Зачем надо наблюдать и изучать Солнце? Солнце и космическая погода

Наблюдая за Солнцем с Земли, мы с вами можем заметить, что летом оно поднимается высоко и его путь на небе очень длинный. Летом дни долгие и тёплые (даже иногда жаркие). А вот зимой не успеешь прийти из школы, как уже наступает вечер. Всё потому, что Солнце зимой поднимается невысоко – и довольно скоро спешит к закату.

С давних времён люди наблюдали за Солнцем, чтобы выяснить характер его движения. Днём оно помогало определять время суток. А его годичное движение стало основой календарей, то есть помогало вести летосчисление. Это очень важная задача. Солнечные календари появились позднее, чем лунные, но они оказались гораздо точнее.

Интересно, что современный календарь, которым пользуются в большинстве стран, основан на годичном движении Солнца, но отчасти связан и с движением Луны.

Жрецы говорили людям, когда ждать разлива рек, когда готовить землю под пашню, сеять, собирать урожай. Всё это им подсказывали небо и Солнце. Много тысячелетий назад люди строили специальные сооружения и отмечали в них направления на восток и запад, на особые точки горизонта, где Солнце восходило и заходило в дни равноденствий. Восток и запад – это самые первые точки, которые человек научился определять. Направления на них отмечены во всех древних обсерваториях специальными камнями, лунками или отверстиями в стенах сооружений.

Примечательно, что такие сооружения найдены по всему миру. Например, в Южной Англии – это Стоунхендж, в России на Южном Урале – Аркаим. Возраст таких древних обсерваторий достигает 5–6 тысяч лет.

Особое внимание уделялось солнечным затмениям. Некоторые старинные документы рассказывают о том, что затмения пытались предсказывать ещё в третьем тысячелетии до нашей эры. Например, в древней китайской рукописи Шу цзин говорится, что придворные астрономы Хи и Хо не сумели вовремя предсказать затмение Солнца. Люди не были предупреждены, и возникла паника: «В последний осенний месяц, в первый его день Солнце и Луна вопреки вычислениям сошлись в созвездии Фанг. Слепых известил барабан, бережливые люди были охвачены смятением, народ бежал. А господа Хи и Хо находились при своей должности: они ничего не слышали и не видели». Нерадивые звездочёты были строго наказаны за то, что плохо исполняли свои обязанности.

С самых древних времён развитие астрономии и математики было тесно связано между собой. Ещё в Древней Греции появилось первое правильное научное представление о том, что Земля является небесным телом. Вы знаете, что в переводе с греческого название одного из разделов математики – геометрии – означает «землемерие». Так вот, в 240 году до нашей эры александрийский учёный Эратосфен на основе астрономических наблюдений за высотой Солнца в полдень достаточно точно определил размеры земного шара.

А необычное, но ставшее привычным деление окружности на 360º, также имеет астрономическое происхождение. Дело в том, что с третьего века до нашей эры и вплоть до середины шестнадцатого века (то есть почти полторы тысячи лет) господствовала геоцентрическая система мироустройства Клавдия Птолемея. Согласно ей, в центре всего мироздания находилась планета Земля, а все остальные небесные тела вращались вокруг неё, в том числе и Солнце. Так вот, считалось, что Солнце, вращаясь вокруг Земли каждые сутки делает один шаг – 1º.

С изобретением телескопа учёные получили возможность изучать само Солнце. Выяснилось, что оно не идеально, как думали многие. На нём можно увидеть тёмные пятна, которые перемещаются по Солнцу. Наблюдения за этими пятнами показали, что Солнце вращается вокруг своей оси. Причём вращение Солнца совпадает с направлением движения планет.

А позднее люди узнали, что Солнце посылает нам не только свет и тепло, но и другие виды излучения. С появлением радио и электричества, с развитием электронных и компьютерных систем стало очень важно знать, как ведёт себя Солнце. Дело в том, что современная сложная техника чутко реагирует на разные виды солнечного излучения и может выйти из строя по вине Солнца. Чтобы не допустить крупных аварий, например в электрических сетях, надо знать, что и как происходит на нашей звезде.

Солнце ещё и тем интересно астрономам, что это самая близкая к нам звезда. Изучая её, мы узнаём и о других звёздах, которые от нас настолько далеки, что мы не можем наблюдать их так подробно, как Солнце. Значит, изучая Солнце, мы многое узнаём и о Вселенной.

Ещё в XIX веке появились такие телескопы, которые предназначены специально для фотографирования Солнца. Они называются гелиографами или фотогелиографами. В такой телескоп не надо было смотреть. Вместо окуляра, куда мы смотрим глазом, в телескопе-фотогелиографе была устроена кассета для стеклянных фотопластинок. На этих пластинках и получалось изображение Солнца или его фрагмента. Можно было получать фотографии даже отдельных пятен, чтобы подробно их изучать.

Конечно, сейчас стеклянные пластинки уже практически нигде не используются. Изображение можно сразу рассматривать на мониторе компьютера, причём не только фотографии, но и видеофильмы.

Но зачем нам сейчас изучать Солнце? Дело в том, что явления, которые происходят на Солнце, определяют космическую погоду. А что это такое?

Когда мы говорим о погоде на Земле, то имеем в виду температуру воздуха и воды, облачность, осадки, ветер. Все эти факторы определяются состоянием земной атмосферы. Поэтому метеорологи – специалисты, изучающие погоду и причины её изменения, – основное внимание уделяют атмосфере и тому, что на неё влияет.

Космическая погода – это область знаний о том, как Солнце влияет на Землю и жизнь на нашей планете.

Вы уже знаете, что самая разрежённая и самая горячая оболочка атмосферы Солнца – это солнечная корона. Она 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.

Детальное изучение данного явления показало, что происходит оно в основном во время вспышек. Вспышки – это самые мощные проявления солнечной активности, во время которых иногда выделяется энергия, эквивалентная объёму мирового потребления электроэнергии за миллион лет.

Облака плазмы, обусловленные солнечными вспышками и корональными выбросами, достигают Земли примерно через двое-трое суток. Они приводят к возникновению геомагнитных бурь на Земле, которые определённым образом влияют на технику и биологические объекты (в том числе и человека).

Солнечные пятна, вспышки, протуберанцы и другие явления, происходящие на нашей звезде, – это проявления солнечной активности. Иногда говорят о высокой солнечной активности. А иногда Солнце спокойно – в течение нескольких дней можно не увидеть ни одного пятна. За несколько лет активность Солнца меняется от минимальной до максимальной. Эти периодические изменения солнечной активности называют солнечной цикличностью.

Наиболее известным и лучше всего изученным является солнечный цикл Швабе. Он длится примерно 11 лет (но он может быть как более, так и менее продолжительным.).

Влияние солнечной активности на Землю, её природу, живые организмы, в том числе на человека, изучать, конечно, очень важно. Увеличение или уменьшение солнечного излучения может вызывать изменения в атмосфере, которые, в свою очередь, влияют на метеорологические условия, то есть обычную погоду. Растения, животные и человек ощущают погодные изменения. Солнечные частицы, летящие к Земле, воздействуют на её магнитное поле.

Эти возмущения чувствуют не только живые организмы, но и технические устройства. Получается, что всё вокруг связано между собой, всё важно. И важны именно связи между реальными явлениями в природе. Их выявляют и исследуют специалисты в самых разных областях знаний. Так что иногда попытки выяснить, почему, например, в большом городе произошла авария и везде погас свет или что случилось с космическим спутником, работающим на околоземной орбите, приводят к Солнцу. Именно оно часто бывает виновато в таких происшествиях.

В настоящее время для изучения Солнца, помимо земных солнечных телескопов, активно используются космические аппараты. Так, например, 26 октября 2006 года для изучения солнечной активности НАСА вывела на гелиоцентрическую орбиту два одинаковых космических аппарата «СТЕРЕО». Они находятся в разных точках орбиты Земли и позволяют изучать магнитные облака, летящие к Земле, «со стороны».

А 11 февраля 2010 года была запущена космическая обсерватория солнечной динамики. На её борту находится аппаратура, способная получать 12 различных видов изображений Солнца. А разрешение снимков таково, что учёные могут наблюдать на поверхности Солнца очень маленькие детали.

Только за первые пять лет работы космической обсерваторией было собрано более 200 миллионов фотографий поверхности Солнца.