Текст книги "Семья Солнца"
Автор книги: Автор Неизвестен
сообщить о нарушении
Текущая страница: 10 (всего у книги 11 страниц)
Как учёные смотрят на Солнце
В обыкновенный телескоп смотреть на Солнце нельзя. Слишком яркий свет, собранный телескопом, в одно мгновение погубит зрение. Бельгийский ученый Плато ради опыта всего двадцать секунд смотрел на Солнце и ослеп навеки.
Для несложных наблюдений к телескопу приставляют экран. Телескоп отбрасывает изображение Солнца на лист белой бумаги. Рассматривать Солнце таким образом очень удобно, особенно, если затемнить комнату. Но для научных работ экран непригоден – он не дает необходимой точности.
Для наблюдения Солнца астрономы меняют у телескопа окуляр – снимают звездный и ставят солнечный. Солнечный окуляр устроен так, что почти весь солнечный свет он пропускает в сторону и только ничтожную долю его направляет в глаз астронома.
Теперь часто наблюдения Солнца ведут с помощью очень простого прибора – целостата. Это обыкновенное, круглое и плоское зеркало, но только очень хорошего качества. Его и наводят на Солнце. Зеркало целостата отбрасывает изображение Солнца туда, куда нужно астроному. Он рассматривает уже не само Солнце, а ловит «зайчик», отраженный целостатом.
Приборы для наблюдения Солнца укрепляют на своих местах, устанавливают их неподвижно, так, чтобы они смотрели в целостат. Вращается только целостат, им управляет часовой механизм. Обычно бывает два целостата, которые передают изображение Солнца друг другу: один смотрит на Солнце и тихонько поворачивается на своей оси, он посылает изображение второму зеркалу, а второй целостат установлен на тележке с колесиками, тележка тихонько катится по круговым рельсам. Зеркало целостата на тележке принимает изображение Солнца и отражает его в телескоп или в другой астрономический прибор.
Целостаты – приборы, направляющие солнечные лучи в телескоп.
Солнце движется по небу с востока на запад, а целостаты как бы останавливают Солнце, делают его изображение неподвижным, и астрономам удобно его рассматривать.
Солнечный телескоп совсем не похож на обычный. Он зачастую имеет вид башни. Внутри башни помещены увеличительные стекла или зеркала. Наверху на площадке стоят целостаты. Один направлен на Солнце, а второй смотрит в зеркало первого и отбрасывает изображение Солнца вниз, внутрь башни. А там уже помещены все приборы астрономов.
Астрономы обычно сами не смотрят на Солнце в телескоп, а доверяют это фотографическому аппарату. Фотоаппарат видит лучше людей и, главное, навеки запоминает все, что увидел. Снимки Солнца хранят в библиотеке, в любую минуту можно достать снимок, рассматривать его как угодно, сколько угодно, делать нужные измерения и сравнивать различные снимки между собой.
Замечательный солнечный телескоп перед самой войной сконструировали советские ученые Николай Георгиевич Пономарев и Дмитрий Дмитриевич Максутов. Этот телескоп предназначался главным образом для тщательного изучения мелких подробностей на солнечной поверхности. В телескопе Пономарева изображение Солнца можно получить величиной до метра в поперечнике. Многие части этого телескопа погибли от вражеских бомбежек и обстрелов, но телескоп Пономарева и Максутова будет отстроен заново и его установят в возрожденном Пулкове.
За создание солнечного телескопа Пономарев и Максутов получили Сталинскую премию.
Что ученые увидели на Солнце
Изображение Солнца на фотографии отчасти напоминает снимок блюдца с налитым молоком, а в молоке плавают блестящие зернышки риса. Другие сравнивают вид солнечной поверхности с серым полотном, усеянным хлопьями снега. Поверхность Солнца не сплошь блестяща; она зерниста, и промежутки между сверкающими зернами выглядят в телескоп более темными, как бы сероватыми. Гершель предполагал, что зерна– это облака раскаленных паров и газов. Вероятно, это не так. В телескоп видно, как зернышки эти чрезвычайно быстро движутся, колышутся, словно подгоняемые могучим ветром. Они то сталкиваются, сливаются друг с другом, то расходятся, непрерывно меняя форму.
На увеличенных фотографиях ученые измерили величину отдельных зерен, или, как их еще называют, гранул. Зернышки оказались разного размера– от двухсот до тысячи километров в поперечнике, и величина их все время меняется. Они возникают, растут и тотчас же тают. Каждое светлое пятнышко существует очень недолго – несколько секунд, и самое большое, несколько минут.
Солнце напоминает бушующий огненный океан, на нем пенятся гребни пламенных волн, вскипают барашки. Они танцуют на поверхности, толкутся и исчезают так же быстро, как и появляются. На величавые и медлительные облака солнечные зерна никак не похожи. По всей вероятности, это и есть светящиеся гребни волн раскаленных газов.
Зернистая поверхность Солнца, его пятна и протуберанцы.
В некоторых местах среди моря рисовых зернышек и хлопьев вспыхивают особенно яркие пятнышки, прожилки, полоски. Сверкают они ослепительно. Ученые назвали их факелами. Иногда факелы возникают у края Солнца, тогда они видны немного сбоку, как бы в профиль. Они возвышаются над солнечной поверхностью подобно фонтанам. Вероятно, факелы – это фонтаны раскаленных газов и паров. Они вырываются из недр Солнца и блестящими струями падают обратно на солнечную поверхность.
Как образуется солнечное пятно
Иногда на каком-нибудь участке Солнца появляется очень много факелов. Они вспыхивают, словно предвещая приближение извержения. Действительно, в этом месте зернышки и хлопья ускоряют свое движение, они быстро расходятся в стороны, словно их разгоняет какой-то вихрь. Темные промежутки увеличиваются, сливаются друг с другом, и образуется целая группа пятен – больших и маленьких.
При этом больших пятен обычно бывает два: одно сзади, другое спереди. Маленькие помещаются возле них. Постепенно маленькие исчезают или сливаются с большими, а большие растут и округляются.
Середина пятна темная, края более светлые, сероватые. Темную часть пятна называют ядром, а сероватую опушку– полутенью. Разумеется, пятно только кажется темным, но находится среди блестящей поверхности, на самом же деле пятно очень яркое. Если погасить Солнце, а оставить одно большое пятно, так это пятно светило бы ярче, чем десяток самых ярких лун. А на ослепительном Солнце пятна кажутся нам сравнительно темными.
Ученые измерили величину пятен. Она бывает очень различна. Некоторые пятна достигают огромных размеров – свыше ста тысяч квадратных километров.
Астроном Вильсон захотел узнать, не представляет ли пятно углубления в Солнце? Он стал наблюдать одно круглое пятно и ежедневно следил за ним. Пятно, увлекаемое вращением Солнца, постепенно подходило к краю. Так как Солнце – шар, то пятно постепенно становилось боком к наблюдателю. Вильсон видел, как сначала скрылась полутень на ближней стороне пятна, затем постепенно стало скрываться ядро, а дальний край полутени еще долго оставался видимым. Словом, если вы возьмете глубокую тарелку и будете ее постепенно поворачивать от себя, то тоже увидите, что сначала от вас скроется внутренняя поверхность ближнего края тарелки, затем ее дно, самым последним скроется дальний край тарелки. Вильсон сделал вывод: солнечное пятно – это углубление, и оно имеет форму тарелки.
Другой ученый, Хэл, открыл, что вещество в пятне вращалось, будто увлекаемое вихрем. Пятно напоминало смерч. Два таких наблюдения – Вильсона и Хэла – позволили высказать догадку, что пятна – это что-то вроде огромных огненных водоворотов или вихрей. Раскаленные газы на Солнце вращаются, как гигантские воронки на поверхности бурной реки, и представляют собой углубления в солнечной поверхности.
Вид солнечного пятна, окруженного факелами.
Казалось, что найдено верное объяснение солнечным пятнам.
Многие ученые старались проверить наблюдения Вильсона и Хэла. Но выяснилось, что не все пятна скрываются на краю Солнца так, как это видел Вильсон. И не во всех пятнах можно обнаружить вихревое движение, которое заметил Хэл. И простое и ясное объяснение пятен сейчас уже вызывает сомнения.
Пятна никогда не остаются в покое. Они движутся по Солнцу, все время меняют вид и форму, то расширяются, то вытягиваются, затем светящаяся поверхность Солнца как бы надвигается на пятно, стремясь поглотить, закрыть его. Через пятно перекидываются блестящие мосты, они делят его на части, пятно уменьшается и в конце концов тает или тонет.
На месте исчезнувшего пятна еще некоторое время сверкают ослепительные факелы. Они свидетельствуют, что хотя пятно погибло в недрах Солнца, но успокоения еще не наступило, и действительно, иногда пятно, прорвав оболочку, снова возникало на прежнем месте.
Пятна, окруженные факелами, непрерывно меняются, и это говорит нам, что на Солнце происходят какие-то грандиозные перевороты. Может быть это грозные извержения, взрывы в солнечных недрах или огненные бури, смерчи и вихри, образующиеся в верхних слоях.
Что такое пятна – этого ученые еще точно не знают. Пятна похожи и на вихри и на извержения.
Что показало движение пятен
Пятна движутся по солнечной поверхности. Если сегодня пятно находится у левого края, то на следующий день оно отойдет вправо, а недели через две окажется уже на другой стороне Солнца. Конечно, не само пятно ползет по Солнцу, а Солнце несет его, вращаясь вокруг своей оси.
Астрономы хотели, пользуясь пятнами, как вехами, определить скорость вращения Солнца. Это была нелегкая задача. Оказалось, что пятна могут и сами по себе передвигаться по Солнцу. Пятна южного полушария поднимаются к экватору, а пятна северного полушария спускаются к нему. Если возникают два пятна, то они стремятся разойтись в разные стороны.
Собственные движения пятен очень мешали вычислениям и измерениям. Но ученым все же удалось различить собственные движения пятен от невольных, совершаемых вместе со всем Солнцем. Сейчас наука располагает точными сведениями о вращении нашего светила.
Солнце оборачивается сравнительно медленно вокруг своей оси. Оно делает один оборот в двадцать пять суток. И вращается иначе, чем Земля, – разные пояса на Солнце имеют различную скорость. Если б земной шар вдруг стал вращаться, как Солнце, то у нас расползлись бы все материки, железные дороги полопались бы. Началось бы вечное переселение отдельных частей суши. Произошла бы невообразимая путаница стран, рек, озер, морей, и нам стало бы очень трудно жить на Земле.
Страны, расположенные в жарком поясе, двинулись бы быстрее стран умеренного пояса. А полярные области двигались бы медленнее всех. Все пришло бы в движение.
Именно так вращается Солнце. Области, расположенные близ солнечных полюсов, совершают один оборот за тридцать четыре дня. Те части Солнца, которые соответствуют умеренному поясу Земли, оборачиваются вокруг оси примерно в тридцать суток. А средняя часть Солнца, его экваториальный пояс, вращается быстрее всего – в двадцать четыре дня.
Что же это значит? Твердое тело так вращаться не может. Солнце, в отличие от Земли, не твердый шар. Солнце газообразно. Солнце – это океан из раскаленных паров и газов, именно его бурную и сверкающую поверхность мы видим через закопченные стекла или в телескоп.
Разглядеть же сквозь ослепительный блеск огненных волн, что делается внутри Солнца, в его глубине, нельзя. Слишком силен свет, и поверхность Солнца непрозрачна.
Увидеть, что делается над поверхностью Солнца, что его окружает, ученым помогли затмения.
Как Солнце заслужило аплодисменты
8 июля 1842 года ученые ожидали очень интересное солнечное затмение. Астрономы готовились к наблюдениям и выбирали себе самые удобные места. Профессор Эри из Гринвича уехал в Турин; Отто Струве из Пулкова отправился в Липецк; Араго из Парижа перебрался в Перпиньян; астроном Бели выбрал город Павию в Италии.
Бели установил свой телескоп в одной из комнат верхнего этажа в университете. Он приготовил все необходимые приборы, разложил журнал для записи наблюдений и занял свой пост рано утром, задолго до начала затмения.
Жители города знали о затмении. Несмотря на ранний час, на улицах толпился народ. Многие открыли окна, уселись на балконах и, приготовив закопченные стекла, ждали начала затмения.
Минута в минуту, как предсказывали астрономы, черный диск Луны надвинулся на Солнце. Бели приник к телескопу и отрывался лишь на секунду, чтобы сделать в журнале запись времени.
Луна почти полностью закрыла Солнце. Наступили сумерки. Бели склонился над журналом, но записать ничего не успел, взрыв оглушительных аплодисментов и громкие крики «ура» привлекли его внимание. Бели бросился к окну. Глянул вниз, – что случилось? На тротуаре, на мостовой, на балконах – всюду стояли люди. Они смотрели на небо, указывали что-то друг другу и хлопали в ладоши. Бели посмотрел на Солнце и замер. Он увидел поразительное по красоте небесное явление.
«Я был изумлен видом открывшейся картины, одной из самых блестящих и великолепных, какую только можно было себе представить», рассказывал Бели. «Вокруг темного тела Луны загорелось яркое сияние, чудесная корона. Это был ореол, составленный из прямых и ярких лучей. Лучи были разной длины и расходились веером. Цвет короны был не желтый и не красноватый. Она была серебристо-белого цвета. Ее лучи мерцали и переливались нежными жемчужными оттенками».
Бели забыл о наблюдениях. Он стоял у окна и любовался чудесным сиянием замечательного солнечного венца.
Вид солнечной короны, когда на Солнце мало пятен.
«Однако наиболее удивительной подробностью всей картины», говорил потом Бели, «надо признать появление трех больших выступов. Они словно выросли из-за края Луны и были похожи на горы громадной высоты. Свет выступов розовый, напоминающий нежные оттенки цветов персика или сверкание далеких горных вершин, покрытых снегом, когда их освещают красные лучи заходящего Солнца».
Вид солнечной короны, когда на Солнце много пятен.
Свет выступов не искрился и не переливался. Розовые выступы отчетливо выделялись на блестящем, чистом, белом сиянии короны. Они виднелись до самого последнего мгновения – полной фазы затмения. Как только из-за Луны прорвался первый луч Солнца, выступы вместе с короной исчезли бесследно.
То же самое видели и Араго, и Эри, и Струве. Особенно красивую картину наблюдал Струве в Липецке. В день затмения выдалась превосходная погода, воздух был чист и прозрачен. Солнце стояло высоко, корона сверкала во всем своем великолепии. А выступы горели ровным розовым цветом. Этим выступам дали название: протуберанцы.
Впоследствии оказалось – не только протуберанцы виднеются из-за темного диска Луны. Во время полного затмения, как только скроется светящаяся поверхность Солнца, тотчас становится видным возле Луны нежно-розовый зубчатый ободок. Он похож на горящую степь. Протуберанцы поднимаются уже из этого ободка. Ученые поняли, что над светящейся поверхностью Солнца расстилается слой газов, легких и прозрачных. Эту атмосферу Солнца ученые назвали хромосферой. Она тоже раскалена, но не так, как само Солнце, поэтому и кажется нам красноватой или розовой.
Затмения помогают астрономам
В обычные дни наблюдать атмосферу Солнца, протуберанцы, корону, все, что делается вблизи Солнца, не так-то просто.
Мешает наша атмосфера – земной воздух. Солнце ярко освещает Землю. Мельчайшие частицы воздуха отражают солнечные лучи во все стороны. Особенно сильно они отражают голубые лучи. Поэтому-то в безоблачный день мы видим небо красивого голубого цвета. На самом деле никакого неба нет, это только отражение голубых солнечных лучей. В этих-то отраженных лучах и гаснет неяркая солнечная атмосфера.
Во время полного солнечного затмения весь сверкающий солнечный диск скрывается за Луной. На земле становится темно. В этот момент отчетливо вырисовываются окрестности Солнца – его атмосфера и корона.
В последние годы ученые с помощью особого прибора научились наблюдать протуберанцы и корону в любое время.
Но все же гораздо удобнее вести наблюдения протуберанцев и короны во время затмения. Ученые с нетерпением ожидают дня, когда наступит полное и благоприятное для наблюдений солнечное затмение. Иногда бывает, что полоса затмения скользнет по волнам океана или затеряется во льдах полярных стран, куда пробраться очень трудно. Удобные для наблюдений затмения происходят не так уж часто.
К каждому затмению ученые готовятся по нескольку лет. Строят приборы, совершают опасные и рискованные путешествия. За несколько недель до затмения астрономы приезжают на выбранное место, устанавливают целостаты, фотоаппараты, телескопы, всевозможные приборы, проверяют их и начинают упражняться. Каждый ученый обязан хорошо знать, что он будет делать во время затмения. Астрономы, подобно спортсменам перед ответственным соревнованием, тренируются упорно и тщательно, ведь в их распоряжении бывает обычно две-три минуты, а иногда и меньше.
Астроном Перри из Стонихерста в 1889 году руководил английской научной экспедицией. Ученые переплыли океан и высадились в Южной Америке. Они избрали для своей работы Кайену. Кайена – болотистая низина, которую с проклятием вспоминает каждый, кто там побывал. Душная тропическая жара, воздух, пропитанный испарениями болот и насыщенный миазмами страшной желтой лихорадки, губителен для здоровья. Кайена долгое время была местом ссылки каторжников.
Ученых не остановили опасности. Они самоотверженно работали, но, несмотря на все меры предосторожности, заболел Перри, руководитель экспедиции. И это случилось перед самым днем затмения.
Желтая лихорадка сразу валит человека с ног. Она треплет и бьет больного так, что после приступа он даже не может встать от слабости. Но Перри огромным усилием воли поборол болезнь. Он встал и поддерживаемый товарищами пришел к приборам и занял свое место. Перри провел все наблюдения полностью.
Когда снова заблистали лучи Солнца, Перри потребовал, чтобы успешное завершение дела было ознаменовано троекратным криком «ура».
– А я кричать не могу, – прошептал Перри товарищам, – но я буду махать шляпой.
Друзья исполнили его просьбу и затем отнесли астронома на корабль. Они торопились как можно скорее покинуть гнилое место и увезти Перри на родину.
Огромное напряжение сил совсем подорвало здоровье ученого. По пути в Англию Перри скончался, не зная, что проклятая жара и сырой болотистый воздух Кайены погубили все фотографии, которые он сделал. Уцелел только один снимок – прекрасное изображение солнечной короны.
Со дня открытия протуберанцев прошло сто лет. Ученые наблюдали и сфотографировали очень много затмений и накопили десятки тысяч снимков. На снимках видно, что протуберанцы принимают самые причудливые формы: они бывают похожи на фантастические пальмы, смерчи, фонтаны, огненные языки, струи и брызги.
Величина протуберанцев огромна.
Астроном Ройде наблюдал протуберанец в девятьсот десять тысяч километров высотой. Если бы такой огненный язык поднялся от Земли, он мгновенно бы поглотил Луну и еще ушел бы дальше Луны на пятьсот тысяч километров. А не так давно – 20 марта 1938 года – ученые сфотографировали протуберанец высотой в полтора миллиона километров.
Протуберанцы Солнца.
Скорость, с которой вылетают из недр Солнца фонтаны огненного вещества, поразительна. Астроном Фений 1 июня 1900 года наблюдал, как протуберанец за пятнадцать минут взлетел на высоту в триста десять тысяч километров. Он двигался со скоростью трехсот тридцати километров в секунду.
А 19 ноября 1928 года протуберанец достиг высоты в девятьсот десять тысяч километров, пролетая в секунду двести тридцать километров.
Иногда вещество в протуберанцах двигается со скоростью четырехсот километров в секунду.
Все это говорит о чрезвычайно мощных бурях и извержениях, которые происходят на Солнце. Сила, которая может выбросить с такой скоростью огненный фейерверк, сравнима только со взрывом огромной атомной бомбы. Возможно, что в недрах Солнца происходят именно такие взрывы.
Кроме изверженных протуберанцев, есть и другие – спокойные. Они в виде светящихся облаков плавают в солнечной атмосфере.
Над розовыми язычками атмосферы расстилается лучистая корона. Это странное сияние еще не разгадано учеными как следует. Удалось только хорошо изучить причудливую и очень изменчивую форму короны. Она редко остается спокойной и ровной. Обычно из нее вырываются длинные лучи в виде снопов, а иногда они принимают причудливую форму крыльев, веера, полукругов.
Корона следует за движениями солнечной атмосферы. Где появился пламенный язык – протуберанец, там в короне возникают длинные лучи в виде снопов. Кажется, что каждое извержение на Солнце вызывает вспышку в короне, и, судя по всем наблюдениям, это так и есть. Из каждого очага солнечного извержения, как свет из прожектора, вылетает сноп лучей.
Большой солнечный протуберанец.
Вещество короны очень легкое, разреженное. Частица от частицы в ней находится, может быть, на расстоянии нескольких метров. Ведь иногда кометы пролетают очень близко от Солнца. Они задевают корону и летят в самой короне, однако ни одна комета не замедляет от этого свой бег. Разреженное вещество короны не может задержать стремительный полет кометы.
Из чего состоит корона, еще точно неизвестно.
Все наблюдения, сделанные учеными, дают возможность составить некоторое представление о том, что происходит на Солнце. В его недрах бушуют грозные извержения, и взрывы чудовищной силы потрясают солнечное вещество. Вихри пламени и огненные ураганы свирепствуют на его поверхности. Огненные фонтаны и гигантские языки пламени взлетают на сотни тысяч километров. Очевидно, температура Солнца необычайно высока.
