Текст книги "Виновато Солнце"

Автор книги: Феликс Зигель

сообщить о нарушении

Текущая страница: 2 (всего у книги 13 страниц)

После знаменитого извержения Везувия (79 год н. э.), по свидетельству историка Светония, последовала сильнейшая моровая язва, «какие бывают не часто».

Период с 251 по 266 год н. э. отмечен так называемой моровой язвой Киприана. Болезнь, начавшись в Африке, распространилась затем на всю Европу. В эти же грозные годы сильные землетрясения потрясли многие районы Африки, Азии и даже отмечались в Риме. В те же годы бурно извергалась Этна.

С 512 по 526 год н. э. в Европе и Азии свирепствовала чума, сопровождавшаяся опустошительными землетрясениями. В Антиохии во время землетрясения погибло 250 тысяч человек, и город был разрушен до основания.

В XIV веке человечество пережило одну из самых страшных эпидемий чумы, известную под названием Черная смерть. Три года она свирепствовала практически повсеместно. И снова старинные хроники отмечают, что в эти грозные годы небывалые засухи сменялись наводнениями, налеты саранчи усугубляли всеобщий голод, люди гибли от болезней и буйства беснующихся стихий.

Историки сообщают, что тысячи людей скитались по дорогам, не находя пристанища, мучаясь от голода и жажды. В Европе сильнейшие землетрясения разрушили десятки городов и сотни замков. Люди обращали взоры к небу, стараясь найти объяснение всему происходящему.

Хорошо известно, что в средние века пышно расцвела астрология. Ум человеческий пытался объяснить земные беды вредным влиянием планет и созвездий. Это было с современной точки зрения явным заблуждением. Кто сегодня не знает, что созвездия – видимые группировки на самом деле весьма далеких одна от другой звезд, что планета Марс не имеет никакого отношения к цвету волос или воинственности характера, а легкомысленные красотки рождаются без всякой протекции планеты Венеры?

Все это так, и астрология действительно была лженаукой, такой же, скажем, как и алхимия. Но и в алхимии и в астрологии кое-что было и от истины.

Алхимики мечтали о взаимном превращении химических элементов, о том, например, чтобы ртуть превратить в золото. Средства, которыми они старались достичь желанной цели, ошибочны. Основная же идея далеко не абсурдна – современной ядерной физике хорошо известны и естественные и искусственные превращения элементов.

Основная идея астрологов – влияние космоса на Землю – вполне разумна. Но только космические связи Земли совсем не такие, какими представляли их себе астрологи средневековья.

И все-таки сквозь толщу суеверия постепенно пробивались проблески подлинного знания. На первых порах оно выразилось в сопоставлении фактов, действительно связанных между собой как причина и следствие. Объяснить подмеченную связь не удавалось, но факты накапливались.

А они в конце концов и породили гелиобиологию. Не будем голословными, снова приведем примеры.

В Никоновской летописи есть такое место:

«Того же лета солнце быть аки кровь, и по нем места черны, и мгла стояла с пол-лета, и зной и жары бяху велицы, леса и болота и земля горяще, и реки пересохша, иные же места водные до конца иссохша, и бысть страх и ужас на всех человецех и скорбь велия»…

А вот что сказано в Воскресенской летописи:

«Бысть знамение на солнце: бяху в нем места черны, яко гвозди. Бысть же того лета и мгла велика по ряду с два месяца, и не видети перед собою за две сажени человека в лицо, птицы же по воздуху летати, но падаху на землю и по земли хожаху… лето бо бе сухо, жита посохли».

Вильям Гершель – знаменитый английский исследователь звездной Вселенной, астроном, открывший планету Уран, инфракрасное излучение Солнца, наблюдавший в свои исполинские самодельные телескопы вулканические извержения на Луне и многие другие удивительные космические явления. Малоизвестно, однако, еще одно важное открытие этого великого ученого. В 1801 году он сопоставил колебания рыночных цен на пшеницу с числом пятен на Солнце. Несмотря на ограниченность данных, все же наметилась явная связь между, казалось бы, совершенно несвязанными явлениями.

Чтобы не утомлять читателя, просто перечислим физические явления на Земле, задолго до Чижевского поставленные в прямую связь с числом солнечных пятен (в скобках указаны фамилия первооткрывателя и год открытия).

1. Частота и интенсивность магнитных бурь (Ламонт, 1850).

2. Частота и яркость полярных сияний (Фритц, 1863).

3. Частота гроз (Зенгер, 1887).

4. Температуры воздуха у поверхности Земли и воды (Гаутьер, 1844).

5. Частота бурь, ураганов, смерчей и количество осадков (Мелдрун, 1872).

6. Землетрясения (Малле, 1858).

А вот некоторые явления в живом мире Земли, также оказавшиеся связанными с солнечными пятнами:

1. Количество добываемого вина (Сарториус, 1878).

2. Толщина годовых колец деревьев (Шведов, 1892).

3. Размножаемость и миграции насекомых (Кеппеи, 1870).

4. Величина улова рыб (Нансен, 1909).

5. Частота внезапных смертей (Киндлиманн, 1910).

Сознаемся, оба списка неполны: в конце концов, перед вами не научная монография, а популярная книжка. Но и приведенные примеры должны заинтриговать читателя.

Что это за всесильные солнечные пятна, с огромного расстояния столь явно влияющие на Землю? В чем причина странных связей Земли и Солнца и как все это можно объяснить?

Последующие главы книги и будут ответом на эти вопросы.

И на Солнце есть пятна

В древности Солнце обожествляли. И не только Солнце, но и вообще все небесное. Вероятно, с тех давних пор дошло до нас известное противопоставление идеально совершенного неба и грешной, несовершенной Земли.

«Отличается, как небо от Земли», – говорим мы о вещах, во всем не похожих друг на друга.

В реальном мире трудно найти более подходящий предмет для религиозного поклонения, чем Солнце. В культе Солнца люди инстинктивно выражали верную идею о зависимости всего земного от Солнца. И этот культ проник даже в древнегреческую философию – учение о «совершенстве» небес было освящено авторитетом Аристотеля и его учеников. Впрочем, в те времена солнцепоклонники встречались во всех уголках земного шара.

Вы, вероятно, догадались, к чему я завел этот разговор. Когда кто-нибудь из древних наблюдателей замечал пятна на Солнце, он не только совершал научное открытие, но и оскорблял божество. Открытие ценилось лишь потомками, расправа за оскорбление наступала немедленно. По этим причинам открытие солнечных пятен решало принципиальный спор – совершенны ли небеса или ничто земное им не чуждо.

Трудно сказать, кто первый заметил на Солнце пятна.

Их описывали древние китайские летописцы, арабские и армянские хроники, русские летописи, средневековые историки, – все они отмечают, что изредка на Солнце появляются какие-то темные образования, больше всего похожие на гвозди, как бы вбитые в Солнце. Слово «пятно» появилось позже, в XVII веке, когда впервые удалось рассмотреть солнечные пятна в телескоп.

В истории науки нередки случаи, когда открытие совершают сразу и независимо друг от друга несколько ученых. Так было и в начале XVII века, когда честь открытия солнечных пятен оспаривали трое ученых – великий итальянец Галилео Галилей, голландец Иоганн Фабрициус и немецкий профессор-иезуит Христофор Шейнер.

Увидеть солнечные пятна в телескоп – дело нехитрое.

Стоит лишь, защитив глаза темным фильтром, направить телескоп на Солнце, и на его поверхности почти всегда удается заметить пятна. Древние же наблюдения солнечных пятен невооруженным глазом были или забыты, или еще неизвестны.

Первая книга о солнечных пятнах появилась в 1611 году. В ней Иоганн Фабрициус рассказывает, что еще в декабре 1610 года он однажды утром, наблюдая Солнце в телескоп, заметил на нем черное пятно, которое сначала посчитал за далекое маленькое облако. Однако через некоторое время, когда Солнце уже было высоко в небе, странное темное «облачко» осталось на прежнем месте солнечного диска. Когда же и на следующее утро Фабрициус увидел на Солнце то же самое пятно и в том же месте, всякие сомнения исчезли – пятно не было облаком, а принадлежало Солнцу!

Через несколько дней на Солнце появились новые пятка, а прежнее пятно изменило форму и заметно сдвинулось к западному краю Солнца. Еще через несколько дней оно исчезло за этим краем, но спустя две недели снова появилось на противоположном, восточном краю.

Напрашивался вывод, что огромный солнечный шар медленно вращается вокруг оси, завершая полный оборот примерно за месяц.

Солнечные пятна по наблюдениям Галилея.

Книга Фабрициуса уже готовилась к печати, когда в марте 1611 года Шейнер в свой телескоп впервые заметил солнечные пятна и показывал их своим ученикам. Однако, в отличие от Фабрициуса, Шейнер не торопился с публикацией. Он прекрасно понимал, что пятна на Солнце прежде всего запятнают его авторитет профессора-иезуита, пропагандиста аристотелевского учения о «неприкосновенной чистоте» небес. Лишь в декабре 1611 года Шейнер рискнул написать об открытии солнечных пятен, впрочем и здесь поступив вполне по-иезуитски. Не желая неприятностей, Шейнер заявил, что открытые им образования – это не пятна на Солнце, а неизвестные близкие к Солнцу планеты, в виде черных пятен проектирующиеся на солнечный диск.

Галилей открыл солнечные пятна, по-видимому, еще в середине 1610 года, но нигде не заявил о своем открытии.

Однако в апреле 1611 года в Риме Галилей показывал солнечные пятна в свой телескоп тем, кто интересовался его астрономическими открытиями. Осторожность Галилея понятна, – все, что он увидел в небе, вооружив свои глаза телескопом, шло вразрез не только с философией Аристотеля, но и с учением церкви. В такой ситуации солнечные пятна могли быть последней каплей, переполнявшей терпение врагов великого ученого.

И все-таки, как это ни было опасно, Галилей ввязался в спор о природе солнечных пятен. Он принял сторону Фабрициуса и убедительно доказал новыми наблюдениями, что пятна – не планеты, а какие-то образования на солнечной поверхности.

Следует все-таки помянуть добрым словом и Шейнера.

Он согласился с доводами Галилея и усердно наблюдал солнечные пятна вплоть до 1627 года. Шейнер уточнил период вращения Солнца и описал свои наблюдения в объемистом фолианте, содержащем около 800 страниц!

И на Солнце есть пятна – с этой истиной в конце концов пришлось согласиться и недоверчивым ученым и правоверным церковникам. Почти два века астрономы продолжали наблюдать на Солнце пятна, не открывая при этом ничего принципиально нового. Лишь в прошлом веке неожиданно выявилось, что число пятен на Солнце колеблется по определенному закону.

Генрих Швабе, скромный немецкий аптекарь, живший в прошлом веке в Германии, был любителем астрономии.

Заметим, что не во всяком деле возможно, а тем более полезно «любительство». Вы, вероятно, не рискнули бы обратиться к помощи хирурга-любителя. Но в астрономии любители играли, а отчасти играют и теперь большую роль. Астрономов-специалистов всегда было мало. Они не успевали следить за всем, что происходит на небе. Тут и приходили на помощь многочисленные любители астрономии. Они открывали новые планеты и кометы, вели регулярные наблюдения переменных звезд, регистрировали появление метеоров. Словом, почти во всех областях астрономии добросовестный наблюдатель, вооруженный пусть даже скромным оптическим инструментом, может принести пользу науке. Некоторые же из любителей астрономии, как Генрих Швабе, совершили великие открытия.

В 1826 году Швабе приобрел небольшой телескоп и занялся поисками неизвестных планет, более близких к Солнцу, чем Меркурий. Тема эта в те годы была модной, и каждому хотелось стать первооткрывателем. Очевидно, если есть неизвестные планеты, они должны временами проектироваться на солнечный диск. С первого взгляда они будут похожими на солнечные пятна, но детали строения выявят истинную природу подозрительных объектов. Вот почему Швабе с чисто немецкой пунктуальностью на протяжении многих лет регистрировал в своих журналах все появлявшиеся на Солнце пятна.

И тут, разыскивая одно, Швабе неожиданно открыл совсем другое. Выявилось, что примерно каждые десять лет число солнечных пятен становится наибольшим. Через пять лет после этого оно снижается до минимума: в иные дни Солнце выглядит совсем по Аристотелю – ослепительно чистым. Первое сообщение о своем открытии Швабе опубликовал в 1843 году. Однако оно стало широкоизвестным лишь восемь лет спустя, когда знаменитый естествоиспытатель Александр Гумбольдт в своей книге «Космос» оповестил весь мир о наблюдениях Швабе.

Открытие загадочного солнечного ритма заинтересовало астронома Цюрихской обсерватории Рудольфа Вольфа.

Он собрал все телескопические наблюдения солнечных пятен, а также их описание в старинных хрониках. За больший промежуток времени четче выражается и ритм солнечного пульса. В 1852 году Вольф нашел, что максимальное количество пятен заполняет солнечный диск каждые 11,1 года (а не раз в 10 лет, как подсчитал Швабе). Три года спустя, став директором Цюрихской обсерватории, Вольф впервые организовал постоянные систематические наблюдения солнечных пятен – наглядного выражения так называемой солнечной активности.

Примеру Вольфа вскоре последовали и астрономы других обсерваторий. Постепенно сложилась «служба Солнца» – регулярные, никогда не прекращающиеся доныне наблюдения Солнца на множестве обсерваторий земного шара. Кроме того, Вольф обнаружил связи солнечной активности с полярными сияниями, магнитными бурями и другими явлениями на Земле. Это был один из первооткрывателей Солнца, астроном-специалист, всю свою жизнь посвятивший изучению Солнца и солнечно-земных связей. Не подумайте, что после Вольфа астрономы-любители, исследователи Солнца, уже не совершали открытий.

Приведу только один пример.

В Московском планетарии много лет в должности заведующего диапозитивным фондом работал Алексей Петрович Моисеев. Впервые я его увидел в 1934 году на заседании отдела Солнца Московского астрономо-геодезического общества. Высокого роста, худощавый, скромно одетый, Моисеев не любил говорить о себе, о своих открытиях.

Долгое время я не знал, что этот уже немолодой любитель астрономии, вооруженный астрономической трубой с поперечником объектива всего 34 мм, внес большой вклад в изучение Солнца и его активности.

Моисеев открыл, что радужные кольца вокруг Солнца и Луны, так называемые галосы, связаны с солнечными пятнами. С теми же пятнами, по его исследованиям, связаны частота появления перистых облаков, частота и сила гроз.

Это был терпеливый исследователь природы, буквально каждый день наблюдавший Солнце. И так из года в год, из десятилетия в десятилетие.

Легко понять, что в один и тот же момент в большой телескоп на Солнце увидишь пятен гораздо больше, чем к маленький. Чтобы сравнить между собой столь разнородные наблюдения, их путем расчетов приводят (редуцируют) к какому-нибудь телескопу, принимаемому за стандарт. Иначе говоря, теоретически подсчитывают, что можно было бы увидеть, если заменить данный телескоп стандартным.

За рубежом «стандартным» телескопом издавна считался тот, в который когда-то наблюдал Вольф. В Советском Союзе долгое время все наблюдения солнечных пятен редуцировали к крошечному телескопу Алексея Петровича Моисеева.

Это ли не знак уважения скромного труженика науки, не имевшего официального диплома астронома, но всей своей жизнью показавшего себя настоящим ученым?

Мы живем внутри Солнца

Доказывать значимость Солнца для человека – это ломиться в открытую дверь. Разве не очевидно, что Солнце – источник всякой жизни на нашей планете? Погасни вдруг Солнце, и за какие-нибудь считанные сутки, а то и часы погибнет все живое, и мертвая Земля почти в полном мраке продолжит свое кружение вокруг невидимого Солнца.

И все-таки многие недооценивают роль Солнца в жизни земной биосферы. Отчасти это результат заблуждения – Солнце представляется нам почти бесконечно далеким от Земли. На самом же деле мы в буквальном смысле слова живем внутри Солнца. Усвоив эту истину, мы легче поймем ту роль великого дирижера для всего живого, которую повседневно выполняет Солнце.

Самое простое

Человек несравнимо меньше Солнца. Солнце несравненно проще человека. Мы с вами – самое сложное из всего, что пока доступно нашему познанию. Звезды, а значит, и Солнце, эта рядовая звезда, очень просты по своему устройству. Пожалуй, звезды – самые простые тела космоса. Убедимся в этом на примере Солнца.

Итак, попробуем представить себе исполинский, очень горячий газовый шар в миллион с третью раз превосходящий по объему Землю. Шар, из вещества которого удалось бы слепить 333 тысячи таких же массивных шаров, как земной. Впрочем, употребляя это последнее сравнение, мы имеем в виду лишь соотношение масс, а не химический состав.

С точки зрения химии, Солнце предельно просто. Два самых простых химических элемента составляют почти всю его массу: на 85 % Солнце состоит из водорода, на 13 % – из гелия.

В этом водородно-гелиевом шаре все остальные элементы участвуют лишь в качестве примесей, в общей сложности составляющих лишь 2 % солнечной массы.

Легко понять, что с углублением в солнечный шар давление непрерывно растет. Внешние слои давят на внутренние, и в центре Солнца давление достигает 10 миллиардов атмосфер! При этом, не теряя основных свойств обычного газа, вещество в центре Солнца тем не менее в десятки раз плотнее платины (его плотность близка к 100 г /см3).

Когда долго качаешь автомобильный насос, он заметно нагревается. Удивительно ли после этого, что температура в центре Солнца измеряется 15 миллионами градусов?

Заметим, что и эта величина может быть получена в результате несложных расчетов. Куда труднее разгадать, какие процессы совершаются в глубинах Солнца, в его центральных областях. Совсем не прост вопрос, почему светит Солнце.

Давно уже признано, что ни механическая энергия (сжатие Солнца), ни обычные химические реакции (скажем, горение) не могут обеспечить чрезвычайно длительной жизни Солнца (по меньшей мере миллиарды лет!).

Единственный возможный источник солнечной энергии – ядерные реакции. Скорее всего, в недрах Солнца осуществляется так называемый протон-протонный цикл, в итоге которого водород медленно «перегорает» в гелий. Протон-протонный цикл можно представить себе так:

Этап первый: два протона (обозначим их Я1 и Я1), взаимодействуя, превращаются в ядро дейтерия D2 – изотоп водорода. При этом образуется также позитрон («положительпый электрон») |³+ и знаменитое нейтрино v – частица неуловимо малой массы, лишенная электрического заряда.

Всю эту цепочку превращений можно записать так:

Н¹ + Н¹ – > D² + β⁺ + ν.

Этап второй: дейтерий, реагируя, или, точнее, как бы «сливаясь», с новым протоном, образуют изотоп гелия Не³ и гамма-квант γ, то есть элементарно малую порцию электромагнитного излучения. Символически запишем:

D² + Н¹ – > Не³ + γ

И, наконец, этап третий, окончательный. Два ядра изотопа гелия 2Не³ превращаются в ядро обычного гелия Не⁴ и два новых протона 2Н¹. Вот соответствующая запись:

2Не³ – > Не⁴ + 2Н¹.

Кому показались сложными все эти рассуждения и формулы, пусть обратит внимание на главное, самое существенное. Исходным материалом в протон-протонном цикле служит водород или, точнее, протоны – ядра атомов водорода. Все начинается со «слияния» двух протонов – отсюда и название цикла. Конечный же новый продукт – ядра атомов гелия. Итак, в ходе непрерывно действующих ядерных реакций водород в недрах Солнца преобразуется в гелий.

Ядерные реакции в недрах Солнца.

Остается уточнить одну важную деталь. В недрах Солнца, в условиях почти непредставимых давлений и температур атомы водорода лишены электронных оболочек.

Электроны, покинувшие свои атомы, и ядра атомов водорода и гелия (то есть протоны и альфа-частицы) – все это сплошь перемешано и образует электрически нейтральную смесь– солнечную плазму. Толчея и неразбериха там полная. Но это только с первого взгляда. А если приглядеться (конечно, глазом теоретика), увидишь постоянно совершающийся, направленный в одну сторону процесс – превращение протонов в альфа-частицы, то есть ядра атомов гелия.

Вот теперь можно пояснить, почему светит Солнце.

Напомним азы ядерной физики.

Ядро атома гелия состоит из двух протонов и двух нейтронов. Такое ядро в недрах Солнца может возникнуть из четырех протонов, причем два из них превратятся в нейтроны.

Но вот что важно. Возникшее в этом процессе ядро гелия, или альфа-частица, несколько легче, чем взятые вместе четыре протона – те самые, которые ее породили. Куда же делась остальная масса вещества? Оказывается, она превратилась в свет, в излучение, то есть в иную форму материи. Именно так и создается электромагнитное излучение Солнца – источник жизни на нашей Земле.

«Дефект массы», то есть избыток массы вещества, превратившийся в излучение, для каждой возникшей альфа-частицы, конечно, ничтожно мал. Но, во-первых, таких частиц неимоверно много, и, во-вторых, превращение вещества в излучение подчиняется знаменитой формуле Эйнштейна

Е = mс².

Здесь m означает массу вещества, переходящего в излучение, с – скорость света (300 000 км/сек), Е – энергия возникшего излучения. Пусть те, кто не боится расчетов, вычислят, сколько энергии в эргах выделится при превращении в излучение 1 г вещества. Очевидно,

Е = 10²¹ эрг.

Не правда ли, это выглядит солидно? А ведь Солнце ежесекундно превращает в излучение четыре миллиона тонн своего вещества. Такой «груз» удалось бы разместить лишь в четырех тысячах поездов, по пятьдесят вагонов в каждом. И так – ежесекундно! Значит, пока вы дочитаете эту страницу, Солнце «похудеет» на сотни миллионов тонн!

Не пугайтесь! Запасы вещества в Солнце очень велики – Солнце весит примерно 2 * 10²⁷ г. Так что при всей своей расточительности жизнь Солнца как самосветящегося тела обеспечена еще на многие, многие миллиарды лет.

Не подумайте, что, появившись в недрах Солнца, квант, эта элементарно малая порция излучения, быстро доберется до солнечной поверхности и отправится затем в странствие по Вселенной. Судьба возникшего кванта гораздо причудливее. Он по извилистым путям пробивается сквозь ядерную толчею к поверхности Солнца. Продираясь сквозь густую толпу, человек постепенно теряет силы. Так и солнечный квант – возникший очень энергичным гамма-квантом, не воспринимаемым человеческим глазом, он, странствуя тысячи лет внутри Солнца, в конце концов добирается до его поверхности сильно «измотанным», расточившим былую энергию, квантом видимого света. Иначе говоря, если недра Солyца создают невидимые, очень энергичные лучи, то солнечная поверхность воспринимается нами как самое яркое, что есть на небе.

Вот, в сущности, главные секреты Солнца. Остальное – детали. Пусть очень сложные для нас, но не меняющие общего представления о Солнце как принципиально весьма простом тепловом механизме, за счет своей массы непрерывно вырабатывающем энергию в течение миллиардов лет.

Магнитные острова

Если Солнце – газовый шар, почему его края так четки? Почему даже в очень большие телескопы Солнце выглядит диском с резко очерченным краем? Казалось бы, газовый шар должен иметь иной облик – туманная масса с размытыми, постепенно сходящими на нет краями?

Причина этого парадокса (необычного на первый взгляд явления) в том, что в солнечной массе есть сравнительно тонкий непрозрачный слой, отделяющий недра Солнца от его обширной разреженной и вполне прозрачной атмосферы. Толщина этого слоя 100–300 км, и так как именно он, этот слой, излучает мощнейшие потоки света, его называют фотосферой (буквально – светящейся оболочкой).

Фотосфера – видимая, несколько условная поверхность Солнца. Яркость ее настолько велика, что при наблюдении фотосферы всегда приходится прибегать к темным фильтрам, умеряющим солнечный свет. Но когда этим способом или с помощью экрана получают доступное глазу изображение Солнца, сразу бросается в глаза характерная деталь: к краям фотосфера темнее, чем в середине солнечного диска. За счет этого эффекта Солнце воспринимается не плоским диском, а объемным сферическим телом.

На рисунке дано объяснение этому «потемнению к краю». Глаз способен «пробиться» на некоторую глубину внутрь фотосферы – ведь она все-таки не абсолютно непрозрачна. Но тогда в центре диска глаз видит более глубокие, а значит, более горячие и яркие слои Солнца, чем на его краях. Отсюда и непосредственное восприятие сферичности Солнца.

В те редкие дни, когда на Солнце вовсе нет пятен, его поверхность даже в небольшие телескопы видна неоднородной, как бы сплошь состоящей из множества мелких зерен – гранул. Особенно хорошо видны гранулы на снимках, сделанных с аэростатов или самолетов, когда помехи земной атмосферы сильно ослаблены.

Причина потемнения фотосферы к краю Солнца.

В среднем поперечник обычной солнечной гранулы близок к 700 км. Образования эти весьма непостоянны.

Пройдет 4–5 мин, и гранула изменится до неузнаваемости, а то и вовсе исчезнет, уступив место темному промежутку.

Бывает и наоборот – там, где только что был темный промежуток, неожиданно возникает светлая гранула.

Впечатление чего-то бурлящего, крайне непостоянного и изменчивого остается от наблюдения солнечных гранул.

Температура солнечной поверхности близка к 6000°.

В сущности, такова и температура гранул. Промежутки между ними на 350–400° холоднее. Разница в температуре и создает впечатление «ячеистости». А еще иногда сравнивают грануляцию фотосферы с густо насыпанными рисовыми зернами. Но это все – внешняя сторона дела. В чем же сущность явления?

Есть три типа передачи энергии – теплопроводность, конвекция и лучеиспускание. Вы кладете руку на теплый чайник, и ваша рука нагревается. Причина в том, что быстро колеблющиеся молекулы металла, из которого сделай чайник, передали часть своей энергии молекулам вашей руки, и они стали колебаться быстрее, чем раньше. А это и выражается в повышении температуры руки. Такова суть теплопроводности, характерной для твердых тел.

В газах энергия передается иначе. От включенной отопительной батареи тепло быстро распространяется по всей комнате. Получается так за счет перемешивания воздуха, при конвекции. Нагретый батареей воздух теряет прежний удельный вес и потому уходит вверх, уступая место более тяжелому холодному слою воздуха. Нагревшись, он также уходит вверх, и в конце концов, непрерывно перемешиваясь, воздух становится равномерно нагретым.

Теперь представьте себе жарко натопленную печь.

Чтобы подбросить новую порцию дров, вы открываете дверцу печки, и на вас сразу, как говорят, «пахнуло жаром».

Конвекция тут ни при чем – так быстро воздух не перемешивается. Нет тут и непосредственного соприкосновения твердых тел, а значит, и теплопроводности. Действует иная причина—лучеиспускание. Раскаленные дрова послали лучи света, и их энергия растормошила молекулы вашего лица – вот почему и «пахнуло жаром».

Земля получает от Солнца энергию лишь этим, третьим, способом. Оно и понятно – нас отделяет от Солнца почти пустое межпланетное пространство, в котором теплопроводность и конвекция невозможны.

А вот на Солнце, в его не слишком глубоких слоях, непрерывно происходит конвекция, перемешивание солнечного вещества. Горячие струи солнечного газа поднимаются вверх, и верхушки их мы называем гранулами. Рядом же охладившиеся газы опускаются вниз – это темные промежутки между гранулами. В целом все это сильно напоминает кипение жидкости в кастрюле – ведь там тоже совершается непрерывное перемешивание, то есть конвекция.

Конвективный слой на Солнце примерно в тысячу раз толще фотосферы. Он начинается с глубины около 100 тысяч километров, и за счет этого слоя совершается переход от сверхгорячих солнечных недр к его сравнительно умеренно нагретой поверхности.

На краях солнечного диска почти всегда видны светлые, неправильной формы пятнышки. Они напоминают яркие облачка, в которых различимы прожилки, яркие точки и какие-то узелки. Их называют факелами, и они равномерно усеивают фотосферу, хотя хорошо различимы лишь у краев Солнца. В отличие от гранул, факелы относительно устойчивы. Иногда, почти не меняясь, они существуют недели и даже месяцы.

Рисунок крупного солнечного пятна. Справа вверху показаны сравнительные размеры Земли

Факелы расположены несколько выше общего уровня фотосферы и горячее ее на 200–300°. Они образуются в тех местах фотосферы, где возникают слабые магнитные поля.

Солнечные газы ионизированы, иначе говоря, они обладают определенным электрическим зарядом. На такие газы магнитное поле действует как некая регулирующая сила. Она упорядочивает конвекцию, а это позволяет горячим газам подняться на большую высоту и перенести больший запас энергии. Так объясняется повышенная яркость факелов и их приподнятость над фотосферой.

Самая замечательная деталь фотосферы – солнечные пятна, кажущиеся с расстояния 150 миллионов километров очень маленькими. Солнечные пятна на самом деле колоссальны. В среднем рядовое солнечное пятно имеет в поперечнике 10–15 тысяч километров, что сравнимо с поперечником Земли. Однако нередко появляются гиганты, достигающие в диаметре 200 тысяч и более километров.

Пятно обычно возникает там, где до этого наблюдались факелы. Вначале солнечное пятно – это крошечная пора, маленькая черненькая точка, лишь чуть большая, чем темные промежутки между гранулами. Примерно через день пора увеличивается и превращается в резко очерченное пятно. Еще спустя день в средней части пятна возникает светлая перемычка, и пятно делится на два. Проходят еще один-два дня, и вокруг пятен образуется более светлая, с прожилками, кайма – так называемая полутень. Пятна медленно продолжают расти, а рядом с ними возникает множество мелких пятен, нередко связанных общей полутенью. Образуется группа солнечных пятен, по размерам в огромное число раз превосходящая диаметр земного шара.

Это – вершина развития, апофеоз. Далее все идет на убыль. Пятна уменьшаются, блекнут, и, хотя вся группа как бы чуть-чуть расползается по солнечной поверхности, в конце концов пятна исчезают, сменяясь обычными гранулами. Весь этот цикл развития занимает две-три недели, но некоторые особенно мощные группы солнечных пятен могут существовать многие месяцы.

Так совершаются события на Солнце. При наблюдениях с Земли картина несколько осложняется тем, что огромный солнечный шар медленно вращается вокруг собственной оси. Если бы Солнце было твердым телом, все бы его точки имели одинаковую угловую скорость, а значит, и одинаковый период вращения. На самом деле исполинский газовый шар вращается иначе, как бы по частям.

Экваториальные зоны Солнца завершают полный оборот за 25 суток, а околополярные области примерно за месяц.