Характеристика Солнца
Солнце — это обычная звезда, ее возраст около 5 миллиардов лет. На поверхности Солнца температура равна примерно 5500°С, 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.
Солнца дает 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 анергии, отложенной в запас, так как содержащийся углерод был когда-то накоплен растениями.
Для астрономов Солнце — гнезда 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 пашей домашней звезды путь весьма неблизкий. Космический аппарат, летящий по прямой, — и тот провел 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 па Землю. Это даст нам представление и о большинстве других обычных звезд.
Некоторые ученые полагают, что любое изменение в выработке солнечной энергии неизбежно повлечет за собой изменение климата здесь, на Земле. Следовательно, солнечная астрономия важна как для изучения звезд, так и для предвидения того, каким образом Солнце будет влиять п 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. Желтый 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 па Землю, приходит 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 отдает фактически.
Поверхность Солнца — пузырчатая. Эти пузыри, или пена, называются солнечной зернистостью, и разглядеть ее можно только через солнечные телескопы. Эта пузырчатость подобна той, что возникает па закипевшем молоке или мясном соусе. Благодаря конвекции в солнечной атмосфере, тепловая энергия из нижних слоев 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.
Солнечная активность
Солнце вращается не как твердое 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 ноля 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 земные грозы, поскольку высвобождают электрическую энергию. Однако па 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, порожденных солнечными вспышками, достигают Земли, они создают в нашем небе изумительные «занавеси» мерцающего спета, которые видны в приполярных областях и насыпаются полярными сияниями. Пляшущие всполохи полярных сияний очень красивы, однако мощные взрывы па Солнце таят в себе и некую опасность. В течение нескольких секунд они выбрасывают больше энергии, чем произвели все земные электростанции за все время своего существования. Гигантская солнечная буря 1987 г. обошлась американцам в 100 миллионов долларов, попрели в систему электроснабжения а Северной Америке. Потоки электрически заряженных частиц, летящих от Солнца, выводят из строя электростанции, разрушая их оборудование. Солнечные вспышки опасны и для космонавтов: не следует выхолить н 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 темпом небе, и никогда эти картины не повторяются. Очень важно, чтобы мочь 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.
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 рал плотность пятен будет наибольшей примерно в 2000 или 2001 г. В середине 1990-х гг. солнечных пятен будет относительно немного.
Цикл активности солнечных пятен, но всей видимости, имеет прямое отношение4 к климату па 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, па спутнике был установлен специальный прибор, который измерял количество энергии, произведенной 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. Ученые надеются, что эти измерения позволят ответить па вопрос, оказывают ли изменения солнечной активности долгосрочное воздействие на Землю — скажем, содействуют ли они глобальному потеплению на пашей 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 15 000"С. Во время полного затмения вокруг Солнца можно видеть слабый белый ореол, солнечную корону. В действительности она простирается на расстояние нескольких радиусов Солнца. Вблизи Солнца ее температура достигает 2 млн градусов. Горячая корона излучает совсем мало света, зато от нее идет очень мощное рентгеновское излучение. Для 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 черные дыры, сквозь которые частицы, например электроны, могут улетать в космос.
Магнитная оболочка Земли
Магнитное поле Земли отклоняет большую часть солнечного ветра, препятствуя прямой бомбардировке пашей планеты его частицами. Фактически магнитные силы Земли создают невидимую защитную оболочку, которую солнечный ветер обтекает подобно тому, как река обтекает остров. У других планет, имеющих магнитное поле, например у Меркурия и Юпитера, тоже есть невидимые барьеры для солнечного ветра. Если говорить о Земле, то здесь некоторые электрически заряженные частицы все же могут проникнуть сквозь магнитную оболочку.
В глубине Солнца
До XX к. ученые представляли себе Солнце к виде пылающего огненного шара. В 1892 г. в одной книге утверждалось, что Солнце — это мощная ночь из жара и огня. По другой теории, существовавшей и XIX в.. 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 попять устройство солнечной печи, представь себе для па-чала желтый поверхностный слой, где температура в четыре рала выше точки плавления железа. При такой температуре любое вещество испаряется, так что все Солнце — это огромный шар раскаленного газа.
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 водород нот топлива у пето унию 5 млрд лет. В грядущие годы Солнце будет медленно разогреваться и немного увеличиваться в размере. В течение следующих 5 млрд лет его температура и объем будут постепенно подрастать 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 твердую породу в расплавленную лаву.
В глубине Солнца ядра гелия будут комбинироваться, образуя ядра углерода и более тяжелых веществ. В конечном счете Солнце остынет, превратившись и шар ядерных отходов, так называемый белый карлик.
|
|
Читайте в рубрике «Небо, Солнце и звезды»: |