Звезда по имени солнце

МОУ «Средняя общеобразовательная школа №6»

г. Кирова Калужской области.

Выполнила:

ученица 11 «А» класса

Кульбянок А.

Учитель:

Кочергина В.Э.

г. Киров

2006г.

План:

Введение.

1. Солнце – Жёлтый карлик.

   1. Наблюдение за Солнцем.

   2. Вращение Солнца

   3. Радиус, масса, температура

   4. Химический состав Солнца

2. Строение атмосферы Солнца.

   1. Фотосфера

   2. Хромосфера

   3. Корона

3. Внутренние строение Солнца.

4. Источники энергии Солнца.

5. Колебания Солнца.

6. Солнце и жизнь на Земле.

   1. Энергия Солнечного света.

   2. Солнечный ветер и магнитные поля.

   3. Бомбардировка энергичными частицами.

Заключение.

Литература.

Приложение.

Введение.

Когда мы говорим о звездах, преж­де всего у нас возникает ассоциация с ночным небом, усеянным россыпя­ми огней. Гигантские расстояния до звезд, измеряемые тысячами свето­вых лет, завораживают разум чело­века. Мы уже привыкли ставить рядом со словом «звезды» слово «далекие». А между тем не надо забывать, что самая настоящая звезда находится буквально в «шаге» от нас. Правда, шаг этот астрономический, и равен он все-таки 150 миллионам километров.

Речь, как нетрудно догадаться, идет о нашем Солнце. Нет, наверное, другого небесного светила, которому поэзия уделяла бы столько внимания. А в то же время с точки зрения астро­физика наше Солнце ничем не выде­ляется среди 10¹¹ звезд Галактики и примерно 10²⁰ звезд главной после­довательности в доступной наблюде­ниям Вселенной.

Типичная звезда спектрального ти­па G2 имеет, пожалуй, лишь одну немаловажную особенность: в пла­нетной системе этой звезды на треть­ей планете есть жизнь. И возможность существования этой жизни, и законо­мерность ее развития полностью за­висят от Солнца. Вполне естественно, что заинтересованная сторона пытается, попять его природу и происхо­дящие на нем явления.

Исследование Солнца обусловлено не только прикладным интересом к нему. Изучая эту звезду, мы открываем тем самым страницу в исследовании самых общих астрофизических процессов. Достаточно вспомнить проблему генерации ядерной энергии в звездах, которая была решена лишь потому, что перед астрономами и физиками стоял вопрос о причине светимости Солнца.

Но следует помнить о том, что основные успехи в исследовании Солнца были достигнуты сравнительно недавно.

1. Солнце – жёлтый карлик.

1.1. Наблюдение за солнцем.

В течение тысячелетий люди занимались главным образом наблю­дениями за положением Солнца на небе, за его движением по небесному своду. Некоторые просвещенные мыслители древности полагали даже, что и Солнце и Луна каждый вечер потухают, а на следующий день их заменяют новые солнца и луны. Счи­талось также, что Солнце — прозрач­ный, как стекло, шар, получающий тепло и свет от некоего центрального огня «хестиа» и от огня, находящегося за пределами небесной сферы.

Постепенно в древности сформировалось представление о том, что наше Солнце — «око мира» — небесное тело, состоящее из чистого света и огня. Эта точка зрения была поколеб­лена в XVII веке, когда телескопы обнаружили пятна на Солнце. Снача­ла их сравнивали со шлаками, по ана­логии с расплавленным металлом, но затем постепенно стали появляться идеи о темном теле Солнца, окружен­ном океаном огня. Здесь тоже прово­дилась аналогия, но уже с Землей, окруженной океаном воды. В этой аналогии пятнам отводилась роль гор, возвышающихся над огненным океа­ном. Однако более детальное изучение структуры пятен заставило астроно­мов отказаться от этой мысли. Пятна стали считать дырками в яркой обо­лочке, через которые можно видеть темную поверхность Солнца.

Поразительно, что великий Гершель в 1795 году предположил, будто Солнце является обителью живых существ. Огненный океан расположен над ними, а плотный слой облаков защищает жителей Солнца от жары. В качестве аргумента против того, что жар может уничтожить жизнь на Солнце, Гершель указывал на пони­жение температуры в горах на Земле, то есть в областях поверхности, рас­положенных ближе к Солнцу. Гер­шель писал: «...оно (Солнце.— Л. М.),- весьма вероятно, так же как и остальные планеты, населено живыми существами, органы которых приспособлены к особым условиям этого обширного небесного тела».

Замечательно, что столь наивные, на наш взгляд, представления продержались в умах людей до второй поло вины XIX века, то есть до тех пор, когда появилось учение об энергии. Это является ярким свидетельством того, насколько физика отставала в те времена от наблюдательной астрономии.

Лишь появление спектрального анализа дало возможность полностью пересмотреть представления о Солнце. Изучение фраунгоферовых линий солнечного спектра продемонстрировало поразительную вещь: эти линии совпадали с эмиссионными линиями многих элементов, присутствующих на Земле. Кирхгоф, измеривший положение фраунгоферовых линий поглощения в спектре Солнца, сделал абсолютно верное предположение о том, что химические элементы, встречающиеся на Земле, есть и в атмосфе­ре Солнца. Таким образом, спектральный анализ предоставил казавшуюся еще недавно совершенно невероятной возможность установить химиче­ский состав далеких небесных тел. Как не вспомнить здесь еще раз вы­сказывание О. Конта, который говорил о полной невозможности узнать хими­ческий состав и температуру звезд.

Естественно, что новые открытия не могли не повлиять на представления об облике Солнца. Очень интересно, как «видел» Солнце сам Кирхгоф. Он считал, что это раскаленный шар очень высокой температуры, окруженный более холодной атмосферой, в которой земные элементы присутствуют в газообразном состоя­нии. Солнечные пятна, по Кирхгофу, облака в этой атмосфере.

Кирхгоф совершенно правильно говорил о том, что темный цвет пятен свидетельствует об их более низкой температуре. Не все ученые разделяли точку зрения Кирхгофа. Некоторые считали, что на месте солнечных пятен происходит истечение нагретого газа, который разрывает облачный покров. Кстати говоря, к этому времени накопился огромный наблюдательный материал о солнечных пятнах. Основной вклад в этот материал был сделан, как мы уже говорили, аптекарем из Дессау Швабе. Сначала цель его наблюдений была совершенно иной: он хотел найти малую планету внутри орбиты Меркурия. И хотя никакой новой планеты открыть ему не удалось, имя его навсегда осталось в истории астрономии, поскольку именно он открыл, что количество пятен на Солнце меняется периодически. Как это случилось?

Сравнивая данные своих наблюдений за многие годы, Швабе обнаружил, что в 1828 и 1829 годах не было ни одного дня, когда Солнце было бы абсолютно чистым. И, наоборот, в 1833 и 1843 годах в течение половины всех дней наблюдений на Солнце вообще не было пятен. За 1828 год Швабе наблюдал 225 пятен, а в 1833 году лишь 33. За 1837 год Швабе насчитал 333 пятна, а за 1843-й — только 34.

Швабе сделал заключение о том, что максимумы и минимумы повторялись примерно через 10 лет. Результат был проверен по историческим материалам, и вывод Швабе подтвердился. Свои результаты он опубликовал в 1851 году, и в этом же году появилось сообщение о том, что вариации магнитного поля Земли также имеют период в 10 лет, то же самое оказалось справедливым и для полярных сияний. Таким образом, связь процессов, происходящих на Солнце и на Земле, была установлена еще в прошлом столетии.

В эти же годы изучение положения пятен па Солнце и вращения самого Солнца позволило открыть очень ин­тересное явление. Оказалось, что пятно, находящееся у экватора, дви­гается быстрее, чем пятно, находя­щееся на широте 45°. Если первое совершало оборот за 25 дней, то вто­рое только за 27,5 дня. Именно таким образом был установлен и период вращения Солнца, и тот факт, что Солнце вращается дифференциально. К тому же это означало, что пятна ни­как не могут быть районами твердо­го тела Солнца.

Пятна на Солнце огромны. Некото­рые из них превышают размеры зем­ного шара. Они теснятся к экватору, избегая высоких широт Солнца. Пятна нередко располагаются симметрично относительно солнечного экватора. Кроме того, их положение зависит от солнечной активности. Если построить диаграмму зависимости широты пя­тен от времени, то получаются фигу­ры, напоминающие бабочек. По име­ни астронома, изучавшего солнеч­ные пятна, эти фигуры получили на­звание бабочек Д. Маундера.

Для изучения Солнца еще в XIX ве­ке использовали фотографию, с по­мощью которой удалось установить, что пятна — самые дальние от нас об­разования, выше пятен расположены факелы. Видимую поверхность Солн­ца стали называть фотосферой (сфе­рой света).

До середины XIX века было уста­новлено, что фотосфера представля­ет собой отнюдь не сплошную поверх­ность. Эта видимая поверхность Солн­ца напоминает кипящую рисовую ка­шу. Иными словами, она имеет ячеис­тую, или гранулированную структуру. Астрономы многократно фотографи­ровали эти структуры и назвали их гранулами.

В начале XX века в Пулковской обсерватории установили, что средняя продолжительность жизни отдельных гранул составляет примерно 5 минут. Затем гранула распадается, и на се месте появляется новое образова­ние такого же типа.

До середины XIX века усилия астро­номов были сосредоточены па наблю­дениях поверхности Солнца. (Мы, конечно, должны все время помнить при этом, что никакой поверхности в общепринятом смысле этого слова Солнце не имеет.)

В 1842 году произошло событие, которое существенно расширило представления человека о Солнце. Речь идет о полном солнечном затме­нии, наблюдавшемся па юге Франции и в Северной Италии. За ним после­довали затмения 1851 и 1860 годов. Астрономы могли наблюдать лучис­тый венец Солнца — корону и розо­вые «облака» — протуберанцы.

Вообще-то говоря, протуберанцы были известны человеку очень давно, упоминания о них мы находим даже в древнерусских летописях. В XVIII веке предполагалось, что протуберан­цы — облака, плавающие в атмосфе­ре Луны. Но только в 1851 году астро­номы увидели, что протуберанцы ге­нетически связаны с тонкой розовой оболочкой, окружающей Солнце со всех сторон. Эта оболочка была назва­на хромосферой (сферой цвета).

Естественно, что в наблюдениях сразу же использовали спектроско­пию, причем широкому использова­нию этого метода помогло то обстоя­тельство, что, оказывается, можно было не ждать солнечного затмения, а просто направить щель спектроско­па на край незатмившегося Солнца. Это дало возможность наблюдать ли­нии протуберанцев и изучать их пове­дение при полном дневном свете.

И уже в конце XIX века наблюде­ния протуберанцев стали таким же обычным делом, как и наблюдения солнечных пятен. Заметим, что в Рос­сии наблюдения за солнечными пятнами были организованы выдаю­щимся русским астрономом Ф. Бре­дихиным.

Итак, протуберанцы. Они появля­лись на всех широтах вплоть до поляр­ных районов Солнца. Особенно много их было в годы максимума пятен в низких широтах. Уже тогда было из­вестно два основных типа протуберан­цев; похожие на розовые облака «спо­койные» протуберанцы, свободно пла­вающие над хромосферой, и «эруп­тивные», поднимающиеся как гранди­озные фонтаны огня на колоссальную высоту, где они могли или рассеивать­ся, или как бы всасываться обратно в пятна.

Протуберанцы могут иметь форму волокон. Бывает, что волокно «выду­вается» из Солнца в гигантскую кра­сивую арку. Протуберанец такой фор­мы наблюдался астрономами США, и сотрудники обсерватории дали ему ласковое название «Дедушка».

Самые разнообразные и причудли­вые формы — главная отличительная особенность протуберанцев.

Один из пионеров в наблюдении протуберанцев, Ж. Жансен, писал: «Я составил карты протуберанцев, которые показывают, с какой скоро­стью (иногда за несколько минут) эти колоссальные массы газа изменя­ют свою форму и положение». По­скольку протуберанцы холоднее коро­ны, долгое время считалось, что они как бы продолжение хромосферы. Теперь стало понятным, что некото­рые протуберанцы действительно по­добны хромосфере, зато другие обна­руживают свойства, промежуточные между хромосферой и короной.

Во время солнечного затмения 1868 года, наблюдавшегося в Индии, уче­ные изучали спектры протуберан­цев. В спектрах были отождествлены красная и зеленая линии водорода, а также желтая линия, которую поначалу приняли за линию натрия. Однако очень скоро выяснилось, что эта линия принадлежит не натрию, а элементу, который тогда еще не был известен на Земле. Этот элемент получил назва­ние «гелий» — солнечный.

Некоторые протуберанцы тесно связаны еще с одним замечательным явлением на Солнце, открытым в 1859 году. Одним из соавторов этого открытия был астроном-любитель Кэррингтон, который, кстати говоря, обнаружил впервые дифференциаль­ное вращение Солнца. Так вот, наблю­дая пятна на Солнце, он вдруг увидел в белом цвете Солнца мгновенное увеличение яркости — вспышку, про­должавшуюся около пяти минут. Сам Кэррингтон полагал, что вспышка вы­звана падением большого метеорита на Солнце.

Об этом открытии вспомнили более чем через полвека, когда в ру­ках астрономов была уже более со­вершенная техника, с помощью кото­рой обнаружили внезапные изверже­ния на Солнце, сопровождавшиеся вспышками излучения водорода. В 1933 году заметили удивительное сов­падение: по мере «затухания» вспыш­ки на Солнце происходило затухание коротковолновой связи на Земле.

Как правило, вспышки можно на­блюдать в спектральных линиях водо­рода или какого-нибудь другого, но достаточно распространенного эле­мента на Солнце. Так что Кэррингтону, который наблюдал вспышку в белом цвете, в известной мере повезло, по­скольку эта вспышка была чрезвычай­но яркой.

Сегодня уже хорошо известно, что солнечные вспышки всегда связаны с пятнами. Именно они порождают сильные геомагнитные бури и полярные сияния на Земле, потоки частиц высоких энергий, а также мягкие кос­мические лучи.

Изучение спектральных линий по­зволило установить ряд замечатель­ных фактов. Оказалось, например, что хромосфера имеет более высокую температуру, чем фотосфера, что солнечные пятна окружены факель­ными полями и что поверхность Солнца неоднородна, покрыта как бы ячеистой сеткой — гранулами.

И, наконец, в конце XIX века в райо­нах, прилегающих к солнечным пят­нам, были найдены замечательные образования, напоминающие спи­ральные ветви, вихри. Узоры, связы­вающие два пятна, были очень похожи по рисунку на расположение желез­ных опилок вокруг полюсов магнита. Так было открыто существование сильных магнитных полей на Солнце.

Особенно интересным оказался тот факт, что спиральные структуры вихрей, окружающих два соседних пятна, имели противоположные магнитные поля. Не менее замечатель­ным было и то, что последователь­ность полярностей пар пятен в север­ном полушарии была обратной южно­му. В какой-то мере это напоминало поведение земных циклонов, имею­щих противоположные направле­ния вращения к северу и югу от эква­тора.

В 1912 году после очередного мини­мума солнечных пятен оказалось, что полярность северного и южного полу­шарий поменялась, а во время оче­редного минимума в 1922 году снова произошло изменение полярности.

Так, благодаря выдумке, упорству и терпению астрономов был накоплен огромный наблюдательный материал о Солнце. Не надо думать, однако, что все имеющиеся факты сразу полу­чили правильное объяснение. Фунда­мент знаний о Солнце и по сей день, имеет трещины. Достаточно вспом­нить проблему солнечных нейтрино. Не меньше загадок задают и пятна на Солнце. Тем не менее, сегодня мы в целом достаточно хорошо представ­ляем себе происходящие на Солнце процессы.

1.2. Вращение солнца.

Если сравнить несколько последо­вательных фотографий Солнца, то можно заметить, как ме­няется положение всех пятен на диске. Это происходит из-за вращения Солнца. Солнце вращается не как твердое тело. Пятна, находящиеся вблизи экватора Солнца, опере­жают пятна, расположенные в средних широтах. Следова­тельно, скорости вращения разных слоев Солнца различны. Экваториальные области делают один оборот вокруг оси Солнца за 25 земных суток, а области вблизи полюсов Солнца — примерно за 30 суток. Линейная скорость враще­ния на экваторе Солнца составляет 2 км/с. Наблюдения по­казывают, что все пятна перемещаются от восточного края к западному. Следовательно, Солнце вращается вокруг своей оси в направлении движения планет вокруг него.

1.3. Размеры, масса и светимость Солнца.

Радиус Солнца в 109 раз, а объем примерно в 1 300 000 раз больше соот­ветственно радиуса и объема Земли. Велика и масса Солнца. Она примерно в 330 000 раз больше массы Земли и почти в 750 раз больше суммарной массы движущихся вокруг него планет.

Энергия, получаемая Землей от Солнца, характеризуется солнечной постоянной. Солнечной постоянной называется величина, определяемая полной энергией, кото­рая падает в 1 с на площадку 1 м², расположенную перпен­дикулярно солнечным лучам вне земной атмосферы на сред­нем расстоянии Земли от Солнца.

Для измерения солнечной постоянной на высокогорных станциях определяют количество теплоты, которое получает вода, налитая в специальные сосуды, от зачерненного метал­лического диска, нагреваемого солнечными лучами. В ре­зультате тщательных измерений, выполненных с учетом по­глощения видимого, инфракрасного и ультрафиолетового из­лучения в земной атмосфере, нашли, что солнечная посто­янная равна 1400 Вт/м² (более точное значение несколько меньше).

1.4 Химический состав солнца.

Даже в прошлом веке некоторые ученые считали, что мы никогда не узнаем, из чего состоит Солнце. Однако применение спектрального ана­лиза к исследованию Солнца опровергло такое предположе­ние. Спектр Солнца — это непрерывный спектр, пе­ресеченный множеством узких темных линий поглощения (называемых фраунгоферовыми линиями, по имени немецкого оптика Й. Фраунгофера (1787—1826), впервые наблюдавшего и зарисовавшего их в 1814 г.). Отождествление линий в спектре Солнца с линиями в спектрах химических элементов, изучаемых в лабораторных условиях, позволяет определить состав атмосферы Солнца. На Солнце обнаружено более 70 химических элементов. Ни­каких «неземных* элементов Солнце не содержит. Самые распространенные элементы на Солнце — водород (около 70% всей массы Солнца) и гелий (более 28%). Гелий («солнечный газ») был впервые открыт на Солнце и только почти через 30 лет — на Земле.

2. Строение атмосферы солнца.

2.1. Фотосфера

Фотосферу удобно рассматривать как внешний, поверхностный слой Солнца, видимый в белом цвете. Это­му слою можно приписать температу­ру 6700 К.

Слой этот по сравнению с другими довольно тонкий даже по нашим зем­ным меркам, он простирается при­мерно на 500 километров, сливаясь, с одной стороны, с зоной конвекции, а с другой — с хромосферой. Порази­тельной особенностью фотосферы является так называемая грануляция, о которой мы уже упоминали чуть выше. Гранулы — это многоугольники на поверхности фотосферы, пересе­ченные узкими темными прожилками. Размеры гранул порядка тысячи кило­метров, живут они несколько минут, сменяясь потом другими гранулами. Именно поэтому и возникло довольно удачное сравнение с кипящей рисовой кашей.

Уже чисто интуитивно напрашивает­ся ответ на вопрос о природе подобных образований. Если каша кипит, то мы должны иметь дело с конвек­цией.

И действительно, если мы начнем путешествие вместе с квантами излу­чения из центральных районов Солнца к его поверхности, то сначала ни кван­ты, ни воображаемый путешественник не будет испытывать заметных труд­ностей. Температуры там высоки, не­прозрачность мала, и кванты без тру­да «просачиваются», диффундируют к поверхности.

С понижением температуры начи­нается рекомбинация электронов и ядер атомов в ионы, которые могут уже взаимодействовать с фотонами, в частности, поглощать их. Ясно, что непрозрачность при этом сильно воз­растает.

Однако звезда должна «сбрасы­вать» энергию, выделяющуюся в ее недрах, если бы этого не было, она просто бы взорвалась. И вот здесь в игру вступает другой, уже известный нам механизм переноса энергии — конвекция, когда горячие элементы всплывают и отдают свое избыточное тепло окружающей среде, подогре­вают ее. Ну а вещество, которое опускается при конвективном пере­мешивании, холоднее окружающей среды, почему и кажется (при тех температурах, с которыми мы имеем дело) более темным. Поэтому можно считать, что разделяющие гранулы темные полосы — участки поверхно­сти фотосферы.

Конвективная зона на Солнце начи­нается выше уровня, где значение радиуса достигает 0,85 полного радиу­са Солнца. Здесь эффективность кон­векции очень велика, она переносит почти весь поток солнечной энергии, хотя сама эта зона содержит все­го около двух процентов массы Солнца.

Итак, грануляция фотосферы — типичное конвективное движение. Скорость этого движения около 300 метров в секунду, разница в температурах между светлыми и темными участками примерно 300 К.

В конвективной зоне происходит еще один удивительный процесс, имеющий большое значение не только для фотосферы, по и для хромо­сферы, и для короны Солнца. Что же это такое?

Еще раз вернемся к явлениям кон­векции и грануляции. На первый взгляд может показаться, что и тот, и другой процессы должны быть совер­шенно хаотическими. Образование каждой ячейки, так же как и в кипя­щей рисовой каше, должно происхо­дить случайно. Оказалось, однако, что это не так. В 1960 году было обнаружено, что вся поверхность в не­которых участках слоя, расположен­ного над верхней границей конвек­тивной зоны, поднимается и опускается относительно некоторого среднего положения, смещаясь при этом на высоту примерно 25 километров. Причем горизонтальный размер области, которая поднимается и опускается, достигает 50 тысяч кило­метров!

Долгое время это явление не находило объяснения. В последние годы картина все-таки прояснилась. Оказалось, что Солнце, вернее — его кон­вективная зона, работает как гигантский орган, генерируя акустические волны. Этот факт имеет огромное значение не только потому, что в руках астрофизиков появился новый метод изучения и фотосферы и конвектив­ной зоны Солнца. «Пятиминутные» колебания переносят энергию в верх­ние слои атмосферы Солнца, опреде­ляя во многом происходящие в них процессы.

На Солнце имеются «дефекты» - пятна, по­жалуй, самые легкие для наблюде­ния объекты из всех явлений, связан­ных с нашим светилом. О них очень много известно, но, тем не менее, специалисты считают, что до сих пор мы не можем понять два основных факта, прямо касающихся пятен: по­чему пятна темные и почему они вообще существуют. Ответ на первый вопрос может показаться очевидным, поскольку разгадку может дать лю­бой человек, мало-мальски знакомый с физикой.

«Разумеется,— ответит он,— пятна темные, так как они холодные». Этот ответ будет абсолютно правильным, пятна холоднее окружающей фото­сферы на 1500—2000 К. Но почему они холодные?

Ясно, что тем или иным образом де­ло здесь связано с магнитными поля­ми. Вообще говоря, магнитные сило­вые линии в сравнительно слабых полях как бы «вморожены» в вещест­во и следуют за ним при всех его движениях. Это

понятно, так как превысоких температурах фотосферы мы имеем хорошую проводимость ве­щества. Но в области пятен магнитные поля в тысячи раз сильнее, чем среднее магнитное поле Солнца, и поэтому ряд исследователей считает, что сильные магнитные поля в области пятна подавляют конвективные дви­жения, вещество как бы приклеива­ется к магнитным силовым линиям, и это тормозит восходящие и нисходя­щие потоки вещества.

Однако подобное объяснение стал­кивается с целым рядом трудно­стей. Отнюдь не все специалисты разделяют эту точку зрения, и проб­лему понижения температуры фото­сферы в области пятен никоим об­разом нельзя считать полностью решенной.

Пятна редко появляются в одиноч­ку, обычно возникает сразу группа пятен. Иногда в области пятен можно наблюдать магнитное поле одной полярности, иногда группы пятен би­полярны. Интересно, что пятна имеют небольшие собственные движения на диске Солнца.

Появлению пятен в активной обла­сти предшествует рождение факе­ла — более яркой области фотосфе­ры. Затем уже в районе факела мож­но увидеть темные поры. Разрастаясь, они сливаются друг с другом в пятно. Диаметр пятна составляет 10—15 ты­сяч километров, но, как мы уже гово­рили, бывают и более крупные пятна. Пятна, по всей видимости, вращают­ся быстрее, чем окружающий их газ.

Очень интересны результаты ана­лиза поведения пятен за историческое время. Этот анализ показал, что, начи­ная с 1645 по 1715 год, то есть в тече­ние 70-летнего промежутка времени, циклы солнечной активности практи­чески исчезли. С 1672 по 1704 год в северном полушарии Солнца пятен не было видно совсем! Этот период времени был назван маундеровским минимумом.

Удивительно, что дифференциаль­ное вращение поверхностных слоев Солнца в течение нескольких лет пе­ред маундеровским минимумом было в три раза больше обычного. Вдоба­вок этот период времени (минимум) совпал с так называемым «малым лед­никовым периодом» — чрезвычайно холодной погодой в северном полу­шарии. Внутренняя связь всех этих явлений не представляется очевид­ной, но ясно лишь одно — сюрпри­зы и загадки астрофизики находят­ся не только в глубинах Вселен­ной, но и прямо перед нашими гла­зами.

Явления, связанные с пятнами на Солнце, не ограничиваются одной лишь фотосферой. Так, например, «плюмажи» интенсивного излучения, имеющие форму замкнутых петель, уходят в корону. Но о короне позже.

А сейчас мы поговорим о следующем за фотосферой слое Солнца — хро­мосфере.

2.2. Хромосфера

Больше всего солнечная активность проявляется в хромосфере — сфере цвета, имеющей красноватый оттенок, хорошо видный в момент, непосред­ственно предшествующий полному покрытию Солнца Луной. Именно в хромосфере разыгрываются наибо­лее впечатляющие и поражающие взор человека процессы. И хотя, сле­дуя традиции изложения, следовало бы сначала поговорить о структуре хромосферы, давайте все-таки по­смотрим на самое интересное явление, на Солнце — протуберанцы. Они могут принимать разнообразнейшие формы, а поведение их нередко совер­шенно непредсказуемо, словно пове­дение капризной женщины.

Протуберанцы во многом напоми­нают порождения Океана в романе С. Лема «Солярис». Есть спокойные, долгоживущие протуберанцы, пла­вающие над Солнцем, словно облака. Эти облака имеют форму занавесок, частоколов, воронок, спокойных во­локон. Такие протуберанцы способны существовать месяцами. Правда, они могут изменять свою форму после вспышек на Солнце.

Короткоживущие протуберанцы связаны с вспышками па Солнце и с пятнами. Такие протуберанцы пред­ставляют собой веерообразные вы­бросы, где вещество движется со ско­ростью до двух тысяч километров в секунду. Нередко после вспышек и выбросов возникают протуберанцы, имеющие вид красивых, сложных дуг, замкнутых петель, дождя, а протубе­ранцы, примыкающие к солнечным пятнам, похожим на волокна. Структура волокна изменчива, но сами протуберанцы живут довольно долго, в течение нескольких дней. Очень часто вещество вытекает из протуберанца и по изящной дуге втекает в солнечное пятно.

Ясно, что протуберанцы, как одно из проявлений активности Солнца, тесно связаны с магнитными полями. Их плотность существенно выше плот­ности окружающего вещества, и по­этому они в принципе не должны были бы существовать столь длитель­ное время.

Пусть в хромосфере образовалась магнитная структура типа «примятой арки», Такие вещи могут появляться в активных областях на границе разде­ла полярности поля. Суть процесса в том, что на краях «арки» газ нагрева­ется сильнее, чем в центре. Уменьше­ние нагрева на вершине приводит к тому, что газ охлаждается, сваливается в яму магнитного поля и там уплот­няется. Это и есть зародыш протубе­ранца. Он непрерывно растет по мере добавления к нему все новых и новых порций газа, а магнитные линии проги­баются под его тяжестью, но, тем не менее, не дают ему возможности упасть обратно в хромосферу.

Такой механизм может за один день обеспечить появление над хромосфе­рой довольно солидного протуберан­ца. Но не только структура поля типа «примятой арки» может обеспечить устойчивость протуберанца. К приме­ру, горизонтальные участки магнитно­го поля удерживают протуберанцы типа спокойных волокон.

Мы видим, что практически все про­явления солнечной активности, будь то пятна, протуберанцы или вспышки, так или иначе связаны с магнитными полями на Солнце.

Феерическое зрелище протуберанцев не может оставить равнодушным того, кто хоть раз наблюдал это. Но наиболее мощным и сложным проявлением солнечной активности являются вспышки. Они характеризу­ются удивительным многообразием физических процессов. Здесь мы можем видеть и ядерные реакции и накопление огромного количества энергии с чрезвычайно быстрым последующим ее выделением. Доста­точно сказать, что энергия вспышек в некоторых случаях эквивалентна взрыву сотен миллионов водородных бомб! Но давайте сейчас все-таки посмотрим, что представляет собой сама хромосфера — арена, на кото­рой разыгрываются эти бурные события.

Хромосфера — область между фотосферой и короной. Но сразу же следует сказать, что выражена она несколько нечетко. Эта нечеткость проявляется особенно наглядно в верхней хромосфере, которая до­вольно плавно, без видимых границ переходит в солнечную корону.

Если знать неспециалисту «прово­кационный» вопрос, чья температура выше — фотосферы или хромосфе­ры, наверное, ответ будет однозна­чен: фотосферы. Но этот ответ, хо­тя и построен на правильных общих предположениях, неверен. Оказыва­ется, что над поверхностью фотосфе­ры до высоты сто километров темпе­ратура возрастает до 20 тысяч К, то есть на 1 К на каждые 5 метров! И чем выше, тем больше становится температура, на высоте 5 тысяч кило­метров она достигает уже миллиона градусов. Однако эти высоты свя­заны с короной, и мы сейчас спустим­ся чуть пониже.

Естественно, возникает вопрос об источнике нагрева хромосферы и короны. Ведь действительно кажется, по меньшей мере, странным, что с удалением от центра Солнца, где расположены основные источники энергии, температура его внешних слоев начинает увеличиваться. Но против наблюдательных данных, как говорится, не пойдешь, и факт по­вышения температуры нужно было объяснять.

Объяснение оказалось далеко не тривиальным. В хромосферу и корону накачивают энергию, необходимую для нагрева... акустические волны. Именно голос Солнца, о котором уже говорилось выше, и греет верхние слои Солнца. Не правда ли, несколько неожиданный вывод? Но это именно так. А, кроме того, корона возвра­щает часть полученной ею энергии обратно в хромосферу, так что источ­ники ее нагрева сегодня известны.

Одно из самых интересных и кра­сивых явлений в хромосфере — спикулы. Они наблюдались еще патером Секки, который сравнивал их с горящей прерией. На самом деле спикулы — это струи вещества, поднима­ющиеся вверх со скоростями 20—30 километров в секунду до вы­сот более 6 тысяч километров. Други­ми словами, спикулы уходят в область солнечной короны.

"Наблюдаемый лес спикул - постоянная особенность хромосферы. Отдельные спикулы геометрически тонки — толщина многих из них мень­ше 500 километров. Конечно, поня­тие «тонкий» совершенно различно для Солнца и Земли. Мы говорим о тонких спикулах в атмосфере Солнца, но представьте себе столб раскален­ной плазмы с диаметром основания, равным расстоянию от Москвы до Ле­нинграда, а высотой с половину ра­диуса земного шара.

Некоторые ученые считают, что в каждый момент времени на Солнце имеется около полумиллиона спикул. Отдельные скопления спикул были на­званы «дикобразами».

Спикулы генетически связаны с бо­лее глубокими, чем фотосферные гранулы, элементами конвекции. Это так называемая супергрануляция, раз­меры элементов которой достигают 3 тысяч километров. Это явление бы­ло открыто сравнительно недавно.

Элементы супергрануляции живут уже не несколько минут, а сутки. Эле­менты супергрануляции, вернее — связанные с ними магнитные поля, воздействуют на хромосферу, ини­циируя в ней такие сложные струк­туры, как, в частности, спикулы. Си­стема спикул, в свою очередь, обра­зует в хромосфере, называемую хромосферной сеткой.

Поразительные явления, возника­ющие в хромосфере, еще таят в себе немало загадок. Но, пожалуй, самым масштабным и самым сложным из всех процессов на Солнце являются все-таки солнечные вспышки, разго­вор о которых мы уже начинали.

Сегодня вспышки интересуют не только астрономов-наблюдателей, но и геофизиков и космонавтов. Это и не­удивительно, поскольку вряд ли ка­кое-либо другое явление на Солнце оказывает столь сильное влияние на Землю, как солнечные вспышки.

В настоящее время десятки стан­ций, расположенных по всей Земле, непрерывно ведут службу Солнца (патрулирование), измеряют число, положение, площадь вспышек. По ин­тенсивности вспышки оцениваются по трехбалльной системе в зависимо­сти от их яркости. Самая яркая вспыш­ка и имеет балл 3.

В связи с этим я хочу рассказать забавную историю, связанную с нача­лом патрулирования Солнца. Дело это было новое и нудное, поскольку, как говорится, нужно просто-напросто ждать у моря погоды, ждать вспышки. Администрация одной обсерватории решила вопрос с зарплатой наблюда­телей просто и «мудро». Она платила за вспышку в 1 балл пять монет, за вспышку в два балла 10 монет, ну а за вспышку в три балла 15 монет. Нужно ли говорить о том, что данные этой обсерватории отличались огромным количеством сильных вспышек!

Связь вспышек с магнитными поля­ми активных областей Солнца сейчас точно установлена. Посмотрим, что же такое активные области.

На Солнце существуют так назы­ваемые пояса активности, располо­женные к северу и югу от экватора. Именно в этих поясах наблюдаются сильные магнитные поля, которые на­растают и распадаются за время от суток до месяцев. В тех местах, где происходит нарастание напряженности магнитного поля, и происходят, такие явления, как пятна, вспышки и факелы. Области проявление вариа­ций солнечного магнетизма называ­ются активными областям» Размеры их колеблются от десяти тысяч до со­тен тысяч километров. Кроме пятен и вспышек, активные области замечательны тем, что они излучают рент­геновские и ультрафиолетовые фото­ны. Мало того, над активными обла­стями иногда исчезает верхняя хро­мосфера!

Структура активной области полно­стью определяется совокупностью магнитных полей в ней. Но что можно сказать о самих полях? Почему проис­ходят такие сильные изменения в маг­нитных свойствах Солнца?

На Солнце мы имеем дело с ве­ществом, представляющим собой плазму — хороший проводник. Дви­жение же проводника в магнитном поле всегда приводит к появлению электрического тока.

Совершенно ясно, что токи эти, в свою очередь, вызывают изменение поля. Ну а поскольку, как мы знаем, на Солнце наблюдается весьма сложная картина движений плазмы—здесь и грануляция, и супергрануляция, диф­ференциальное вращение и многое другое, она и приводит к сильной изменчивости магнитных полей, наи­более ярко проявляющихся в поясах активности.

Магнитные поля на Солнце не пре­доставлены самим себе. Они тесно взаимодействуют с проводящим ве­ществом, и в этом суть дела. При высокой проводимости поле «вмора­живается» в плазму, магнитный поток остается постоянным, двигаясь вместе с плазмой. Для этого, конечно, нужно, чтобы плотность плазмы была до­статочно высока. Так и случается в конвективной зоне, откуда магнитные поля как бы всплывают вместе с ве­ществом к фотосфере. Далее, уже в атмосфере Солнца, и разыгрываются все процессы, связанные с анниги­ляцией, перезамыканием полей раз­личной полярности.

Посмотрим теперь, что происходит на Солнце во время вспышки. Задол­го до самой вспышки, в течение не­скольких часов или даже суток, в активной области, в ее магнитных по­лях запасается избыточная энергия. Происходят процессы, внешне ана­логичные закручиванию резинки в «двигателе» игрушечного самолета. Ситуации здесь действительно гео­метрически похожи — такие закру­ченные структуры нередко можно наблюдать в атмосфере Солнца, в районе областей сильного магнитного поля. В закрученных полях должны возникать токи, так как в них меняет­ся направление поля.

К тому же может случиться, что всплывшее поле имеет другую поляр­ность, чем-то, которое уже было на этом месте. Здесь тоже, разумеется, возникают токи. Именно таким обра­зом и запасается энергия перед вспышкой.

Сегодня принято считать, что глав­ная причина появления вспышки ле­жит в очень быстрой перестройке магнитных полей, их перезамыкании. В области перезамыкания выделяется около половины общей магнитной энергии. Этого вполне хватает, чтобы обеспечить вспышку требуемой энер­гии и выбросить в корону нагретую плазму. Вообще говоря, чудовищная энергия магнитных полей высвобож­дается в виде взрыва, но этот взрыв длится иногда несколько минут, а то и сутки.

Значительная часть энергии идет на ускорение электронов, скорость дви­жения которых достигает половины скорости света. Движение таких электронов в магнитном поле и окру­жающем газе вызывает радиоизлуче­ние и жесткое рентгеновское излуче­ние. Эффекты, вызываемые вспыш­ками на Солнце, столь сильны, что они проявляются даже на нашей планете. Так, во время вспышек нарушается радиосвязь, или, наоборот, становится возможным прием удаленных телепередатчиков, или вдруг начинает приходить радиоизлучение от дале­ких гроз. Все эти вещи имеют не только научное, во и практическое значение, так как от этих эффектов, с одной стороны, зависит радиосвязь на Земле, а с другой стороны — кос­монавты в космосе практически ни­чем не защищены от жесткого излу­чения, сопровождающего вспышки.

Советский ученый А. Чижевский провел огромную работу, пытаясь установить зависимость между сол­нечной активностью и частотой раз­личных эпидемий на Земле. Он об­наружил удивительные закономер­ности. Вспышки различных болезней очень точно «отслеживают» измене­ния в активности Солнца.

Труды Чижевского не сразу получи­ли признание, хотя и до него ученые замечали, что активность Солнца свя­зана с различными явлениями на Зем­ле. Свою замечательную книгу «Зем­ное эхо солнечных бурь» он написал на французском языке и впервые из­дал в Париже. Интересно, что одним из первых смелые идеи Чижевского оценил К. Циолковский.

Следует сказать о том, что Чижев­ский не считал солнечную активность прямой причиной вспышек эпидемий и заболеваний. Он полагал, что дея­тельность Солнца «лишь способст­вует» развитию болезней на Земле.

Одна из глав его книги называется очень образно: «Спазмы Земли в объятиях Солнца». В этой главе он приводит перечень явлений в органи­ческом мире Земли, связанных с из­менениями в солнечной активности.

Интересно, что еще В. Гершель от­метил в 1801 году зависимость урожая зерновых от числа солнечных пятен. Поскольку хлеб все-таки вещь более нужная, чем вино, то лишь в 1878 году удалось выяснить, что количество и качество производимого в Германии вина тоже таинственным образом связано с пятнами на Солнце.

Да что там вино! Чижевскому уда­лось установить, что от активности Солнца зависит частота несчастных случаев, преступлений, внезапных смертей, эпизоотии и падеж скота, и целый ряд других явлений: уровень озер, грунтовых вод сток рек, толщина донных отложений ила, количест­во льда в полярных морях, повторяе­мость засух, ураганов, ливней, годо­вые температуры.

Удалось обнаружить 27-дневный цикл погоды. Но ведь период враще­ния Солнца вокруг собственной оси также равен примерно 27 дням.

Многие считают, что активность Солнца и, в частности, хромосферные вспышки оказывают прямое воздейст­вие на погоду. Но у этой идеи есть и свои противники.

Да что там погода! Высказываются мысли о том, что с солнечной актив­ностью связаны изменения скорости суточного вращения Земли! А ведь эти изменения могут вызывать такое грозное явление природы, как земле­трясения. Кстати, от вращения плане­ты зависят и погода и климат.

Чижевского можно с полным пра­вом считать первым человеком, кото­рый перекинул мост между Солнцем и Землей. Его идеи оказались настоль­ко плодотворными, что сейчас возни­кает новая отрасль науки — гелиобио­логия.

Многие десятки обсерваторий все­го мира осуществляют круглосуточ­ный контроль за Солнцем. Кроме того, различная научная аппаратура для исследования Солнца запускается на шарах, зондах, самолетах, ракетах и спутниках. Радиотелескопы слушают радиоголос Солнца. Долгоживущие орбитальные станции типа «Салют», космические корабли «Беги» и «Вояд­жеры» имеют на борту приборы, дав­шие неоценимую информацию о межпланетном пространстве, плазме, солнечном магнитном поле, ударных волнах и т. д.

2.3. Корона

Корона устроена существенно проще хромосферы и фо­тосферы. Разумеется, это не означает, что мы знаем о ней больше, чем о нижних слоях. И все-таки ее жизнь не отягчена такими бурными событиями, как жизнь хромосферы и фотосферы, хотя, конечно, отголоски различных катаклизмов доходят и до короны.

Солнечную корону видел каждый, кому посчастливилось наблюдать пол­ное солнечное затмение.

Корона, особенно ярка, вблизи Солн­ца, а длинные лучи простираются на большие расстояния. Форма короны заметно меняется в зависимости от уровня солнечной активности. В мини­муме корона симметрична, а в мак­симуме над активными областями наблюдаются особенно интенсивные лучи.

Характер­ной особенностью короны является ее чрезвычайно высокая (по сравнению с фотосферой) температура, превы­шающая миллионы градусов. По­скольку горячая корона представляет собой хорошо проводящую плазму, то отчетливо наблюдаемая в ней во­локнистая структура как бы отслежи­вает «магнитные силовые линии и тем самым показывает» астрономам струк­туру магнитного поля Солнца. Кстати говоря, с высокой температурой ко­роны связана одна поучительная исто­рия.

Уже давно в спектре короны на­блюдались сильные эмиссионные ли­нии, длины волн которых были точно известны более пятидесяти лет назад. Но в среде астрономов и спектроско­пистов слишком сильно было преду­беждение о невозможности высокой температуры короны. Поэтому переби­ралось огромное количество «кандида­тов» в качестве источников возбужде­ния этих линий, но все было тщетно.

Эти линии приписали неизвестному элементу «коронию». Затем линии «корония» открыли при исследовании спектров повторной новой Змеенос­ца. Это случилось в 1933 году.

Заведомо было ясно, что уж во вре­мя вспышек новой температуры должны быть достаточно высоки. Но только шесть лет спустя удалось уста­новить, что неизвестные линии в коро­не принадлежат не «коронию», а обычным земным элементам, в част­ности железу, но только атомы желе­за находятся в очень высокой степе­ни ионизации: электронные оболочки атома просто «ободраны». Ну а по­скольку такое возможно лишь при очень высоких температурах, стало ясно, что корона очень сильно нагре­та. В состав короны входят полностью ионизированные водород и гелий, уг­лерод, азот и кислород, ионизирован­ные вплоть до электронов самой глу­бокой оболочки, и другие элементы с различной степенью ионизации.

На этом примере видно, как ради­кально изменялись представления о Солнце за очень короткий промежу­ток времени.

Не менее серьезные изменения произошли и в наших знаниях о меж­планетной среде. Сегодня мы уже знаем, что это не пустота, земля бук­вально плавает в верхней части коро­ны Солнца, и она обдувается потоком частиц — солнечным ветром.

Явление это, как нередко бывает в науке, предсказано было теоретиче­ски, «на кончике пера», в 1958 году, совсем недавно. Интересно, что толч­ком послужил анализ поведения ко­мет.

Давно считалось, что солнечное из­лучение влияет на форму и давление вещества в хвостах комет, но только в начале 50-х годов нашего столетия было строго показано, что как иониза­ция, так и направленное наружу уско­рение материала в хвостах комет на­много больше, чем, если бы это было вызвано одним световым давлением. Кроме того, хвосты комет явно реаги­ровали на солнечную активность: ускорение движения вещества увели­чивалось в годы повышенной солнеч­ной активности.

Все встало на свои места, когда со­ветская станция «Луна-2» обнаружила в межпланетном пространстве потоки плазмы, которые с довольно большими скоростями двигались от Солнца. Потоки эти состоят из протонов, электронов, более тяжелых ионов, и в зависимости от солнечной активности они имеют различную скорость — от 200 до 1000 километров в секунду. Таким образом, оказалось, что из на­шей звезды, из ее короны происхо­дит непрерывное истечение вещест­ва.

Связь солнечного ветра со струк­турой короны обнаружилась доволь­но быстро, и здесь ученым пришлось обратить особое внимание на обшир­ные области в короне, практиче­ски не дающие рентгеновского излу­чения. Области эти получили назва­ние корональных дыр. Им присущи интересные особенности. Во-первых, плотность короны над дырами при­мерно в три раза ниже, чем для сред­него спокойного Солнца. Во-вторых, температура короны над ними замет­но ниже, она составляет «всего» мил­лион градусов, тогда как над спокой­ными нормальными областями приближается к двум миллионам граду­сов.

Интересно, что в фотосфере и ниж­ней хромосфере дыры проявляются мало, а чаще всего вообще не прояв­ляются. Ни грануляция, ни супергра­нуляция, по всей, видимости, никак с ними не связаны, приток механиче­ской энергии, проходящий через фо­тосферу вверх (акустические волны), вероятно, один и тот же внутри и вне дыр. Но тогда непонятно, на что же расходуется избыток энергии. Ведь температура и плотность в корональных дырах поменьше, чем в окружа­ющих областях, а это означает мень­шие потери на излучение (именно поэтому дыры и выглядят темными).

Вопрос этот не простой, и ответ на него был найден не сразу. Лишь дан­ные, полученные в последнее время, самым решительным образом проде­монстрировали тот факт, что таинст­венный избыток энергии идет на со­здание и ускорение солнечного ветра, который истекает главным образом из областей, где расположены корональные дыры.

Самые крупные дыры расположены у полюсов Солнца. Эти дыры живут особенно долго: космический ко­рабль «Скайлэб» наблюдал полярную дыру в течение восьми месяцев. Раз­меры этих дыр позволяют предполо­жить, что из полярных областей Солн­ца исходит солнечный ветер огром­ной силы. По сравнению с ним солнеч­ный ветер, наблюдающийся в около­земном пространстве, показался бы совсем слабым.

Чтобы представить себе масштабы этого явления, заметим, что солнеч­ный ветер уносит ежесекундно около миллиона тонн вещества! Солнечный ветер оказывает сильное воздействие на нашу планету, вызывая, например, полярные сияния. Давайте посмотрим немного подробнее, как взаимодейст­вуют потоки солнечной плазмы с Землей, вернее, не с твердым телом пла­неты, а с самыми внешними ее обо­лочками.

Итак, в течение многих миллиардов лет потоки солнечной плазмы атакуют Землю. Первым защитным бастио­ном здесь является магнитное поле Земли. Именно оно не дает частицам солнечного ветра возможность напря­мую бомбардировать Землю. Под воздействием потока плазмы геомаг­нитное поле «поджимается» ближе к дневной поверхности Земли, а сол­нечный ветер начинает обтекать маг­нитное препятствие, встретившееся на его пути. Причем, вполне естествен­но, напряженность геомагнитного поля при такой деформации возрас­тает.

Все эти события разыгрываются в некой довольно узкой зоне, располо­женной от нас на расстоянии 10—12 земных радиусов. А во время сильных магнитных бурь граница маг­нитосферы сильно приближается к нам, и геомагнитное поле поджато до 4—6 земных радиусов.

Однако некоторые наиболее энер­гичные частицы могут прорываться через магнитосферные щели-участки, где поле очень слабое. Эти частицы ответственны за разрушение ионосферы Земли, и, следовательно, за все те нарушения радиосвязи, о ко­торых мы говорили. Около магнитных полюсов силовые линии геомагнитно­го поля расположены ближе к поверх­ности Земли. Заряженные частицы солнечного ветра, двигаясь вдоль маг­нитных силовых линий, проникают в полярных районах более глубоко в ат­мосферу и, взаимодействуя там с ато­мами и молекулами, передают им часть своей энергии. В верхней атмо­сфере возбуждается таким путем све­чение, и мы можем наблюдать одно из самых красивых явлений приро­ды — полярные сияния.

Все явления, о которых мы сейчас говорили, тесно связаны с магнитны­ми полями Солнца. Природа вспышек, протуберанцев, солнечных пятен ста­нет ясной лишь тогда, когда до конца будет понят механизм, приводящий к возникновению магнитных полей на Солнце. Сейчас общепринятой теории всех этих явлений нет. Именно поэто­му мы не понимаем, в частности, чем обеспечена устойчивость солнеч­ных пятен, как происходит нагрев ко­роны и т. д.

Но чувство неудовлетворенности от, в общем-то, большого числа нерешенных загадок, которые ставит нам Солнце, отчасти смягчается тем об­стоятельством, что все эти нерешен­ные вопросы мы не в состоянии даже поставить по отношению к другим солнцам — далеким звездам. Исследование Солнца дает нам ключ к по­ниманию множества процессов, про­ходящих в дальнем космосе, и, не будь Солнца, мы вынуждены бы­ли бы ограничиваться лишь догад­ками.

3. Внутренние строение солнца.

Наше Солнце — это огромный светящийся газовый шар, внутри которого протекают сложные процессы и в результате непрерывно выделяется энергия. Внутренний объём Солнца можно разделить на несколько обла­стей; вещество в них отличается по своим свойствам, и энергия распро­страняется посредством разных фи­зических механизмов. Познакомим­ся с ними, начиная с самого центра.

В центральной части Солнца на­ходится источник его энергии, или, говоря образным языком, та «печка», которая нагревает его и не даёт ему остыть. Эта область называется ядром. Под тяжестью внешних слоев вещество внутри Солнца сжато, причем, чем глубже, тем сильнее. Плот­ность его увеличивается к центру вместе с ростом давления и темпера­туры. В ядре, где температура дости­гает 15 млн. Кельвинов, происходит выделение энергии.

Эта энергия выделяется в результа­те слияния атомов лёгких химических элементов в атомы более тяжёлых. В недрах Солнца из четырёх атомов во­дорода образуется один атом гелия. Именно эту страшную энергию люди научились освобождать при взрыве водородной бомбы. Есть надежда, что в недалёком будущем человек сможет научиться использовать её и в мир­ных целях.

Ядро имеет радиус не более чет­верти общего радиуса Солнца. Одна­ко в его объёме сосредоточена поло­вина солнечной массы и выделяется практически вся энергия, которая поддерживает свечение Солнца.

Но энергия горячего ядра должна как-то выходить наружу, к поверхно­сти Солнца. Существуют различные способы передачи энергии в зависи­мости от физических условий среды, а именно: лучистый перенос конвек­ция и теплопроводность. Теплопро­водность не играет большой роли в энергетических процессах на Солнце и звёздах, тогда как лучистый и кон­вективный переносы очень важны.

Сразу вокруг ядра начинается зо­на лучистой передачи энергии, где она распространяется через поглоще­ние и излучение веществом порций света — квантов.

Плотность, температура и давле­ние уменьшаются по мере удаления от ядра, и в этом же направлении идет поток энергии. В целом процесс этот крайне медленный. Чтобы кван­там добраться от центра Солнца до фотосферы, необходимы многие ты­сячи лет: ведь, переизлучаясь, кванты всё время меняют направление, поч­ти столь же часто двигаясь назад, как и вперёд. Но когда они в конце кон­цов выберутся наружу, это будут уже совсем другие кванты. Что же с ними произошло?

В центре Солнца рождаются гам­ма-кванты. Их энергия в миллионы раз больше, чем энергия квантов ви­димого света, а длина волны очень мала. По дороге кванты претерпева­ют удивительные превращения. От­дельный квант сначала поглощается каким-нибудь атомом, но тут же сно­ва переизлучается; чаще всего при этом возникает не один прежний квант, а два или даже несколько. По закону сохранения энергии их общая энергия сохраняется, а потому энер­гия каждого из них уменьшается. Так возникают кванты всё меньших и меньших энергий. Мощные гамма-кванты как бы дробятся на менее энергичные кванты — сначала рент­геновских, потом ультрафиолетовых и наконец видимых и инфракрасных лучей. В итоге наибольшее количест­во энергии Солнце излучает в види­мом свете, и не случайно наши глаза чувствительны именно к нему.

Как мы уже говорили, кванту тре­буется очень много времени, чтобы просочиться через плотное солнеч­ное вещество наружу. Так что если бы «печка» внутри Солнца вдруг погасла, то мы узнали бы об этом только миллионы лет спустя.

На своём пути через внутренние солнечные слои поток энергии встре­чает такую область, где непрозрач­ность газа сильно возрастает. Это конвективная зона Солнца. Здесь энергия передаётся уже не излучени­ем, а конвекцией.

Что такое конвекция? Когда жид­кость кипит, она перемешивается. Так же может вести себя и газ. В жар­кий день, когда земля нагрета лучами

Солнца, на фоне удалённых предме­тов хорошо заметны поднимающие­ся струйки горячего воздуха. Их лег­ко наблюдать и над пламенем газовой горелки, и над раскалённой конфор­кой плиты. То же самое происходит и на Солнце в области конвекции. Ог­ромные потоки горячего газа подни­маются вверх, где отдают своё тепло окружающей среде, а охлажденный солнечный газ опускается вниз. Похо­же, что солнечное вещество кипит и перемешивается, как вязкая рисовая каша на огне.

Конвективная зона начинается примерно на расстоянии 0,7 радиуса от центра и простирается практиче­ски до самой видимой поверхности Солнца (фотосферы), где перенос основного потока энергии вновь ста­новится лучистым. Однако по инерции сюда всё же проникают горячие потоки из более глубоких, конвективных слоев. Хорошо известная наблюдателям картина грануляции на поверхности Солнца является видимым проявлением конвекции.

4. Источники энергии солнца.

Почему Солнце светит и не остыва­ет уже миллиарды лет? Какое «топ­ливо» даёт ему энергию?¹ Ответы на эти вопросы учёные искали веками, и только в начале XX в. было найде­но правильное решение. Теперь из­вестно, что Солнце, как и другие звёзды, светит благодаря протекаю­щим в его недрах термоядерным ре­акциям. Что же это за реакции?

Если ядра атомов лёгких элемен­тов сольются в ядро атома более тя­жёлого элемента, то масса нового ядра окажется меньше, чем суммар­ная масса тех ядер, из которых оно образовалось. Остаток массы пре­вращается в энергию, которую уно­сят частицы, освободившиеся в хо­де реакции. Эта энергия почти полностью переходит в тепло. Такая реакция синтеза атомных ядер мо­жет происходить только при очень высоком давлении и температуре свыше 10 млн. градусов. Поэтому она и называется термоядерной.

Основное вещество, составляю­щее Солнце, водород, на его долю приходится около 71% всей массы светила. Почти 27% принад­лежит гелию, а остальные 2% — бо­лее тяжёлым элементам, таким, как углерод, азот, кислород и металлы. Главным «топливом» на Солнце слу­жит именно водород. Из четырёх атомов водорода в результате цепочки превращений образуется один атом гелия. А из каждого грам­ма водорода, участвующего в реак­ции, выделяется 6-10" Дж энер­гии! На Земле такого количества энергии хватило бы для того, чтобы нагреть от температуры 0° С до точ­ки кипения 1000 м³ воды!

Рассмотрим механизм термо­ядерной реакции превращения водо­рода в гелий, которая, по-видимому, наиболее важна для большинства звёзд. Называется она протон-про­тонной, так как начинается с тесно­го сближения двух ядер атомов во­дорода — протонов.

Протоны заряжены положитель­но, поэтому взаимно отталкиваются, причём, по закону Кулона, сила это­го отталкивания обратно пропорцио­нальна квадрату расстояния и при тесных сближениях должна стреми­тельно возрастать. Однако при очень высоких температуре и давлении скорости теплового движения час­тиц столь велики, а частицам так тес­но, что наиболее быстрые из них всё же сближаются друг с другом и ока­зываются в сфере влияния ядерных сил. В результате может произойти цепочка превращений, которая за­вершится возникновением нового ядра, состоящего из двух протонов и двух нейтронов, — ядра гелия.

Далеко не каждое столкновение двух протонов приводит к ядерной реакции. В течение миллиардов лет протон может постоянно сталки­ваться с другими протонами, так и не дождавшись ядерного превра­щения. Но если в момент тесного сближения двух протонов произой­дет ещё и другое маловероятное для ядра событие — распад протона на нейтрон, позитрон и нейтрино (та­кой процесс называется бета-распадом), то протон с нейтроном объе­динятся в устойчивое ядро атома тяжёлого водорода — дейтерия.

Ядро дейтерия (дейтон) по своим свойствам похоже на ядро водоро­да, только тяжелее. Но в отличие от последнего в недрах звезды ядро дейтерия долго существовать не мо­жет. Уже через несколько секунд, столкнувшись ещё с одним прото­ном, оно присоединяет его к себе, испускает мощный гамма-квант и становится ядром изотопа гелия, у которого два протона связаны не с двумя нейтронами, как у обычного гелия, а только с одним. Раз в несколько миллионов лет такие яд­ра лёгкого гелия сближаются на­столько тесно, что могут объеди­ниться в ядро обычного гелия, «отпустив на свободу» два протона.

Итак, в итоге последовательных ядерных превращений образуется ядро обычного гелия. Порождённые

в ходе реакции позитроны и гамма-кванты передают энергию окружаю­щему газу, а нейтрино совсем ухо­дят из звезды, потому что обладают удивительной способностью прони­кать через огромные толщина вещества, не задев ни одного атома.

Реакция превращения водорода в ге­лий ответственна за то, что внутри Солнца сейчас гораздо больше ге­лия, чем на его поверхности. Есте­ственно, возникает вопрос: что же будет с Солнцем, когда весь водород в его ядре выгорит и превратится в гелий, и как скоро это произойдёт? Оказывается, примерно через 5 млрд. лет содержание водорода в ядре Солнца настолько уменьшится, что его «горение» начнётся в слое вокруг ядра. Это приведёт к «разду­ванию» солнечной атмосферы, уве­личению размеров Солнца, падению температуры на поверхности и по­вышению её в ядре. Постепенно Солнце превратится в красный ги­гант — сравнительно холодную звезду огромного размера с атмо­сферой, превосходящей границы орбиты Земли. Жизнь Солнца на этом не закончится, и оно будет претерпевать ещё много изменений, пока в конце концов не станет хо­лодным и плотным газовым шаром, внутри которого уже не происходит никаких термоядерных реакций.

5. Колебания Солнца.

Земная сейсмология основана ил особенностях распространения звука под землёй. Однако на Солнце сейсмограф (прибор, регистрирующий колебания почвы) поставить нельзя. Поэтому колебания Солнца измеряют совершенно другими мето­дами. Главный из них основан на эф­фекте Доплера. Так как солнечная по­верхность ритмически опускается и поднимается (колеблется), то ее при­ближение-удаление сказывается на спектре излучаемого света. Исследуя спектры разных участков солнечно­го диска, получают картину распреде­ления скоростей; конечно же, со вре­менем она меняется — волны бегут. Периоды этих воли лежат в диапазо­не примерно от 3 до 10 мин. Когда же они впервые были открыты, найден­ное значение периода составило при­мерно 5 мин. С тех пор все эти коле­бания называют «пятиминутные».

Скорости колебания солнечной поверхности очень малы — десятки сантиметров в секунду, и измерить их невероятно сложно. Но часто инте­ресно не само значение скорости, а то, как оно меняется с течением вре­мени (как волны проходят по поверх­ности). Допустим, человек находится в помещении с плотно зашторенны­ми окнами; па улице солнечно, по в комнате полумрак И вдруг едва заметное движение воздуха чуть сдвигает штору, и в глаза ударяет ослепляющий солнечный луч. Лёгкий ветерок вызы­вает столь сильный эффект! Пример­но так же измеряют учёные малейшие изменения лучевой скорости солнеч­ной поверхности. Роль шторы играют линии поглощения в сектор Солнца (см. статью «Анализ видимого света»). Прибор, измеряющий яркость сол­нечного света, настраивается так, что­бы он пропускал лишь свет с длиной волны точно в центре какой-либо уз­кой линии поглощения. Тогда при ма­лейшем изменении длины волны на вход прибора попадёт не тёмная ли­ния, а яркий соседний участок непре­рывного спектра. По это ещё не всё.

Чтобы измерить период волны с максимальной точностью, сё нужно наблюдать как можно дольше, причём без перерывов, иначе потом нельзя будет определить, какая это волна — та же самая или уже другая. Л Солн­це каждый вечер скрывается за гори­зонтом, да ещё тучи время от време­ни набегают...

Первое решение проблемы состо­яло в наблюдениях за Южным поляр­ным кругом — там Солнце летом не заходит за горизонт неделями и к то­му же больше ясных дней, чем в За­полярье. Однако налаживать работу астрономов в Антарктиде сложно и дорого. Другой предложенный путь более очевиден, но ещё более дорог: наблюдения из космоса. Такие наблю­дения иногда проводятся как побоч­ные исследования (например, на отечественных «Фобосах», пока они ле­тели к Марсу). В конце 1995 г. был за­пущен международный спутник SOHO (Solar and Hemispheric Observa­tory), на котором установлено множе­ство приборов, разработанных учё­ными разных стран.

Но большую часть наблюдений по-прежнему проводят с Земли. Чтобы избежать перерывов, связанных с но­чами и плохой погодой, Солнце на­блюдают с разных континентов. Ведь когда в Восточном полушарии ночь, в Западном — день, и наоборот. Совре­менные методы позволяют предста­вить такие наблюдения как один непрерывный ряд. Немаловажное ус­ловие для этого — чтобы телескопы и приборы были одинаковыми. Подоб­ные наблюдения проводят в рамках крупных международных проектов.

Что же удалось узнать о Солнце, изучая эти необычные, беззвучные звуковые волны? Сначала представле­ния об их природе не сильно отлича­лись от того, что было известно о колебаниях земной коры. Учёные представляли себе, как процессы на Солнце (например, грануляция) воз­буждают эти волны, и они бегут по поверхности нашего светила, словно морские волны по водной глади.

Но в дальнейшем обнаружился очень интересный факт; оказалось, что некоторые волны в разных час­тях солнечного диска связаны между собой (физики говорят: имеют одну фазу). Это можно представить себе так, будто вся поверхность покрыта равномерной сеткой воли, по в неко­торых местах она не видна, а в дру­гих — отчётливо проявляется. Полу­чается, что разные области имеют, тем не менее, согласованную картину осцилляции. Исследователи пришли к выводу, что солнечные колебания носят глобальный характер: волны пробегают очень большие расстоя­ния и в разных местах солнечного диска видны проявления одной и той же волны. Таким образом, можно сказать, что Солнце «звучит, как коло­кол», т. е. как одно целое.

Как и в случае с Землёй, колебания поверхности Солнца — лишь отзвук тех волн, которые распространяются в его глубинах. Одни волны доходят до центра Солнца, другие затухают на полпути. Это и помогает исследо­вать свойства разных частей солнеч­ных недр. Изучая волны с разной глу­биной проникновения, удалось даже построить зависимость скорости зву­ка от глубины! А поскольку из теории известно, что на нижней границе зо­ны конвекции должно быть резкое изменение скорости звука, удалось определить, где начинается солнеч­ная конвективная зона. Это на сегод­ня одно из важнейших достижений гелиосейсмологии.

Есть у гелиосейсмологии и свои проблемы. Например, пока не удалось выяснить причину колебаний солнеч­ной поверхности. Считается, что наи­более вероятный источник колебании -грануляция: выходящие на поверхность потоки раскалённой плазмы, подобно мощным фонта­нам, вызывают разбегающиеся во все стороны волны. Однако на деле всё не так просто, и теоретики пока не смогли удовлетворительно описать эти процессы. В частности, неясно, почему волны столь устойчивы, что могу:¹ обежать всё Солнце, не затухая?

С помощью методов гелиосейсмо­логии удалось установить, что внут­ренняя часть Солнца (ядро) вращает­ся заметно быстрее, чем наружные слои. Неравномерное вращение Солнца оказывает на его осцилляции такое же воздействие, как трещина на колокол. В результате «звук» становит­ся не очень чистым — изменяются существующие периоды колебаний и появляются новые. Это даёт возможность исследовать вращение внутренних слоев, которое другими методами пока изучать нельзя. Считается, что именно благодаря неравномерному вращению Солнце имеет магнитное поле.

Вот такая неожиданная и бурно развивающаяся сейчас область науки возникла из, казалось бы, ничем не примечательных измерений движений солнечной поверхности.

6. Солнце и жизнь на Земле.

Солнце освещает и согревает нашу планету, без этого была бы невозмож­на жизнь на ней не только человека, но даже микроорганизмов. Солнце — главный (хотя и не единственный) двигатель происходящих на Земле процессов. Но не только тепло и свет получает Земля от Солнца. Различные виды солнечного излучения и пото­ки частиц оказывают постоянное влияние на ее жизнь.

Солнце посылает па Землю элект­ромагнитные волны всех областей спектра — от многокилометровых радиоволн до гамма-лучей. Окрест­ностей Земли достигают также заря­женные частицы разных энергий — как высоких (солнечные космиче­ские лучи), так и низких и средних (потоки солнечного ветра, выбросы от вспышек). Наконец, Солнце испу­скает мощный поток элементарных частиц — нейтрино. Однако воздей­ствие последних на земные процессы пренебрежимо мало: для этих частиц земной шар прозрачен, и они свобод­но сквозь него пролетают.

Только очень малая часть заря­женных частиц из межпланетного пространства попадает в атмосферу Земли (остальные отклоняет или за­держивает геомагнитное поле). Но их энергии достаточно для того, чтобы вызвать полярные сияния и возмуще­ния магнитного поля нашей планеты.

6.1. Энергия солнечного света.

Электромагнитное излучение подвер­гается строгому отбору в земной ат­мосфере. Она прозрачна только для видимого света и ближних ультра­фиолетового и инфракрасного из­лучений, а также для радиоволн в сравнительно узком диапазоне (от сантиметровых до метровых). Всё остальное излучение либо отражает­ся, либо поглощается атмосферой, на­гревая и ионизуя её верхние слои.

Поглощение рентгеновских и жёстких ультрафиолетовых лучей на­чинается на высотах 300—350 км; на этих же высотах отражаются наибо­лее длинные радиоволны, приходя­щие из космоса. При сильных вспле­сках солнечного рентгеновского излучения от хромосферных вспы­шек рентгеновские кванты проника­ют до высот 80— 100 км от поверхно­сти Земли, ионизуют атмосферу и вызывают нарушение связи на корот­ких волнах.

Мягкое (длинноволновое) ультра­фиолетовое излучение способно про­никать ещё глубже, оно поглощается на высоте 30—35 км. Здесь ультрафи­олетовые кванты разбивают на атомы

(диссоциируют) молекулы кислорода (О₂) с последующим образованием озона (О₃). Тем самым создаётся не прозрачный для ультрафиолета «озон­ный экран, предохраняющий жизнь па Земле от гибельных лучей. Не по­глотившаяся часть наиболее длинно­волнового ультрафиолетового излуче­ния доходит до земной поверхности. Именно эти лучи вызывают у людей загар и даже ожоги кожи при длитель­ном пребывании на солнце.

Излучение в видимом диапазоне поглощается слабо. Однако оно рас­сеивается атмосферой даже в отсут­ствие облаков, и часть его возвраща­ется в межпланетное пространство. Облака, состоящие из капелек воды и твёрдых частиц, значительно усили­вают отражение солнечного излуче­ния. В результате до поверхности планеты доходит в среднем около по­ловины падающего на границу зем­ной атмосферы света.

Количество солнечной энергии, приходящейся на поверхность пло­щадью 1 м, развёрнутую перпенди­кулярно солнечным лучам на грани­це земной атмосферы, называется солнечной постоянной. Измерять её с Земли очень трудно, и потому значе­ния, найденные до начала космиче­ских исследований, были весьма приблизительными. Небольшие коле­бания (если они реально существова­ли) заведомо «тонули» в неточности измерений. Лишь выполнение специ­альной космической программы по определению солнечной постоянной позволило найти её надёжное значе­ние. По последним данным, оно со­ставляет 1370 Вт/м² с точностью до 0,5%. Колебаний, превышающих 0,2%, за время измерений не выявлено.

На Земле излучение поглощается сушей и океаном. Нагретая земная по­верхность в свою очередь излучает в длинноволновой инфракрасной об­ласти. Для такого излучения азот и кислород атмосферы прозрачны. За­то оно жадно поглощается водяным паром и углекислым газом. Благода­ря этим малым составляющим воз­душная оболочка удерживает тепло. В этом и заключается парниковый эф­фект атмосферы. Между приходом солнечной энергии на Землю и её по­терями на планете, в общем, существу­ет равновесие: сколько поступает, столько и расходуется. В противном случае температура земной поверх­ности вместе с атмосферой либо по­стоянно повышалась бы, либо падала.

6.2. Солнечный ветер и межпланетные магнитные поля.

В конце 50-х гг. XX в. американский астрофизик Юджин Паркер пришёл к выводу, что, поскольку газ в солнеч­ной короне имеет высокую темпера­туру, которая сохраняется с удалени­ем от Солнца, он должен непрерывно расширяться, заполняя Солнечную систему. Результаты, полученные с помощью советских и американских космических аппаратов, подтвердили правильность теории Паркера.

В межпланетном пространстве действительно мчится направленный от Солнца поток вещества, получив­ший название солнечный ветер. Он представляет собой продолжение рас­ширяющейся солнечной короны; со­ставляют его в основном ядра атомов водорода (протоны) и гелия (альфа-частицы), а также электроны. Части­цы солнечного ветра летят со скоро­стями, составляющими несколько сот километров в секунду, удаляясь от Солнца на многие десятки астроно­мических единиц — туда, где межпланетная среда Солнечной системы пе­реходит в разреженный межзвёзд­ный газ. А вместе с ветром в межпла­нетное пространство переносятся и солнечные магнитные, поля.

Общее магнитное поле Солнца по форме линий магнитной индукции немного напоминает земное. Но си­ловые линии земного поля близ эква­тора замкнуты и не пропускают на­правленные к Земле заряженные частицы. Силовые линии солнечного поля, напротив, в экваториальной области разомкнуты и вытягиваются в межпланетное пространство, искри­вляясь подобно спиралям. Объясняет­ся это тем, что силовые линии оста­ются связанными с Солнцем, которое вращается вокруг своей оси. Солнеч­ный ветер вместе с «вмороженным* в него магнитным полем формирует газовые хвосты комет, направляя их в сторону от Солнца. Встречая на сво­ём пути Землю, солнечный ветер сильно деформирует её магнитосфе­ру, в результате чего наша планета обладает длинным магнитным «хво­стом», также направленным от Солн­ца. Магнитное поле Земли чутко от­зывается на обдувающие её потоки солнечного вещества.

6.3. Бомбардировка энергичными частицами.

Помимо непрерывно «дующего» сол­нечного ветра наше светило служит источником энергичных заряжен­ных частиц (в основном протонов, ядер атомов гелия и электронов) с энергией 10⁶—10⁹ электронвольт (эВ). Их называют солнечными косми­ческими лучами. Расстояние от Солн­ца до Земли — 150 млн. километров —наиболее энергичные из этих частиц покрывают всего за 10—15 мин. Основным источником солнечных кос­мических лучей являются хромосферные вспышки.

По современным представлениям, вспышка — это внезапное выделение энергии, накопленной в магнитном поле активной зоны. На определен-1 гой высоте над поверхностью Солн­ца возникает область, где магнитное коле на небольшом протяжении резко меняется по величине и направле­нию. В какой-то момент силовые ли­нии поля внезапно «пересоединяются>>, конфигурация его резко меняется, что сопровождается ускорением заря­женных частиц до высокой энергии, нагревом вещества и появлением же­сткого электромагнитного излучения. При этом происходит выброс частиц высокой энергии в межпланетное пространство и наблюдается мощ­ное излучение в радиодиапазоне.

Хотя «принцип действия» вспыш­ки учёные, по-видимому, поняли пра­вильно, детальной теории вспышек пока нет.

Вспышки — самые мощные взрывоподобные процессы, наблюдаемые на Солнце, точнее в его хромосфере. Они могут продолжаться всего не­сколько минут, но за это время выде­ляется энергия, которая иногда до­стигает 10²⁵ Дж Примерно такое же количество тепла приходит от Солн­ца на всю поверхность пашей плане­ты за целый год.

Потоки жёсткого рентгеновского излучения и солнечных космиче­ских лучей, рождающиеся при вспышках, оказывают сильное влия­ние на физические процессы в верх­ней атмосфере Земли и околоземном пространстве. Если не принять спе­циальных мер, могут выйти из строя сложные космические приборы и солнечные батареи. Появляется даже серьёзная опасность облучения кос­монавтов, находящихся на орбите. Поэтому в разных странах прово­дятся работы по научному предска­занию солнечных вспышек на ос­новании измерений солнечных магнитных полей.

Как и рентгеновское излучение, солнечные космические лучи не доходят до поверхности Земли, но могут ионизовать верхние слои её ат­мосферы, что сказывается на устой­чивости радиосвязи между отдалён­ными пунктами. Но действие частиц этим не ограничивается. Быстрые ча­стицы вызывают сильные токи в зем­ной атмосфере, приводят к возмуще­нию магнитного поля нашей планеты и даже влияют па циркуляцию возду­ха в атмосфере.

Наиболее ярким и впечатляющим проявлением бомбардировки атмо­сферы солнечными частицами являются полярные сияния. Это свечение в верхних слоях атмосферы, имею­щее либо размытые (диффузные) формы, либо вид корон или занаве­сей (драпри), состоящих из многочисленных отдельных лучей. Сияния обычно бывают красного или зелено го цвета: именно так светятся основные составляющие атмосферы — ки­слород и азот — при облучении и энергичными частицами. Зрелищ бесшумно возникающих красных и зелёных полос и лучей, беззвучная иг­ра цветов, медленное или почти мгновенное угасание колеблющих «занавесей» оставляют незабываемое впечатление. Подобные явления лучше всего видны вдоль овала полярных сияний, расположенного между 10⁰ и 20° широты от магнитных полюсов. В период максимумов солнеч­ной активности в Северном полуша­рии овал смещается к югу, и сияние можно наблюдать в более низких широтах.

Частота и интенсивность поляр­ных сияний достаточно чётко слег ют солнечному циклу: в максимум солнечной активности редкий дек: обходится без сияний, а в минимуме они могут отсутствовать месяцам. Наличие или отсутствие полярных сияний, таким образом, служит не плохим показателем активности Солнца. И это позволяет, проследит: солнечные циклы в прошлом, за пре­делами того исторического периода, когда проводились систематически: наблюдения солнечных пятен.

Заключение.

Мне кажется, что грандиозные про­блемы, стоящие перед современной наукой, вряд ли будут когда-либо исчерпаны. Процесс познания не пре­кратится до тех пор, пока будет су­ществовать человечество как биологи­ческий вид. Ну а время его существо­вания во многом зависит от него само­го. Бесстрастная природа отпустила нам достаточно времени и на реше­ние ее загадок, и на то, как лучше и разумнее устроить свою собственную жизнь. Хотелось бы надеяться, что че­ловек разумно распорядится этой уникальной возможностью и оставит себе место в окружающем его пре­красном и удивительном мире.

Литература.

1. Л. Мухин. Мир Астрономии. - М.: Молодая гвардия, 1987.

2. Энциклопедия для детей астрономия. - М.: Аванта+, 1997.

3. Е.П. Левитан. Астрономия 11класс.- М.: Просвещение, 1994.

4. Кононович Э.В. Солнце – дневная звезда.- М.: Просвещение, 1982.

5. Энциклопедический словарь юного астронома. – М.: Педагогика, 1986.

6. Климишин И.А. Элементарная астрономия. – М.: Наука,1991.

7. Куликовский П.Г. Справочник любителя астрономии. – М.: Наука, 1971.

8. Воронцов – Вельяминов Б.А. Очерки о Вселенной. М.: Наука, 1980.

Приложение.

Вращение солнца в разных широтах

Пятна на солнце.

Строение Солнца. Солнце в рентгеновских лучах.

Устное выступление.

Солнце освещает и согревает нашу планету, без этого была бы невозмож­на жизнь на ней не только человека, но даже микроорганизмов. Солнце — главный (хотя и не единственный) двигатель происходящих на Земле процессов. Но не только тепло и свет получает Земля от Солнца. Различные виды солнечного излучения и пото­ки частиц оказывают постоянное влияние на ее жизнь. В течение тысячелетий люди занимались главным образом наблю­дениями за положением Солнца на небе, за его движением по небесному своду. Некоторые просвещенные мыслители древности полагали даже, что и Солнце и Луна каждый вечер потухают, а на следующий день их заменяют новые солнца и луны. Постепенно в древности сформировалось представление о том, что наше Солнце — «око мира» — небесное тело, состоящее из чистого света и огня. Эта точка зрения была поколеб­лена в XVII веке, когда телескопы обнаружили пятна на Солнце. Снача­ла их сравнивали со шлаками, по ана­логии с расплавленным металлом, но затем постепенно стали появляться идеи о темном теле Солнца, окружен­ном океаном огня. Для изучения Солнца еще в XIX ве­ке использовали фотографию, с по­мощью которой удалось установить, что пятна — самые дальние от нас об­разования, выше пятен расположены факелы. Видимую поверхность Солн­ца стали называть фотосферой (сфе­рой света). Температура фотосферы 6700К. Эта видимая поверхность Солн­ца напоминает кипящую рисовую ка­шу. Иными словами, она имеет ячеис­тую, или гранулированную структуру. Астрономы многократно фотографи­ровали эти структуры и назвали их гранулами. Гранулы — это многоугольники на поверхности фотосферы, пересе­ченные узкими темными прожилками. Размеры гранул порядка тысячи кило­метров, живут они несколько минут, сменяясь потом другими гранулами. Именно поэтому и возникло довольно удачное сравнение с кипящей рисовой кашей. На Солнце имеются «дефекты» - пятна. Пятна редко появляются в одиноч­ку, обычно возникает сразу группа пятен. Появлению пятен в активной обла­сти предшествует рождение факе­ла — более яркой области фотосфе­ры. Больше всего солнечная активность проявляется в хромосфере — сфере цвета, имеющей красноватый оттенок. Хромосфера — область между фотосферой и короной. Одно из самых интересных и кра­сивых явлений в хромосфере — спикулы. Спикулы — это струи вещества, поднима­ющиеся вверх со скоростями 20—30 километров в секунду на вы­соту более 6 тысяч километров. Корона устроена существенно проще хромосферы и фо­тосферы. Солнечную корону видел каждый, кому посчастливилось наблюдать пол­ное солнечное затмение. Корона, особенно ярка, вблизи Солн­ца, а длинные лучи простираются на большие расстояния. Форма короны заметно меняется в зависимости от уровня солнечной активности. В мини­муме корона симметрична, а в мак­симуме над активными областями наблюдаются особенно интенсивные лучи. Характер­ной особенностью короны является ее чрезвычайно высокая (по сравнению с фотосферой) температура, превы­шающая миллионы градусов. Солнце вращается не как твердое тело. Пятна, находящиеся вблизи экватора Солнца, опере­жают пятна, расположенные в средних широтах. Следова­тельно, скорости вращения разных слоев Солнца различны. Экваториальные области делают один оборот вокруг оси Солнца за 25 земных суток, а области вблизи полюсов Солнца — примерно за 30 суток. Наблюдения по­казывают, что все пятна перемещаются от восточного края к западному. Следовательно, Солнце вращается вокруг своей оси в направлении движения планет вокруг него. На Солнце обнаружено более 70 химических элементов. Самые распространенные элементы на Солнце — водород (около 70% всей массы Солнца) и гелий (более 28%). Гелий («солнечный газ») был впервые открыт на Солнце и только почти через 30 лет — на Земле. В центральной части Солнца на­ходится источник его энергии. Эта область называется ядром. Под тяжестью внешних слоев вещество внутри Солнца сжато, причем, чем глубже, тем сильнее. Ядро имеет радиус не более чет­верти общего радиуса Солнца. Одна­ко в его объёме сосредоточена поло­вина солнечной массы и выделяется практически вся энергия, которая поддерживает свечение Солнца. Плотность, температура и давле­ние уменьшаются по мере удаления от ядра, и в этом же направлении идет поток энергии. На своём пути через внутренние солнечные слои поток энергии встре­чает такую область, где непрозрач­ность газа сильно возрастает. Это конвективная зона Солнца. Здесь энергия передаётся уже не излучени­ем, а конвекцией. Конвективная зона начинается примерно на расстоянии 0,7 радиуса от центра и простирается практиче­ски до самой видимой поверхности Солнца (фотосферы). Мне кажется, что грандиозные про­блемы, стоящие перед современной наукой, вряд ли будут когда-либо исчерпаны. Процесс познания не пре­кратится до тех пор, пока будет су­ществовать человечество как биологи­ческий вид. Ну а время его существо­вания во многом зависит от него само­го.