Каким мы видим и что мы знаем о Солнце?

Человечество на протяжении всей своей истории восхищалось и поклонялось Солнцу. Это было самое могущественное божество у большинства древних народов мира. А культ непобедимого Солнца был одним из самых распространённых. Поэтому многие народы давали Солнцу свои имена. Так древние греки его называли Гелиосом, римляне – Аполлоном, персы – Митрой. В мифологии древних ацтеков и майя Солнце называли Тонатиу. А наши предки – восточные славяне – Дажьбогом.

В честь Солнца возводились огромные храмы, о нём слагались песни и ему приносились жертвы. И это неудивительно. Ведь Солнце занимает исключительное положение в нашей с вами жизни. Оно обеспечивает нашу планету и всех её живых существ светом и теплом.

Но что такое Солнце? Солнце – это всего лишь одна из около 200 млрд звёзд нашей Галактики. Оно похоже на огромный раскалённый плазменный шар, вращающийся вокруг своей оси.

Наше Солнце белого цвета. Да-да, не удивляйтесь. Но наша атмосфера поглощает часть солнечного излучения. И поэтому мы видим нашу дневную звезду, как яркий желтоватый диск днём, и красноватый диск – во время восхода или заката.

А как же фотографии жёлтого и красноватого Солнца? Это всё специальные светофильтры, которые используются для наблюдения за поверхностью Солнца. Ведь рассмотреть на нашем светиле невооружённым глазом ничего нельзя.

Основным веществом, из которого состоит Солнце, является водород – самый лёгкий газ и самое распространённое вещество во Вселенной. На его долю приходится 73,5 % массы Солнца. Ещё почти 25 % массы Солнца приходится на другой газ – гелий. Впервые он был обнаружен в 1868 году именно на Солнце при наблюдении полного солнечного затмения. Поэтому газ так и назвали, в честь древнегреческого бога Солнца Гелиоса. И только через 27 лет после этого открытия гелий был найден и на Земле.

Температура на поверхности Солнца сравнительно небольшая – около 6000 °С. Средняя температура солнечной короны (внешней оболочки Солнца) составляет порядка 1 500 000 °С. А в ядре (в центре Солнца) – более 15 000 000 °С.

Солнце в 109 раз больше Земли по размеру и в 333 000 раз массивнее нашей планеты. Масса Солнца почти в 770 раз больше массы всех других тел Солнечной системы, вместе взятых. То есть на нашу звезду приходиться почти 99,87 % массы всех тел Солнечной системы.

Как мы уже упоминали, Солнце – это источник энергии (ведь свет и тепло – это тоже энергия). А откуда оно берёт эту энергию?

Мы уже говорили о том, что Солнце в основном состоит из водорода и гелия (причём водорода намного больше). Так вот, в результате процессов, происходящих в недрах Солнца, водород превращается в гелий, выделяя при этом огромное количество тепла. Вы только представьте, что в среднем оно теряет примерно 4 миллиона тонн водорода в секунду!

На первый взгляд, эта величина может показаться огромной. Однако она ничтожна, по сравнению с полной массой Солнца. А расчёты учёных показывают, что «топлива» в недрах Солнца хватит ещё примерно на 5 миллиардов лет. После этого начнутся необратимые реакции, которые приведут к гибели нашей звезды. Но об этом мы с вами поговорим позднее.

Люди научились запасать солнечную энергию, чтобы потом использовать в разных приборах и механизмах, превращать снова в свет и тепло. Для этого служат солнечные батареи. Такие батареи используются не только на Земле, но и в космосе. Солнечные батареи установлены на орбитальных космических станциях, на автоматических межпланетных станциях, на зондах, работавших и работающих на Луне, Марсе и других телах Солнечной системы.

Видимая поверхность Солнца называется атмосферой. Она состоит из трёх слоёв: фотосферы, хромосферы и короны.

Фотосфера – это самый нижний слой солнечной атмосферы. Её толщина не превышает и 300 километров. Именно этот нижний слой атмосферы, видимый как желтовато-яркий диск, зрительно воспринимается нами как Солнце.

Как мы уже говорили, наши предки считали Солнце идеальным светилом – божеством. А божество не может иметь изъяны. Именно поэтому долгое время люди даже не пытались что-то рассмотреть на солнечном диске – идеальный сияющий лик. Однако всё-таки иногда что-то замечали.

Так, например, в хронике Иоанна Вустерского 1128 года были обнаружены первые зарисовки тёмных пятен на Солнце.

Есть упоминания о таких пятнах и в Никоновской летописи – крупнейшем памятнике русского летописания. В частности, там было написано, что в 1365 и 1371 годах наблюдались «бысть знамение в солнце, места черны́ по солнцу, аки гвозди, и мгла велика была». В тот год было много лесных пожаров. Дым застилал небо. И сквозь эту завесу солнечный диск был виден чётким желтоватым кругом, на котором и увидели эти пятна.

Сейчас эти тёмные пятна мы называем солнечными пятнами. Они являются наиболее приметными и самыми известными объектами фотосферы Солнца. Их диаметр может достигать 200 000 километров, что существенно больше диаметра нашей планеты. Но есть и маленькие пятна, которые принято называть порами.

Солнечные пятна – это области «холодного» газа. Их температура примерно на 2000–2500 °С меньше, чем температура окружающей фотосферы. Поэтому на общем фоне поверхности Солнца они выглядят темнее.

Первым солнечные пятна наблюдал с помощью зрительной трубы Галилей и зарисовал их. Следя за пятнами изо дня в день, Галилей заметил, что они перемещаются всегда в одном и том же направлении, скрываются за краем солнечного диска, но через две недели снова появляются на восточном краю. Галилей сделал вывод: Солнце вращается вокруг своей оси, совершая один оборот примерно за 26 дней. Причём вращение Солнца совпадает с направлением движения планет.

Солнечные пятна – это не статичные объекты. Сначала они наблюдаются как маленькие тёмные участки, диаметр которых не превышает 3000 километров. Большинство таких участков в скором времени исчезает. Однако некоторые из них могут увеличиваться в несколько десятков раз, сливаться в большие группы, менять форму и размеры на протяжении нескольких оборотов Солнца. Возникновение тёмных пятен на Солнце учёные связывают с колебаниями его магнитного поля.

Несмотря на то, что наблюдение за Солнечными пятнами идёт уже не одно столетие, учёные до сих пор не знают механизма и частоту их формирования.

Сейчас, кроме пятен, мы можем увидеть на солнечном диске и другие детали. Например, более светлые, чем окружающий фон, области неправильной формы. Их называют факелами или факельными полями. Факелы имеют сложную волокнистую структуру. А их температура на несколько сотен градусов превышает температуру фотосферы.

При близком рассмотрении фотосферы можно заметить, что её поверхность состоит как бы из отдельных зёрен – гранул, окружённых прожилками. Это огромные пузыри плазмы, диаметр которых может достигать 1000 километров. Существует одна такая гранула недолго – в среднем 5–10 минут. Затем на её месте появляется новая гранула, которая будет отличаться от прежней по форме и размерам. Процесс постоянного возникновения и исчезновения гранул в фотосфере называется грануляцией.

Во время полного солнечного затмения вокруг диска Луны бывает видна тонкая полоска красновато-фиолетового или розового цвета. Это хромосфера Солнца. Её толщина составляет порядка 10 000 километров. А температура вещества в ней увеличивается с высотой от 4000 °С до 20 000 °С. Несмотря на такую высокую температуру, яркость хромосферы невелика из-за малой плотности вещества в ней.

Основным элементом структуры хромосферы Солнца являются спикулы. Они представляют собой достаточно тонкие, в масштабах Солнца, столбики светящейся плазмы. Одна такая спикула в среднем живёт около 5–10 минут. А её максимальная длина может достигать 20 000 километров. Из-за этого в конце XIX века итальянский астроном Анджело Секки, наблюдая хромосферу в телескоп, сравнил её с горящими прериями.

Самая разрежённая и самая горячая оболочка атмосферы Солнца – это солнечная корона. Её толщина составляет несколько радиусов Солнца. А температура плазмы в ней достигает 2 000 000 °С.

Корона в основном состоит из протуберанцев и солнечных извержений. Протуберанцы наблюдаются на самом краю солнечного диска. Они похожи на гигантские арки, которые опираются на хромосферу Солнца. Как правило, в большинстве протуберанцев вещество движется медленно, а время их существования может достигать нескольких месяцев. Но иногда потоки вещества в них начинают довольно быстро двигаться. Говорят, что протуберанец стал активным. Активный протуберанец может жить от нескольких десятков минут до нескольких суток. Затем он либо исчезает, либо превращается в эруптивный протуберанец.

Они по внешнему виду напоминают гигантские фонтаны, которые в некоторых случаях бьют на высоту до 2 000 000 километров. Скорость вещества в таких образованиях достигает нескольких сотен километров в секунду.

Так что, оказывается, и на Солнце можно многое разглядеть, если наблюдать внимательно и соблюдать правила безопасности.