 1990-х гг. проводятся новые серии наблюдений с космических кораблей. Учёные надеются, что эти измерения позволят ответить на вопрос, оказывают ли изменения солнечной активности долгосрочное воздействие на Землю - скажем, содействуют ли они глобальному потеплению на нашей планете.

Наружные слои Солнца

    Солнечные затмения позволяют увидеть те слои атмосферы Солнца, что лежат над фотосферой. Кольцо розоватого света исходит из хромосферы, температура которой около 15000°С. Во время полного затмения вокруг Солнца можно увидеть слабый белый ореол, солнечную корону. В действительности она простирается на расстояние нескольких радиусов Солнца. Вблизи Солнца её температура достигает 2 млн. градусов. Горячая корона излучает совсем мало света, зато от неё идёт очень мощное рентгеновское излучение. Для его исследования на околоземных спутниках устанавливают рентгеновские телескопы. При помощи компьютеров строятся цветные изображения областей, которые излучают рентгеновские лучи. Вот почему мы знаем, что светлые участки короны имеют температуру свыше 1 млн. градусов. Более холодные участки короны выглядят как чёрные дыры, сквозь которые частицы, например электроны, могут улетать в космос.

Магнитная оболочка Земли

    Магнитное поле Земли отклоняет большую часть солнечного ветра, препятствуя прямой бомбандировке нашей планеты его частицами. Фактически магнитные силы Земли создают невидимую защитную оболочку, которую солнечный ветер обтекает подобно тому, как река обтекает остров. У других планет, например у Меркурия и Юпитера, тоже есть ветра. Если говорить о Земле, то здесь некоторые электрически заряженные частицы всё же могут проникнуть сквозь магнитную оболочку.

В глубине Солнца

    До 20 века учёные представляли себе Солнце в виде пылающего огненного шара. В 1892 г. в одной книге утверждалось, что Солнце - это мощная печь из жара и огня. По другой теории, существовавшей в 19 веке,Солнце горит благодаря падающим на него метеоритам. Обе эти идеи неверны. Наши сегодняшние знания позволяют утверждать, что солнечная печь - это огромный ядерный реактор.

    Чтобы лучше понять устройство солнечной печи, представь себе для начала жёлтый поверхностный слой, где температура в четыре раза выше точки плавления железа. При такой температуре любое вещество испаряется, так что всё Солнце - это огромный шар раскалённого газа.

    Теперь будем продвигаться в глубь Солнца. По мере углубления как температура, так и давление будут постоянно возрастать. На всех уровнях внутри Солнца давление горячего газа, выталкивающего вещество наружу, в точности уравновешивается огромной силой тяготения, действующей в направлении центра. Ближе к ядру Солнца температура в 25 000 раз выше, чем на поверхности. Совершенно невозможно себе представить, насколько это горячо, но написать нетрудно: 14-15 млн градусов.

Как долго будет существовать Солнце?

    Каждую секунду Солнце перерабатывает около 600 млн т водорода, производя при этом примерно 4 млн т гелия. Сопоставляя такую скорость с массой Солнца, возникает вопрос: как долго просуществует наше светило?

    Совершенно ясно, что Солнце не будет существовать вечно, хотя впереди у него невероятно долгая жизнь. Сейчас оно находится в среднем возрасте. На переработку половины своего водородного топлива у него ушло 5 млрд лет. В грядущие годы Солнце будет медленно разогреваться и немного увеличиваться в размере. В течение следующих 5 млрд лет его температура и объём будут постепенно возрастать по мере того, как водород будет сгорать. Когда весь водород в центральном ядре израсходуется, Солнце будет в три раза больше, чем теперь. Все океаны на Земле выкипят. Умирающее Солнце поглотит Землю и превратит твёрдую породу в расплавленную лаву.

    В глубине Солнца ядра гелия будут комбинироваться, образуя ядра углерода и более тяжёлых веществ. В конечном счёте Солнце остынет, превратившись в шар ядерных отходов, так называемый белый карлик.

Солнце | Меркурий | Венера | Земля | Марс | Юпитер | Сатурн | Уран | Нептун | Плутон

© Йосип Клечек и Петр Якеш, 1985
© Simon and Jacqueline Mitton, 1994