Тайна солнца. Солнечная фотосфера. Солнечный шторм и буря. Структура солнца

«Наше Солнце никогда бы не стало таким, если бы не взрыв, не смерть других солнц. Не было бы и нашей Земли в теперешнем ее виде. Не было бы ни нас, ни наших братьев по жизни — других жизненных форм, чтобы Наслаждаться нашей планетой, нашим Солнцем, а в нас, людях (включая читателей этой книги), не было бы ощущения чуда, возникающего всякий раз, когда мы вглядываемся в усыпанный  звездами ночной небосвод».

А. Азимов. Взрывающиеся солнца

 

солнце планета

На пути к светилу

 

Так уж устроена наша Солнечная система, что для полета с Земли на все ее планеты надо будет проделать своеобразный гравитационный маневр вокруг Солнца. При этом чудовищное притяжение светила подхватит пушинку космического аппарата и «гравитационной пращей» запустит его прочь. Ну а сам по себе этот пролет вокруг океана бушующей солнечной плазмы позволит больше узнать о самом важном для человечества объекте во Вселенной, давшем старт разумной жизни, — звезде по имени Солнце.

 

Уже с земной орбиты заметно, как поверхность Солнца извергает колоссальные потоки ионизированных частиц солнечного ветра, образующие гигантские языки космической плазмы, хорошо заметные в любой точке Солнечной системы.

 

Что же представляет собой наша дневная звезда на фоне бесчисленных светил, окружающих нашу планету?

 

Подавляющее большинство природных явлений на Земле так или иначе связано с солнечной энергией. Ну и конечно же, Солнце — источник жизни на нашей планете. Эту роль светила человек осознавал еще в глубокой древности, ощущая огромное значение дневного света и тепла в своей жизни. Первобытные люди воспринимали Солнце как могущественное сверхъестественное существо — оно обожествлялось практически всеми древнейшими народами (к примеру, наши славянские предки поклонялись солнцеликому богу Яриле, древние греки — божественному Гелиосу, римляне почитали блистающего солнечным жаром Аполлона).

 

Фараоны, императоры, цари и князья, возвеличивая свою «божественную» власть, всячески старались внушить простолюдинам, что ведут свой род от самого солнечного божества и наследуют его всесокрушающую силу. Страшным бедствием — напоминанием о грядущем конце света — воспринимались в древнем мире солнечные затмения, когда видимые диски Луны и Солнца кратковременно совпадали на своих космических орбитах. 

 

солнце планета

 Звезда по имени Солнце

 

Не забыли приспособить к своим нуждам наше светило и церковные мракобесы, пересматривая в свою пользу различные религиозные обряды и связанные с ними верования, принадлежащие древнейшим солнечным культам. Так мрачная порабощающая душу и разум христианская религия сохранила до наших дней светлое языческое празднование Пасхи, которое всегда было связано с весенним возрождением природы подживительными солнечными лучами.

 

Сегодня   мы  достоверно знаем, что наша звезда существовала далеко И не всегда, а родилась из газопылевой туманности где-то 4,5 млрд лет назад. Именно тогда в гигантском холодном шаре закипели мощные ядерные процессы, которые сегодня уже исчерпали около половины всего водорода, составляющего сердцевину ядра. Так что человечеству осталось еще почти столько же греться под ровными спокойными лучами, пока тело нашей звезды не начнут разрывать чудовищные катаклизмы. Ведь когда будет окончательно исчерпано водородное топливо, наступят кардинальные перемены в ядерных процессах и начнется эра колоссальных взрывных превращений, сопровождаемых гибелью внутренних планет. Так произойдет превращение Солнечной системы в планетарную газопылевую туманность.

 

солнце планета

Солнечная фотосфера

 

По современным данным ученых гелиофизиков (изучающих наше светило), Солнце напоминает чудовищный газовый шар с убывающей плотностью от центра к поверхности, внутри которого непрерывно протекают сложнейшие физико-химические процессы выделения колоссального количества энергии. В свою очередь, весь шар Солнца состоит из вложенных друг в друга концентрических сфер со своей температурой, составом и давлением. Между внутренними областями солнечного вещества все время бушуют циклопические вихри энергии и плазмы, периодически выплескивающиеся на поверхность.

 

Атмосфера Солнца начинается на высоте нескольких сотен километров, а у самого видимого края солнечного диска лежат самые глубокие слои разряженного солнечного вещества, называемые фотосферой. На фоне всего диска толщина фотосферы совершенно незначительна, поэтому ее и называют граничной поверхностью Солнца.

 

Цвет Солнца желто-оранжевый, и видим мы его таким из-за излучения отрицательных ионов водорода. При погружении в глубины фотосферы быстро теряется ее прозрачность — и именно поэтому видимый край Солнца кажется довольно резким.

 

В солнечной атмосфере непрерывно бушуют штормы, периодически переходящие в ураганы. Бури на нашем светиле прежде всего сопровождаются появлением солнечных пятен и протуберанцев — чудовищно гигантских выбросов вещества фотосферы. Солнечные пятна обычно группируются из нескольких больших и малых образований, так что могут занимать обширные районы на диске. Общая картина подобных ассоциаций все время изменяется, поскольку пятна рождаются, изменяют размер, распадаются и исчезают. При этом общий уровень активности нашей дневной звезды однозначно определяется количеством пятен. Особенно много их бывает в период активного Солнца.

 

Поверхность звезды содержит много интересных деталей в виде светлых полос, зернистых образований и пузырьков. Зернистые образования называются гранулами, их размеры сравнительно невелики; достигая в поперечнике нескольких тысяч километров, они разделены дистанцией в несколько сотен километров.

 

солнце планета

 Солнечный шторм

 

Обычно в спокойном состоянии на солнечной поверхности можно одновременно увидеть около миллиона гранул, причем каждая существует всего несколько минут. Их структура чем-то напоминает пчелиные соты, поскольку каждая ячейка окружена темными промежутками. В гранулированных сотах солнечной поверхности вещество поднимается и тут же опускается вглубь из-за внутренних конвекционных потоков.

 

В приповерхностных слоях плазма закручивается в гигантские вихри, несущие к поверхности энергию внутренних реакций. Такой канал передачи внутренней энергии называется конвекцией, а приповерхностный слой, простирающийся на 200 тыс. км, — конвективной зоной, играющей важнейшую роль в физике Солнца. Именно здесь зарождаются самые разнообразные магнитодинамические процессы в солнечном веществе. Гранулы создают общий фон солнечной поверхности, на котором наблюдаются гораздо более масштабные структуры.

 

 

Солнечная плазма

 

Если во время полного солнечного затмения внимательно присмотреться к краю фотосферы, закрытой лунным диском, то можно увидеть слабо светящуюся багрово-красным светом кайму раскаленных газов, за свою окраску названную хромосферой. Эта часть солнечной атмосферы состоит из множества языков и факелов пламени, переходящих в свивающиеся узлы струй.

 

Астрономы давно заметили, что активность нашего светила определяется количеством групп пятен, появление которых сопровождается хромосферными вспышками, напоминающими колоссальные взрывы плазмы, длящиеся лишь несколько минут. Импульсы солнечных вспышек чаще всего возникают на границах соприкосновения солнечных пятен противоположной магнитной полярности и длятся всего несколько минут. Тем не менее за это время успевает выделиться колоссальная энергия, достигающая миллиардов мегатонн в тротиловом эквиваленте. Энергетика этих сравнительно компактных явлений просто чудовищна, ведь за несколько минут в солнечной вспышке высвобождается энергия, соизмеримая с годовым количеством солнечного тепла, поступающего на поверхность нашей планеты!

 

солнце планета

Солнце и Земля

 

солнце планета

 

Солнечная вспышка

 

Самые внешние, сильно разряженные слои солнечной атмосферы называются короной. Она имеет сложную лучистую структуру, которую можно наблюдать во время полного солнечного затмения.

 

Температура внешних частей солнечной атмосферы намного превосходит температуру солнечной поверхности. Это парадоксальное явление связано с распространением электромагнитных колебаний, вырывающихся из конвективной зоны, и чем-то напоминает работу гигантской микроволновой печи. При этом происходит генерация обширных областей перегретой солнечной плазмы, языки которой вырываются в околосолнечное пространство.

 

Много загадок гелиофизики связано с солнечными вспышками, когда происходит спонтанный выброс колоссальной энергии с резким изменением напряженности магнитного поля. До сих пор ученые не могут понять, что же именно вызывает вспышки на Солнце — резкое изменение внутреннего магнитного поля в хромосфере или какие-то выбросы из ядра.

 

Пик энергии вспышки приходится на стадию развития удивительного по красоте образования — корональной петли, распространяющейся в толще фотосферы и вызывающей нагрев с испарением более холодных слоев. Вспышка выбрасывает не только видимое излучение, но и поток ультрафиолета с рентгеновскими лучами и различными элементарными частицами. Иногда солнечные вспышки бывают столь интенсивны, что вызывают фейерверк полярных сияний и изменения в земном магнитном поле, сильно искажая радиосвязь и даже прерывая работу системы электроснабжения.

 

Еще одно проявление солнечной активности — появление особых волокнистых плазменных образований в магнитном поле солнечной атмосферы, видных на самом краю светила (они наблюдаются как протуберанцы). Наиболее выраженный цикл солнечной активности повторяется через каждые 11 лет. Одиннадцатилетний цикл еще называют главным и связывают с изменением напряженности солнечного магнитного поля. Он характеризуется разным числом солнечных пятен, вспышек и корональных выбросов.

 

Данные явления на солнечной поверхности и в атмосфере достигают максимального количества на пике активности и сходят до единичных случаев в минимуме цикла. Свет и тепло нашего дневного светила обеспечивают жизнь на планете, к тому же Солнце принимает самое активное участие в кругообороте веществ и энергии, являясь своеобразной динамо-машиной происходящих на Земле процессов. Кроме тепла и света поверхность нашей планеты и атмосфера получают от Солнца самые различные виды излучения и частицы солнечного ветра, оказывающие постоянное влияние на всю земную биосферу.

 

Погода и климат на нашей планете также полностью зависят от излучения Солнца. В летнее время оно высоко поднимается над горизонтом, предоставляя максимальный поток живительного тепла за максимальные по длительности дни, а зимой проходит низко, давая минимум солнечной энергии за самое короткое светлое время суток.

 

солнце планета

Бушующая Солнечная корона (художественная реконструкция)

 

Влияние солнечной энергии на земную поверхность прекрасно демонстрируют полные солнечные затмения, в пике которых резко снижается температура, поднимается ветер — и все это происходит за несколько минут!

 

солнце планета

Астрономические времена года

 

 

солнце планета

Суточное движение Земли, Определяемое наклоном ее оси вращения к плоскости земной орбиты — эклиптике  

 

В своем орбитальном движении вокруг Солнца наша планета в то же время вращается вокруг оси, с полным оборотом за сутки. При этом на стороне Земли, обращенной к Солнцу, наступает светлое дневное время суток, а на противоположной — темное ночное. К тому же легко видеть, что на протяжении года продолжительность дня и ночи все время меняется. Это связано с наклоном земной оси к плоскости эклиптики, совпадающей с орбитой Земли. Ежегодное изменение потока солнечной энергии не только определяет разную длительность времени суток, но и вызывает смену сезонов. Достаточно Северному полюсу наклониться в сторону Солнца — и в Северном полушарии наступает лето, между тем как в Южном — в разгаре зима.

 

Существуют четыре даты, которые выделяют астрономические времена года:

 

 20 марта — осеннее равноденствие (начало астрономической весны);

 21 июня — летнее солнцестояние (светило в полдень стоит в зените с максимальной долготой дня — начало астрономического лета);

 23 сентября — осеннее равноденствие (начало астрономической осени);

 23 декабря — зимнее солнцестояние с самым коротким днем в году (начало астрономической зимы).

солнце планета

 

солнце планета

 

Структура Солнца

 

солнце планета

 

Это интересно

 

Наше светило стремительно направляется в центр созвездия Геркулеса, одновременно вращаясь вокруг центра нашей Галактики — Млечного Пути со скоростью более 200 км/с. При этом Солнечная система лежит, по одним оценкам, почти посередине галактического диска в 50 тыс. световых лет, а по другим — несколько смещена к галактическим окраинам.

 

В мире относительных движений мы каждую минуту вращаемся со скоростью 23 км/с с поверхностью Земли, несемся со скоростью 30 км/с по земной орбите и летим со скоростью 230 км/с по галактическим просторам. Солнце представляет собой типичного желтого карлика и в полном соответствии с закономерностями звездной эволюции через несколько миллиардов лет превратится в красного гиганта. В эту эпоху солнечная атмосфера достигнет земной орбиты, а затем постепенно рассеется, и на месте нашего светила останется звезда — белый карлик.

 

Слабый холодный свет этого солнечного остатка будет высвечивать запасы энергии еще миллиарды лет, пока полностью не превратится в невидимый остывший объект.

 

солнце планета

Солнечная буря (художественная реконструкция)

 

Изучение истории Земли показывает, что наша планета в течение миллиардов лет получала от Солнца в среднем то же количество энергии, что и в настоящий момент. Однако даже сравнительно небольшие вариации солнечного тепла способны приводить к громадным климатическим сдвигам. Ярким примером этому служит последовательная смена нескольких ледниковых периодов, оказавших огромное влияние не только на эволюцию всего живого, но и на формирование человеческой цивилизации в новое геологическое время.

 

К сожалению, даже сегодня мы не знаем, как именно надо строить модели механизмов глобального потепления и похолодания, несомненно, зависящих от активности нашего светила. Описав гигантскую гравитационную дугу вокруг Солнца, наш космический корабль выходит на орбиту ближайшей планеты, скрытой в пылающих лучах нашего светила, — Меркурия. Надо заметить, что маршрут между орбитами Земли и Меркурия далеко не прост. Например, вторая космическая миссия НАСА «Мессенджер» состоялась в несколько этапов.

 

Так, запущенная 3 августа 2004 года АМС достигла ближайшей к Солнцу планеты в 2008 году, пролетела мимо нее, затем сделала повторный заходв 2009 и лишь в 2011 году вышла на меркурианскую орбиту, на которой будет вести непрерывные наблюдения до 2013 года.

Читайте также:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *