Факультет

Студентам

Посетителям

И на солнце есть пятна

«Взирая на Солнце, прищурь глаза свои, и ты смело разглядишь на нем пятна», — советует Козьма Прутков. Однако его совет годится не всегда.

Иногда лик Солнца чист и ясен. Зато в другое время он действительно покрывается странными «веснушками». С давних пор естествоиспытатели пытались найти им объяснения. Например, предполагали, что это планеты или пары, проходящие между Землей и Солнцем. Один из наиболее выдающихся астрономов своего времени Кеплер объявил пятно, которое он наблюдал в мае

1607 года, не чем иным, как планетой Меркурий, проходящей по диску Солнца.

Все изменилось с появлением увеличительной трубы, позволяющей «сделать далекие предметы близкими». Через пять лет после заявления Кеплера сразу трое ученых — голландец Иоганн Гольдшмидт, известный более под именем Фабрициуса; итальянец, профессор Падуанского университета Галилео Галилей и англичанин Гарриот — независимо друг от друга открыли на Солнце темные пятна. В эти годы Галилей писал: «Пятна — реальные образования на поверхности Солнца, где они непрерывно возникают, а затем исчезают, одни за более короткий, иные за более длинный промежуток времени».

Это была сенсация. Божественное, чистое, сияющее Солнце имело дефекты! И об этом Галилей заявил во всеуслышание. Он даже подсчитал, полагая, что пятна вращаются вместе с Солнцем, время обращения нашего светила вокруг своей оси — 27 дней. Галилей отметил также, что пятна часто объединяются в группы и существуют лишь в двух сравнительно узких зонах, прилегающих к экватору.

Что такое пятна, никто не знал. Сам Галилей принимал их за солнечные облака, плавающие в его атмосфере. Другой астроном, Доменико Кассини, считал, что это горные вершины темного солнечного ядра, которые появляются во время волнения над океаном света.

Как-то великий ученый Блез Паскаль сказал: «Не важно, что ищешь, важно, что находишь». Это высказывание может быть великолепной иллюстрацией к истории скромного аптекаря из немецкого города Десау Генриха Швабе, жившего в начале прошлого века.

Увлечением Швабе («хобби», как теперь говорят) была астрономия. Аптекарь был тщеславен. Он мечтал обессмертить свое имя, открыв новую планету. Но где отыскать ее? Мощного телескопа, чтобы заглянуть за известные в те годы планеты, у него не было, и он решил исследовать пространство между Солнцем и Меркурием. Если там кроме Меркурия есть еще одно небесное тело, то оно должно заслонять собой яркие участки Солнца и с Земли будет видно как темное пятно на ярком лике светила.

Швабе был чрезвычайно трудолюбив и каждый солнечный день год за годом с бесконечным терпением рисовал непрерывно меняющуюся картину пятен, пытаясь найти тень от неизвестной планеты. Публикуя результаты своих наблюдений, он заметил, что количество пятен — этот пульс Солнца — колеблется с периодом 10—11 лет.

Сначала на это открытие никто не обратил внимания. Его просто игнорировали, так как считали полученные данные случайными и подозрительными. Но вот в 1853 году, через восемь лет после выхода в свет работы Швабе, великий естествоиспытатель Александр Гумбольдт помещает эти наблюдения в третий том своего обширного труда «Космос». Оказывается, есть явления, которые более двухсот лет ускользали от исследователей Солнца. Имя Генриха Швабе прославлено на века. Его титанический труд отмечен золотой медалью Британского Королевского общества. Хотя открыть новую планету так и не удалось, но цель достигнута — имя скромного аптекаря вошло в историю астрономии!

Однако следует оговориться, что солнечный цикл только называется одиннадцатилетним. Он далеко не постоянен. То в нем семь лет, то он затягивается на шестнадцать. Хотя его средняя продолжительность действительно одиннадцать лет. Последний раз Солнце достигло наивысшей активности в 1969 году. Следовательно, максимальной активности нашего светила можно ожидать около 1980 года.

Исследователи XX века изучали уже само строение пятен и пытались разрешить загадку о физических условиях в них. Оказалось, что пятна, несмотря на то, что кажутся черными, очень горячие. Их температура около четырех тысяч градусов. Это намного больше, чем в горниле самой горячей печи на Земле. Темными же пятна выглядят оттого, что мы их видим рядом с более горячей частью Солнца, нагретой на две тысячи градусов выше. Таким образом, пятно — это охлажденное солнечное вещество, так сказать, оазис на поверхности сверхжаркой солнечной пустыни.

Края пятен обычно взлохмачены и закручены темными «прядями». Американский ученый Дж. Ф. Хейл, изучающий вихри солнечного вещества, сделал смелое предположение, что в районе пятен должно возникать магнитное поле. Ход его рассуждений был несложен. При высоких температурах, таких, какие царят на нашем дневном светиле, атомы солнечного вещества не могут удерживать возле себя свои электроны. Они отрываются, образуя вместо атомов заряженные ионы. Но движение заряженных частиц всегда сопровождается образованием электрических и магнитных полей. К сожалению, это были только домыслы. А как их проверить?

Подтвердить гипотезу помог обнаруженный голландским физиком Питером Зееманом эффект расщепления на несколько составляющих спектральных линий вещества, помещенного в магнитное поле. Просмотрев спектрограммы покрытых пятнами участков Солнца, Хейл увидел то, что ожидал — спектральные линии были нечеткими, дробились. По степени расщепления линий удалось определить и напряженность поля в районе пятен. Она была в тысячу раз больше напряженности земного магнетизма у полюсов.

Но если пятна не все время существуют на Солнце, то как же они образуются?

В годы спокойного Солнца его поверхность выглядит зернистой. Она словно вымощена булыжником. Но вот в этой мелкозернистой структуре появляются маленькие черные точки — так называемые «поры», имеющие в поперечнике «всего-навсего» около 2000 километров! Проходит несколько дней — и эти «веснушки» превращаются в большие темные образования — полноправные пятна.

На поверхности Солнца эти пятна кажутся дырками глубиной в 600—800 километров. Зачастую они бывают такими большими, что в них можно закинуть, как простой мячик, нашу Землю. Иногда образуются пятна-исполины. Так, в апреле 1947 года на Солнце наблюдалось большое пятно — оно имело в длину около 250 тысяч километров, а площадь его была больше поверхности земного шара в 350 раз.

Пятно живет всего несколько часов, но бывает и так, что оно разрастается и не исчезает на протяжении нескольких недель или даже месяцев. Чем пятно больше, тем и живет дольше.

Но пятна еще не самое красивое зрелище. То ли дело — возникающие в период частого появления солнечных пятен протуберанцы — огромные огненно-красные выбросы солнечного вещества, причудливыми языками взметнувшиеся на высоту в сотни тысяч километров! Слово «протуберанец» происходит от латинского «proturbero» — «вздуваюсь» — и очень хорошо отражает действительность, так как выбросы своей формой зачастую могут удивлять и видавшего виды ученого. То это фонтан, то струя, арка, петля. То они перемещаются и изменяются, то неделями, как облака или столбы дыма, висят над одним и тем же местом. 4 июня 1946 года один из протуберанцев стремительно взметнулся над поверхностью Солнца и достиг рекордной высоты — 1 680 000 километров. Действительно, гигантский выброс!

Неспокойны и верхние, видимые нами слои Солнца. В них время от времени происходят наиболее бурные процессы из наблюдаемых на светиле — гигантские вспышки, перед которыми меркнут и факелы и протуберанцы. За 10— 15 минут яркость вспышки достигает максимума, после чего следует медленное затухание. Вспышка — это колоссальное, длящееся около часа, извержение; это термоядерный взрыв, возникающий благодаря сжатию магнитных полей и разогреву солнечного вещества. Энергия таких вспышек эквивалентна взрывам тысяч, а иногда и миллионов водородных бомб. Ее хватило бы для того, чтобы растопить все льды Арктики и Антарктики.

Как же живет Солнце? Его лик бывает чист всего год, от силы — два. Вскоре после минимума активности на небольшом расстоянии от экватора, в так называемых «королевских зонах», возникают пятна. Их число растет, они появляются все ближе к экватору, объединяются в группы, причем иногда в них входит до сотни пятен различных размеров. Такой «отряд» может занимать значительную часть солнечного диска и различим даже невооруженным глазом. Затем появляются протуберанцы. Через 3—4 года число различных образований на Солнце становится особенно большим. Постепенно активность Солнца начинает падать: число пятен уменьшается. Наконец и последние из них исчезают. Наступает короткая передышка. Цикл закончен.

Однако часто бывает так: еще не успевают сойти старые пятна, как уже появляются новые. Таким образом, циклы не разделяются так четко, как день и ночь, — они могут накладываться друг на друга.

Сейчас ученые полагают, что помимо одиннадцатилетнего цикла еще существует так называемый вековой. Трудно сказать, сколько он длится, так как данных для его точного определения еще не хватает. Полагают, что он равен девяноста четырем годам.

И это не все. Иерархия солнечных циклов не оканчивается вековым. Геологи, палеоклиматологи, геофизики, восстанавливая картины далекого прошлого, заметили, что Земле за время существования пришлось многое пережить. Она то страдала от засух, то покрывалась водой. По следам ледников был обнаружен цикл в 1800 лет, а по климату далеких эпох — даже в миллионы лет.

Солнечные ритмы различны по продолжительности. На крупные волны протяженных циклов накладывается рябь более мелких. Они наслаиваются, взаимодействуют друг с другом и тем самым запутывают исследователей. Получается весьма сложное нагромождение, что, конечно, затрудняет изучение циклов. И все же деятельность Солнца приходится внимательно изучать. Ведь с каждой вспышкой наше светило выбрасывает в космос потоки частиц высокой энергии, ультрафиолетового и рентгеновского излучения.

Но доходят ли они до Земли? Если доходят, то должны вызывать появление радиоуглерода в атмосфере. Причем его количество будет изменяться в такт солнечным циклам: в активный период жизни Солнца его будет образовываться больше, в спокойный — меньше. На этот постоянно меняющийся уровень углерода-14 должен накладываться еще и фон от продолжительных циклов. И если мы хотим точно датировать археологические находки, мы должны учитывать состояние Солнца — спокойно оно или активно — во все времена, учитывать количество испускаемых им космических частиц.

Само исследование радиоуглерода в годичных кольцах деревьев тоже необычайно важно и интересно, так как может рассказать нам многое о жизни нашего светила, причем о жизни в далеком прошлом, о котором нам не может рассказать ни один письменный памятник старины.

Остается узнать, доходят ли солнечные космические частицы до нас.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: