Солнце
Шрифт:
Атомы каждого вещества показывают на спектре строго определенные линии.
Поэтому, изучив спектр, мы можем выяснить, какие вещества встречаются во внешних областях Солнца. В загадочных линиях спектра зашифрована важная информация о температуре, давлении и магнитном поле далекой звезды. Ученым расшифровать ее было нетрудно, и так они смогли узнать, насколько горяча поверхность Солнца и из чего она состоит.
Белый свет Солнца, пройдя через призму, разлагается на цвета радуги и дает спектр.
Почему
В действительности цвет Солнца всегда остается белым. Но как мы помним, белый цвет состоит из всех цветов радуги.
На восходе или закате солнечные лучи проходят через особенно плотные, приземные слои воздуха. Молекулы воздуха и частицы пыли хорошо пропускают только красные лучи света, а голубые — поглощают и рассеивают. Толстый слой воздуха, особенно запыленного, работает как красный фильтр. Поэтому из всех цветов солнечного света наш глаз воспринимает в основном красный, а остальные цвета в той или иной степени отфильтровываются. Вот Солнце и кажется нам красным. Часто из-за этих слоев воздуха мы видим его искаженно. А иногда Солнце выглядит таким бледным, что на него можно смотреть невооруженным глазом. При этом, правда в очень редких случаях, можно разглядеть большие солнечные пятна даже без специальных приборов.
В спектре Солнца видны темные линии, по которым мы узнаем о составе, плотности и температуре солнечного газа.
При восходе и заходе Солнце кажется нам красным или оранжевым.
Существуют ли невидимые солнечные лучи?
Видимый свет — это лишь один тип так называемого электромагнитного излучения, к которому относятся также радиоволны, инфракрасное, ультра-фиолетовое и рентгеновское излучения.
Солнце испускает все эти виды излучения, но лишь их малая часть доходит до поверхности Земли. На большой высоте они поглощаются нашей атмосферой. Кроме электромагнитных волн, от Солнца исходят потоки частичек, например, нейтрино, о котором мы уже упоминали. Другой поток частиц носит красивое название «солнечный ветер».
Как ученые наблюдают Солнце?
Воздушная оболочка Земли очень мешает наблюдениям ученых. Большинство невидимых излучений вообще невозможно наблюдать с поверхности нашей планеты, так как, не достигая ее, они поглощаются воздухом. Но неспокойная атмосфера препятствует и изучению видимых лучей. Лучше всего наблюдать Солнце с высокой горы. Поэтому и многие обсерватории, где ведут изучение Солнца, расположены на большой высоте. Наиболее известные среди них — Кит Пик и Маунт Вилсон в США, а также Пик дю Миди в Пиренеях. Если нужно получить очень четкое изображение Солнца или исследовать его рентгеновское излучение, то наблюдение и съемки производят с аэростатов, ракет, космических станций и спутников.
Большинство солнечных обсерваторий расположены высоко в горах или на островах в море. Это способствует уменьшению атмосферных помех.
Обсерватория Кит Пик в США, исследующая Солнце, — одна из крупнейших в мире.
Запущенная в 1973 году космическая
Она была оснащена многими приборами для изучения внешних слоев Солнца, его ультрафиолетового и рентгеновского излучений, а также солнечного ветра.
Пока «Скайлэб» находился на околоземной орбите, германо-американские зонды «Гелиос» довольно близко подходили к раскаленной поверхности дневной звезды. «Гелиос-1» и «Гелиос-II» были не спутниками Земли, а маленькими планетами, которые приближались к Солнцу на 46–43 млн. км. Это меньше трети расстояния между Землей и Солнцем. Несмотря на чудовищное излучение Солнца на таком небольшом расстоянии, на зондах поддерживалась температура 20 °C и все измерительные приборы прекрасно работали. Полученные данные были во многом новыми и неожиданными. Особенно интересным оказалось то, что пространственная плотность мелких метеоритов вблизи Солнца в пятнадцать раз выше, чем около Земли.
Зонд «Солнечный максимум», напротив, был спутником Земли и исследовал внешние слои Солнца и его невидимое излучение. С помощью специальных приборов было установлено, что полное излучение Солнца за полтора года наблюдений изменялось только на 0,01 %.
Европейская космическая лаборатория «Спейслэб» также оснащена новейшей техникой для изучения нашей дневной звезды.
Космическая станция «Скайлэб» была в 70-х годах центром солнечных исследований. Вдали от земной атмосферы можно было изучать излучение Солнца во всех диапазонах.
Что такое гранулы?
В большой телескоп видимая поверхность Солнца — фотосфера — выглядит как кипящая вода. Она кажется состоящей из отдельных «зерен».
Такую структуру поверхности называют грануляцией, а сами «зерна» — гранулами. Диаметр каждой из них около 1000 км. Появление гранул вызвано конвекцией. В результате процесса конвекции массы горячего вещества из солнечных недр вырываются наружу. В центре гранулы бьет фонтан раскаленного газа. Он поднимается из внутренних областей Солнца со скоростью 500 м/сек. Достигая наивысшей точки, газ растекается, постепенно охлаждается, темнеет и вновь опускается в глубину. Поэтому края гранул темнее, чем их центральные части. Гранулы недолговечны.
Они непрерывно видоизменяются, возникают и исчезают. Средняя продолжительность жизни гранул составляет 10 минут.
Поверхность Солнца имеет зернистую структуру, которую называют грануляцией.
Что такое солнечные пятна?
Долгое время считалось, что Солнце является безупречно «чистым» небесным телом. Каково же было изумление древних астрономов, когда они увидели на Солнце темные пятна. Существуют свидетельства, что отдельные наблюдатели замечали их еще 2000 лет назад. Уже в 165 году до нашей эры китайские астрономы взволнованно докладывали государю о черных «оспинках» на лике Солнца. Но так как пятна быстро исчезали, люди успокаивались.
Они находили простейшие объяснения увиденному: птицы пролетели на большой высоте или планета прошла перед диском Солнца. Даже великий астроном Кеплер, открывший законы движения планет, увидев темное пятно на Солнце, принял его за планету Меркурий. В начале XVII века был изобретен телескоп.
И тогда другой великий астроном, Галилео Галилей, в 1610 году смог уверенно доказать, что на Солнце действительно существуют пятна. С помощью этих темных точек Галилею первому удалось установить, что Солнце совершает один оборот вокруг своей оси примерно за месяц. В 1630 году иезуитский священник Кристоф Шейнер опубликовал книгу, где, основываясь на многочисленных наблюдениях пятен, он точно указал скорость вращения Солнца вокруг своей оси.