Текст книги "Вселенная полна загадок"
Автор книги: Феликс Зигель
сообщить о нарушении
Текущая страница: 9 (всего у книги 17 страниц)
Став кометой, ледяная глыба непрерывно разрушается. С каждым полетом вблизи Солнца она безвозвратно теряет газы и пыль. Если же ядро кометы столкнется с метеоритом, то такая катастрофа только ускорит распад кометы. Распавшись на части, пометное ядро еще быстрее пойдет по пути полного измельчения и рассеяния в пространстве. Но запасы потенциальных комет очень велики, и на смену исчезнувшим кометам с окраин солнечной системы непрерывно поступают новые, еще свежие и неистощенные их собратья.
Таков современный взгляд на место комет в нашей солнечной системе. Кометы представляют собой, по-видимому, тела, характерные для промежуточной стадии развития планетной системы. Может быть, когда-то из этих тел, как из своеобразных кирпичей, сложились планеты. Но часть из них осталась «не у дел». Они превратились в «стремительный мусор», впрочем способный порождать такие грандиозные и удивительные во многих отношениях тела, как комета Аренда – Ролана.
СОЛНЦЕ ОСТАЕТСЯ НЕПОНЯТНЫМ
Всем ансамблем тел, составляющих солнечную систему, управляет Солнце. Его могучее тяготение придает стройность движениям планет, комет и метеоритов, которые обращаются вокруг Солнца.
Масса Солнца в семьсот шестьдесят раз превышает массу всех крупных планет вместе взятых. По-видимому, она намного превышает и общее количество вещества, составляющего остальную часть солнечной системы. Поэтому роль Солнца как динамического центра вполне понятна. Гораздо труднее разобраться в тех физических процессах, которые происходят на самом Солнце.
Превосходя Землю по объему в миллион триста тысяч раз, Солнце, в отличие от нашей планеты, целиком состоит из газов. Причина этого давно известна – температура Солнца очень высока. Его поверхность нагрета до 6 тысяч градусов, а в центральных областях Солнца температура должна быть близкой к 15 миллионам градусов. В этом интервале температур все известные нам вещества могут находиться только в газообразном состоянии.
Казалось бы, газовый шар должен выглядеть размытым, с нечеткими, туманными очертаниями. Между тем края Солнца удивительно резки. Такими они кажутся и невооруженному глазу, и при наблюдении в телескоп.
Причина этого факта ныне выяснена. Оказывается, свет, доходящий до нас от Солнца, возникает в сравнительно тонком поверхностном его слое, толщина которого не превосходит 300 километров. Ниже этого слоя солнечные газы становятся совершенно непрозрачными, а выше располагаются чересчур прозрачные и гораздо менее яркие слои солнечной атмосферы. При обычных условиях наблюдения они не видны и потому Солнце кажется резко очерченным ослепительно ярким диском.
Вот этот поверхностный газовый слой Солнца, отделяющий его непрозрачные недра от разреженной атмосферы, называется фотосферой (то есть светящейся оболочкой). Плотность газов фотосферы ничтожно мала – почти в миллиард раз меньше плотности воды. Барометр, помещенный в фотосфере, показал бы (если бы смог существовать) давление в несколько миллиметров ртутного столба. Казалось бы, столь разреженные газы должны быть прозрачнее стекла. Так бы и было, если бы на Солнце не встречались в изобилии отрицательные ионы водорода. В отличие от атомов обычного водорода атомы отрицательного водорода состоят из протона и обращающихся вокруг него двух электронов.
Отрицательный водород – сильнейший поглотитель света. Если содержащий его слой газа имеет толщину больше нескольких десятков километров, то он становится таким же непрозрачным, как кирпичная стена.
Фотосфера и более глубинные газовые слои Солнца играют роль фильтра, задерживающего почти полностью внутреннее солнечное тепло. Нам кажется, что Солнце очень щедро посылает свою энергию в окружающее его пространство. Энергия, излучаемая Солнцем за одну секунду, так велика, что ее вполне хватило бы, чтобы растопить слой льда толщиной 100 километров и покрывающий всю Землю!
Но, оказывается, расточительность Солнца только кажущаяся. Излучаемая им энергия составляет ничтожнейшую долю той энергии, которая скрыта в его недрах. Так что непрозрачность отрицательного водорода предохраняет Солнце от быстрой потери энергии, то есть, иначе говоря, от быстрого охлаждения.
При наблюдениях Солнца в телескоп его края выглядят более темными, чем середина. Вызвано это тем, что в центре Солнца наш глаз проникает до более глубоких и потому более горячих слоев фотосферы, чем те, которые доступны нам на его краях.
Раскаленные газы солнечной фотосферы находятся в непрерывном движении. Что же заставляет их сохранять постоянную температуру, близкую к 6 тысячам градусов?
Когда в холодной комнате вы включаете электроплитку, нагрев воздуха происходит по трем причинам. Во-первых, воздух обладает некоторой теплопроводностью. Тепло от раскаленной плитки непосредственно передается обволакивающему ее слою воздуха. Однако воздух не металл, и тепло он проводит плохо. Если бы не происходило движения частиц воздуха, перемешивания его теплых и холодных слоев, то нагреть комнату за счет одной теплопроводности воздуха удалось бы не скоро.
Во-вторых, перемешивание газовых струй, называемое в физике конвекцией, значительно ускоряет этот процесс. В-третьих, еще быстрее передается тепло через лучеиспускание. Вы подносите руку к плитке и сразу же ощущаете на своей ладони ее «жар». Тепло от спирали к руке перенесли лучи света, испускаемые плиткой. Их энергия затем преобразовалась в быстрое тепловое движение молекул вашей руки.
Участок солнечной поверхности с гранулами.
Все три процесса (теплопроводность, конвекция и лучеиспускание) ведут к одной цели – к выравниванию температуры.
Что же выравнивает температуру в фотосфере: теплопроводность, конвекция или лучеиспускание?
Конвективные токи в фотосфере существуют, и о них мы еще поговорим. Однако роль их в выравнивании температур оказывается невелика. Еще меньшую роль в этом процессе играет теплопроводность солнечных газов. Главная причина заключается в лучеиспускании.
Лучи света являются передатчиками тепла от горячих внутренних слоев Солнца к его атмосфере. Количество энергии, получаемое фотосферой из недр Солнца, всегда равно тому количеству энергии, которое фотосфера излучает. Говорят поэтому, что фотосфера находится в состоянии лучистого равновесия. Выражается это равновесие фотосферы в постоянстве ее температуры.
Даже в небольшие телескопы заметно, что фотосфера состоит из множества светлых зерен, разделенных более темными промежутками. Зерна, называемые гранулами, не остаются постоянными. Наоборот, они быстро меняются, и в среднем продолжительность существования каждой из гранул исчисляется тремя – пятью минутами.
Гранулы возникают и исчезают, непрерывно изменяясь по величине и форме. Замечено, что они слегка и притом хаотично смещаются вдоль солнечной поверхности со средней скоростью около 4 километров в секунду. Сорок процентов поверхности Солнца занято гранулами, а остальные 60 процентов – темными промежутками между ними. Темнота их, впрочем, относительна – они лишь на 10–20 процентов уступают по своей яркости гранулам.
Гранулы только кажутся маленькими. На самом деле их средний поперечник близок к 1000 километрам.
В последние годы удается фотографировать Солнце с больших высот. Французский астроном Дольфус, поднявшись в гондоле воздушного шара на высоту 7 километров, получил с помощью телескопа прекрасные фотографии солнечных гранул. Еще больших успехов добились американские астрономы. На специальном стратостате они достигли высоты 25 километров. Здесь с помощью 12-дюймового телескопа и автоматической фотокамеры ими было сделано более восьми тысяч фотоснимков Солнца. Качество таких снимков очень высокое, так как крайне разреженные слои стратосферы практически не мешают наблюдениям.
Теоретические подсчеты показывают, что в фотосфере, «подстилаемой» изнутри более горячими слоями газов, неизбежно должна возникнуть конвекция. Из глубин фотосферы поднимаются горячие и потому более яркие струи газов, а на их место опускаются массы охлажденных газов. Верхушки бьющих изнутри раскаленных газовых фонтанов мы и наблюдаем как гранулы. Промежутки между ними заняты опускающимися более холодными газами.
Миллиарды лет происходит это непрестанное движение. Оно помогает лучеиспусканию выравнивать температуру фотосферы.
Характерными образованиями в фотосфере являются солнечные пятна. Наибольшие из них видны даже невооруженным глазом (разумеется, через темный фильтр или сравнительно прозрачное облако). Мельчайшие из пятен, называемые порами, можно наблюдать только в телескопы.
В крупном солнечном пятне легко различить две его части – темное центральное ядро, называемое тенью, и окружающую его более светлую кайму – полутень. Тень обычно кажется равномерно темной, а в полутени иногда легко различить расходящиеся радиально от ядра светлые полоски – волокна.
Пятна кажутся темными лишь по контрасту с окружающей их ослепительно яркой фотосферой. На самом деле температура пятен всего на 1500 градусов ниже температуры фотосферы. Поэтому, если бы их можно было поместить на небе отдельно, вне Солнца, они казались бы почти такими же яркими, как и Солнце.
Солнечное пятно, окруженное факелами.
Поперечники больших пятен нередко превышают диаметр Земли. Пятна, видимые невооруженным глазом, имеют в поперечнике более 40 тысяч километров, а были случаи, когда на Солнце появлялись пятна с поперечником 200 тысяч километров.
Удивительно, что эти колоссальные по земным масштабам образования непрерывно изменяются. Пятна меняют свою форму, размеры, интенсивность. Они несколько смещаются по солнечной поверхности и, конечно, вместе со всей фотосферой участвуют во вращении Солнца вокруг его оси.
Так как Солнце состоит из газов, его экваториальные слои движутся быстрее умеренных и полярных. В среднем период оборота Солнца вокруг оси равен двадцати семи суткам. Бывали случаи, когда отдельные пятна сохранялись в течение нескольких оборотов Солнца. Обычно же продолжительность их жизни исчисляется сутками и реже – неделями. Но на смену исчезнувшим пятнам появляются новые в других местах солнечного диска.
Пятна возникают из маленьких темных пор. С каждым днем они растут, обзаводятся полутенью, нередко делятся на части. Иногда можно наблюдать, как несколько ядер разделившегося пятна охвачено общей полутенью.
Как правило, пятна возникают и располагаются на Солнце группами. В движении группы пятен, обусловленном вращением Солнца, часто «предводительствует» наиболее крупное пятно.
Было время, когда пятна считали теми местами Солнца, где последнее начинает покрываться твердой корой. Наивность этих взглядов очевидна.
Более правдоподобной выглядела другая гипотеза. В ней солнечные пятна считались исполинскими вихрями раскаленных газов. Казалось, что в вечно бушующем океане раскаленных газов, которым представляется нашему сознанию фотосфера, образование таких смерчей – вполне естественное явление. В воронке вихря газы поднимаются наружу и, расширяясь при этом, должны охлаждаться, поэтому они и кажутся темными. Тень пятна – это воронка вихря, а полутень – его края.
К сожалению, нарисованная картина далека от действительности, хотя она и подкупает своей простотой. Неоспоримые факты не позволяют считать солнечные пятна простыми вихрями, подобными земным смерчам. Природа их гораздо сложнее.
Если бы охлаждение газов в пятнах вызывалось их расширением, то в этом случае постоянство температуры пятен имело бы причиной конвекцию. Однако детальные исследования солнечных пятен показали, что по своим оптическим свойствам они во всем сходны с остальной фотосферой. Иначе говоря, газы солнечных пятен находятся не в конвективном, а в лучистом равновесии. Значит, постоянство температуры пятен вызвано не расширением заключенных в них газов.
Газовый «вихрь» вокруг солнечных пятен.
С другой стороны, еще в 1909 году астроном Эвершед обнаружил, что движение газов в солнечных пятнах весьма своеобразно: в нижних слоях газы вытекают из пятна, а в верхних слоях, наоборот, втекают в пятно. Скорость этих движений близка к нескольким километрам в секунду.
Таковы факты, с которыми должна считаться любая теория солнечных пятен.
Сторонники вихрей иногда ссылаются на то, что в окрестностях солнечных пятен газы располагаются по спиралеобразным кривым, напоминающим как бы застывший вихрь (см. рисунок). Заметим, что подобные снимки пятен сделаны с помощью спектрогелиографа – инструмента, позволяющего снимать Солнце в определенных лучах. Поэтому застывшие вихри образуют только те газы (например, водород), которые излучают именно эти лучи.
Еще в 1908 году обнаружилось, что солнечные пятна обладают магнитными свойствами, или, как говорят, магнитным полем. Казалось, что этот факт подтверждает теорию вихрей. Ведь при той высокой температуре, которая господствует в фотосфере, атомы газов лишаются части своих электронов. Увлекаемые газовым вихрем, электроны движутся кругообразно, а при этом, как известно, должно возникнуть магнитное поле.
Такое объяснение, однако, не выдерживает критики. Допустим, что в газовом вихре, порождающем пятно, образовались свободные, покинувшие атомы электроны. Но ведь в той же массе газа должны остаться и лишенные электронов атомы, электрический заряд которых в точности скомпенсирует заряд свободных электронов. Ясно, что газовое облако в целом останется электрически нейтральным и образовать магнитное поле не сможет.
Что же касается вихреобразного расположения некоторых газовых волокон вокруг солнечных пятен, то эта картина вызвана действием магнитных сил. Газы располагаются подобно железным опилкам в магнитном поле, и вихреобразного движения здесь не наблюдается.
Добавим к этому, что и всякие другие гипотезы, объясняющие магнитное поле пятен движущимся избытком электрических зарядов, несостоятельны. Оказывается, солнечные газы пропускают электрический ток не хуже металлов, и если бы даже возник где-нибудь в фотосфере какой-нибудь избыточный электрический заряд, то отличная проводимость фотосферы заставила бы его быстро рассосаться. Почему солнечные пятна обладают свойствами магнитов, пока неизвестно.
Если дело ограничивалось бы только перечисленными фактами, это еще было бы неплохо. Но пятна (и не только они!), как бы издеваясь над астрономами, задают такие загадки, что неясно даже, с какой стороны подойти к их решению.
Вот, например, одна из главных загадок Солнца – необъясненный пока удивительный ритм его жизни. Он выражается в том, что ряд явлений на Солнце изменяется с периодичностью около одиннадцати лет. К числу таких явлений относятся солнечные пятна.
Через каждые одиннадцать лет число пятен на Солнце достигает максимума, ближайший из которых приходился на 1958 год. В такие годы пятна на Солнце наблюдаются ежедневно. Они покрывают значительную долю солнечного диска и достигают иногда исключительных размеров. Затем в течение последующих пяти с половиной лет пятнообразовательная деятельность Солнца начинает спадать. В годы минимума нередки дни, когда на Солнце вовсе не видно пятен. Пройдет еще пять с половиной лет, и число пятен станет наибольшим.
Любопытно, что в начале каждого нового цикла (после очередного минимума) пятна появляются главным образом в околополярных и умеренных областях, затем с каждым годом они постепенно начинают как бы сползать к экватору. В конце цикла экваториальный пояс Солнца усеян немногочисленными пятнами, а в это время в его «высокоширотных областях» появляются пятна нового цикла. Перемещение пятен происходит всегда в одном направлении – от полюсов Солнца к его экватору.
Не менее странен другой факт. Представьте себе, что в северном полушарии Солнца наблюдается группа из двух пятен. Оказывается, что если головное из них (по направлению вращения Солнца) имеет магнитное поле северной полярности (N), то следующее за ним пятно будет похоже по магнитным свойствам на южный полюс магнита (S). Иначе говоря, такая пара пятен ведет себя, как концы прямолинейного магнита.
Если в северном полушарии имеются другие подобные пары пятен, то расположение магнитных полюсов у всех них будет одинаковым: головное пятно проявляет себя, как северный магнитный полюс, а последующее пятно имеет противоположную южную полярность.
В это время в другом полушарии Солнца наблюдается противоположная картина: ведущие пятна имеют южную полярность, ведомые – северную. В конце одного цикла солнечной деятельности и при переходе к следующему полярность пятен как по команде резко изменяется на противоположную. Теперь в северном полушарии Солнца ведущие пятна будут иметь южную полярность, а в южном полушарии – наоборот.
Никакого правдоподобного объяснения всем этим фактам не найдено. Природа солнечных пятен остается загадочной. Неясно также, почему Солнце в целом обладает магнитным полем, кстати сказать, гораздо более слабым, чем магнитные поля отдельных пятен.
На поверхности Солнца наряду с пятнами легко наблюдаются так называемые факелы. Они имеют вид светлых, неправильной формы облачков, встречающихся главным образом по соседству с пятнами.
Факелы горячее фотосферы на 100–300 градусов. Они являются как бы мостками, соединяющими верхние слои фотосферы с солнечной атмосферой. По своей изменчивости факелы не уступают пятнам.
Начинаясь в фотосфере, факелы имеют продолжение в атмосфере Солнца в виде так называемых флоккул. В отличие от факелов флоккулы в обычный телескоп не видны. Их можно наблюдать через специальные инструменты, пропускающие только некоторые лучи, испускаемые флоккулами. В зависимости от количества этих лучей флоккулы будут казаться светлыми или темными облаками на фоне фотосферы.
Во флоккулах преобладают водород и кальций. Поэтому при изучении флоккул Солнце наблюдают именно в тех лучах, которые испускают атомы этих химических элементов. На снимках в лучах кальция или водорода флоккулы, в общем, напоминают факелы. Размеры флоккул весьма внушительны – некоторые из них могут достигать в длину сотен тысяч километров.
Из того что флоккулы являются продолжением факелов, вовсе не следует, что природа этих образований тождественна. Ведь ствол дерева и его крона могут быть названы продолжением его корней, хотя сходство между корнями дерева и его надземной частью далеко не полное. Изменчивость флоккул заставляет нас считать их своеобразными облаками в солнечной атмосфере.
Во время полных солнечных затмений для наблюдения доступны сразу два «этажа» солнечной атмосферы. Нижний «этаж», примыкающий к Солнцу, виден как розовато-оранжевая кайма, охватывающая закрытый Луной солнечный диск. Он получил название хромосферы, то есть цветной оболочки. Из хромосферы высовываются розоватые выступы, иногда напоминающие внешние языки пламени. Называются они протуберанцами.
За хромосферой во все стороны от Солнца простирается второй «этаж» солнечной атмосферы – лучистое, отливающее серебром сияние, называемое солнечной короной.
Флоккулы принадлежат хромосфере. Рассматриваемая во время затмения как бы в профиль, хромосфера кажется сплошной массой раскаленных газов. Ее внешняя поверхность, обращенная к короне, неспокойна. На ней постоянно возникают и исчезают волны и маленькие иглообразные выступы – спикулы.
Еще два-три десятка лет назад связь протуберанцев с хромосферой казалась очень простой. Протуберанцы рассматривали как облака раскаленных газов (преимущественно Са, Не, Н), взлетающие из хромосферы на большую высоту. В качестве толчка, выбросившего протуберанец из хромосферы, указывали на давление солнечных лучей, внезапное увеличение которого способно подтолкнуть снизу протуберанец. В обычном же, спокойном состоянии вес протуберанца (то есть его притяжение к Солнцу) уравновешивается давлением солнечных лучей.
За последнее время с помощью специальных фильтров научились фотографировать хромосферу и солнечные протуберанцы на кинопленку. Пропустив затем этот фильм через обычный киноаппарат, можно увидеть, как движутся протуберанцы.
Киноповесть о протуберанцах оказалась похожей на детективный кинофильм: много волнующих, порой непонятных кадров и полная неизвестность виновника происходящих событий.
Во-первых, пришлось отказаться от мысли, что все протуберанцы зарождаются в хромосфере, а затем взлетают от поверхности Солнца к его короне. Кинокадры документально, точно показали, что протуберанцы движутся в любом направлении так же легко, как и вверх.
Во-вторых, возникновение протуберанцев происходит зачастую вне хромосферы, в области солнечной короны. Высоко над хромосферой на прозрачном темном фоне вдруг начинают появляться, как бы конденсируясь из какого-то невидимого вещества, светлые облачка. Увеличиваясь в размерах и изменяясь по форме, они нередко объединяются в большое облако – спокойный протуберанец.
На кинопленке протуберанцы Солнца.
На других кадрах наблюдаются иные процессы. Спокойно висящее над хромосферой, как бы застывшее облако внезапно срывается с места и устремляется вверх. Такие эруптивные (то есть изверженные) протуберанцы поднимаются иногда на высоту, равную диаметру Солнца, причем в отдельных случаях скорость их движения достигала 700 километров в секунду.
Невольно кажется, что какое-то мощное «дуновение», направленное снизу, от поверхности Солнца, подбрасывает вверх его протуберанцы.
Скорости эруптивных протуберанцев так велики, что часть их вещества навсегда покидает Солнце. На поверхность Солнца возвращается лишь небольшая доля изверженных газов, причем эти газы не просто падают на Солнце, а как будто чем-то стремительно засасываются внутрь него. Основная же масса эруптивного протуберанца, достигнув предельной высоты, просто погасает, становясь невидимой.
Эруптивные протуберанцы – редкие образования. Их число составляет лишь 5—10 процентов от общего числа протуберанцев, наблюдаемых на Солнце. Впрочем, обычные протуберанцы не менее загадочны, чем эруптивные.
Внешне они несколько напоминают земные облака. Но вот мы видим, как от такого облакообразного протуберанца к поверхности Солнца протягиваются какие-то газовые струи. Подобно щупальцам осьминога, они вытягиваются из облака по всем направлениям. Но самое удивительное то, что газы движутся не вертикально вниз, а по сложным кривым, напоминающим силовые линии магнитного поля. Перед нами не падение газов на Солнце с непрерывно возрастающей скоростью, а равномерное их движение по криволинейным путям.
Совершенно ясно, что в данном случае действуют немеханические силы. Трудно отделаться от мысли, что перед нами результат сложного взаимодействия электромагнитных сил.
Некоторые кадры необычны. Вот с поверхности хромосферы вырвалась в наклонном направлении газовая струя и, описав в пространстве замкнутую кругообразную петлю, снова вернулась в хромосферу. А тут же, рядом два облака обмениваются газами через несколько соединяющих их газовых струй.
Прежние представления о протуберанцах как выбросах газов из хромосферы потерпели крах. Движения их оказались несравненно сложнее, чем думали раньше.
В хромосфере Солнца иногда наблюдаются очень сильные вспышки. Были случаи, когда их удавалось увидеть на фоне ослепительно яркой фотосферы Солнца при обычных наблюдениях. Но значительно чаще хромосферные вспышки видны через приборы, пропускающие только те лучи, которые испускает водород.
Вблизи какого-нибудь солнечного пятна сначала появляется светлое небольшое пятнышко с неправильными очертаниями. Затем это пятнышко стремительно (иногда за десять – пятнадцать секунд) разгорается и становится настолько ярким, что окружающая вспышку солнечная поверхность кажется темной. После этого вспышка начинает медленно погасать, иногда испытывая колебания яркости. Проходит несколько минут и от вспышки не остается никакого следа.
Те, кто наблюдал хромосферные вспышки, уверяют, что внешне они напоминают явление взрыва. Необычайно мощная вспышка произошла на Солнце 23 февраля 1956 года.
Вспышка (яркое пятно) в хромосфере Солнца.
Этот солнечный взрыв тотчас отразился на земных явлениях – наблюдались перерывы в радиопередаче, телефонной и телеграфной связи. Жестокие морозы, наступившие в конце той зимы и на редкость дождливое, прохладное лето в наших широтах, возможно, также были своеобразным отзвуком на солнечную вспышку. Наблюдались аналогичные вспышки и в последующие годы.
По исследованиям советского астронома А. Б. Северного, выполненным в Крымской астрофизической обсерватории, хромосферные вспышки тесно связаны с магнитными полями на поверхности Солнца. В процессе развития вспышки солнечные газы движутся со скоростью больше 10 километров в секунду, и при этом возникает мощное коротковолновое излучение, регистрируемое теперь с помощью ракет.
Причина солнечных вспышек пока неясна. Возможно, что в этом случае мы наблюдаем явления, сходные со взрывами атомных или водородных бомб.
Чем выше поднимаемся мы над поверхностью Солнца, тем больше встречаем загадок. Пожалуй, наиболее загадочной частью Солнца является его корона.
Лучи этого жемчужно-серебристого сияния простираются иногда на два-три поперечника Солнца. Форма и яркость короны, вид ее лучей не остаются неизменными. Замечено, что в те годы, когда на Солнце много пятен, солнечная корона имеет симметричную форму – во все стороны ее лучи простираются почти на одинаковую длину. Наоборот, в годы минимума солнечной деятельности корона как бы сплюснута к экватору Солнца, в плоскости которого и располагаются ее главные лучи.
Исследования спектра короны показали, что природа ее имеет двоякий характер. Внутренняя часть короны, примыкающая непосредственно к хромосфере, или, как говорят астрономы, «внутренняя корона», состоит из атомов газов и свободных, покинувших атомы электронов.
Жемчужная корона Солнца.
По всей вероятности, во внутренней короне имеются те же газы, что и в хромосфере (водород, кальций, гелий). Непосредственно обнаружены лишь атомы железа, правда, в совершенно необычном состоянии. Если в земных условиях вокруг ядра атома железа кружится двадцать шесть электронов, то в солнечной короне атомы железа наполовину разрушены – вокруг их ядер обращается всего тринадцать электронов!
Причиной столь сильных для мира атома разрушений может быть только исключительно высокая температура– около миллиона градусов! Как это ни странно, но и другие факты приводят к тому же неожиданному выводу: солнечная корона «раскалена» до температуры 1 миллион градусов!
Слово «раскалена» мы не случайно поставили в кавычки. Термин «температура» употребляется учеными в различном смысле. В житейской практике мы имеем дело с температурой как мерой энергии движения молекул тела. Такая температура тесно связана с физиологическим ощущением тепла.
Что же касается сверхвысокой температуры солнечной короны, то в данном случае под температурой астрофизики понимают нечто иное. В солнечной короне нет молекул. Да и атомы там сильно ионизированы, то есть разрушены, и недосчитывают порой многих полагающихся им электронов. Степень ионизации атомов характеризуется так называемой ионизационной температурой, а мера энергии движения электронов солнечной короны– электронной температурой. Когда говорят о «раскаленности» короны, то имеют в виду именно эти температуры.
Мы привыкли к тому, что раскаленное тело внутри горячее, чем снаружи. На Солнце все наоборот. Самая внешняя его оболочка несравненно горячее фотосферы и лишь немногим уступает температуре солнечных недр. Все это тем более удивительно, что в области солнечной короны постоянно движутся протуберанцы, температура которых не превышает 15 тысяч градусов! Такое «сосуществование» еще более странно, чем сохранение льда в раскаленной доменной печи!
Свет внутренней короны вызван не только светящимися газами, но и хаотически движущимися с колоссальными скоростями свободными электронами. Сами электроны, конечно, не светятся, но зато они сильно рассеивают падающий на них солнечный свет. Серебристость света короны и ее лучей вызвана именно свободными электронами.
С высоты над поверхностью Солнца в 0,3 его радиуса начинается внешняя корона. Она состоит из множества мельчайших твердых частичек, рассеивающих солнечные лучи. По своей природе они неотличимы от частиц знакомого нам зодиакального света. Строго говоря, внешняя корона не является частью Солнца. Это скорее ореол солнечного света, образованный на частицах той мельчайшей космической пыли, которая, по-видимому, обволакивает всю планетную систему. Он немного напоминает ореол, возникающий вокруг уличных фонарей в густом тумане.
Главная загадка короны – ее необычайно высокая температура – пока не нашла общепризнанного объяснения.
Вероятно, прав московский астроном профессор И. С. Шкловский, который считает, что разогрев короны вызван электрическими силами, возникающими при изменении магнитных полей на Солнце. Общеизвестно, что электрический ток способен нагреть проводник до очень высокой температуры. Весьма возможно, что солнечная корона в некоторой степени похожа на проводник, разогреваемый электрическими токами.
Как показали недавние исследования американских астрономов, хромосферные вспышки оказывают существенное влияние на процессы, происходящие в солнечной короне. По-видимому, вспышки сильно подогревают корону и увеличивают внутри нее количество свободных электронов.
В целом же можно считать, что Солнце остается непонятным. Природа главных, основных явлений, наблюдаемых на Солнце, как, например, пятен или протуберанцев, далеко еще не разгадана. Не случайно поэтому на изучение Солнца брошены сейчас основные силы огромной армии астрономов. Оно и понятно: жизнь на Земле тесно связана с Солнцем, с процессами, на нем происходящими. Изучение главного для нас небесного тела имеет не только теоретическое, но и большое практическое значение.
