Текст книги "Расширяя границы Вселенной: История астрономии в задачах"
Автор книги: Владимир Сурдин
Соавторы: Евгений Гусев
сообщить о нарушении
Текущая страница: 10 (всего у книги 16 страниц)
3. Изучение звёздного мира
3.1. Арабы совершали свои переходы в прохладное время суток – ночью. Безоблачное небо над пустынями способствовало интенсивным наблюдениям звёздного неба. При дворах правителей существовали астрономические обсерватории.
3.2. Около 3000 лет назад ближайшей к северному полюсу мира яркой звездой была именно βМалой Медведицы.
3.3. Антарес в переводе с греческого означает «соперник Марса». Эта звезда по своему красному цвету, блеску и близости к эклиптике похожа на Марс, когда тот находится в противостоянии.
3.4. Не указывают потому, что острота зрения у разных людей и условия наблюдения (прозрачность воздуха, яркость ночного неба) не одинаковы. К тому же, количество звёзд, доступных для наблюдения в течение года, зависит от широты места наблюдения.
3.5. До Байера положение звёзд описывалось по отношению к изображению мифической фигуры созвездия на звёздной карте. Фабриций указал, что он наблюдал звезду третьей величины в шее Кита.
3.6. Обозначения переменных звёзд носят исторический характер. Ярким звёздам, отмеченным на звёздных картах буквами греческого алфавита, после открытия у них переменности были сохранены их обозначения. Остальные переменные звёзды обозначают буквами латинского алфавита от R до Z. Если переменных звёзд в созвездии много, то после Z вводят двухбуквенные обозначения от RR до ZZ, а затем от AA до QZ (из всех комбинаций исключают букву J, которую легко спутать с буквой I). После исчерпания всех указанных комбинаций букв следующие переменные обозначают буквой V с последующим номером переменной в данном созвездии. Поскольку указанных буквенных комбинаций всего 334, то «нумерованные» переменные начинаются с V335. Поэтому звезды под номером V334 в созвездии Стрельца или в любом другом созвездии не существует. Звезде V335 Стрельца предшествует переменная QZ Стрельца.
3.7. Скорее всего, старинные названия скопления Плеяды следует рассматривать как гиперболу, возможно, отражающую высокую концентрацию звёзд на небольшом участке неба.
3.8. Название дано по созвездию Цефея, в котором находится яркая звезда этого типа – δ Цефея. Но она не была первой обнаруженной цефеидой. Открытие первой переменной этого класса – η Орла – было сделано Э. Пиготтом в 1783 г., за год до открытия переменности звезды δ Цефея.
3.9. Все звёзды ММО расположены приблизительно на одинаковом расстоянии от нас, поэтому, обнаружив зависимость между видимым блеском цефеид и их периодом, астрономы догадались о связи между периодом и светимостью переменных звёзд этого типа. Для звёзд Галактики это было бы сделать значительно сложнее, поскольку для каждой из них пришлось бы определять расстояние, чтобы по видимому блеску определить истинную светимость. К тому же дело осложнилось бы разным межзвёздным поглощением света в различных направлениях Млечного Пути (цефеиды – молодые звёзды, поэтому встречаются вблизи галактического экватора), тогда как для всех звёзд ММО поглощение света в межзвёздной среде нашей Галактики приблизительно одно и то же.
Однако для окончательного определения зависимости «период– светимость» необходимо было точно измерить расстояние хотя бы до одной из цефеид. Для этого обратились к цефеидам нашей Галактики. Поскольку некоторые из них довольно близки к Солнцу (но не ближе 300 пк) и входят в состав звёздных скоплений, расстояние до них определяется довольно уверенно несколькими независимыми методами. В последнее время при помощи астрометрических спутников удалось измерить и тригонометрические параллаксы нескольких цефеид, чтобы таким образом прямо определить расстояние до них. Однако точность этих измерений пока невелика.
3.10. 1) Смещения всех звёзд по эклиптической долготе произошли за счёт прецессии;
2) небольшое смещение всех звёзд по широте возникло за счёт изменения наклонения небесного экватора к эклиптике;
3) значительные изменения эклиптических широт Альдебарана, Сириуса и Арктура произошли вследствие собственного движения этих звёзд в пространстве. Позднее и у других звёзд были открыты собственные движения.
3.11. Один из методов – измерение с интервалом в полгода смещения звезды относительно очень далёких звёзд или галактик.
3.12. Очевидно, основным требованием к подбору звёзд было ожидание измеримого параллакса. Вега – самая яркая звезда северного неба; к тому же она обладает заметным собственным движением. Вероятно, поэтому В. Струве посчитал её близкой звездой. Немаловажно, что на угловом удалении от неё всего в 43″ расположена слабая, более удалённая звезда, относительно которой удобно проводить угломерные измерения. Выбор других учёных также основывался на заметном собственном движении звёзд (61 Лебедя) и их высоком блеске (αКентавра).
3.13. Можно использовать путь, проходимый Солнечной системой относительно окружающих звёзд: по отношению к совокупности всех звёзд в пределах нескольких десятков парсеков Солнце движется со скоростью 4,2 а. е. в год. Вызванное этим движением Солнца систематическое смещение звёзд позволяет вычислить их статистический параллакс(Куликовский, 1985). Если проводить наблюдения десятки лет, то этот базис существенно превысит размер земной орбиты.
3.14. Метод Гершеля можно использовать только в том случае, если обе звезды имеют одинаковые абсолютные звёздные величины, и их блеск в одинаковой степени ослаблен межзвёздным поглощением света.
3.15. Гиппарх первым создал астрометрический каталог, включающий 850 звёзд с указанием их звёздной величины. Поскольку в то время все звёзды считались находящимися на внутренней поверхности небесной сферы, в центре которой располагается Земля, то по мнению Гиппарха, звёздные величины характеризовали размеры звёзд.
3.16. По предложению Погсона разность в пять звёздных величин соответствует отношению блеска двух небесных светил ровно в 100 раз, что оказалось удобным при фотометрических вычислениях и практически не нарушило шкалу Гиппарха.
3.17. Гершель полагал, что все звёзды имеют одинаковую светимость.
3.18. Закон всемирного тяготения оказался справедлив и за пределами Солнечной системы.
3.19. Переведя парсеки в световые годы (1 пк=3,26 св.лет), мы узнаем время прохождения светом расстояния от Туманности Андромеды до Солнца. Оно равно 690×1000×3,26=2,25 млн. лет.
3.20. Мицар – первая открытая спектрально-двойная звезда. Периодическое раздваивание линий происходит вследствие эффекта Доплера, вызванного движением компонентов вокруг общего центра масс.
3.21. Упомянутые в задаче звёзды тоже являются спектральнодвойными (см. задачу 3.20), но в каждой из этих систем один из компонентов имеет столь низкую светимость, что его спектр не виден.
3.22. Всякая затменно-переменная звезда должна быть и спектрально-двойной звездой. У тесных двойных систем, орбитальная плоскость которых близка к лучу зрения, эффект спектральной двойственности выражен сильнее. Наиболее известным примером затменно-переменной звёзды, демонстрирующей спектральную двойственность, является Алголь, переменность спектра которого обнаружена в 1889 г.
3.23. Мнение А. А. Белопольского оказалось ошибочным. Изменение блеска цефеид объясняется периодическими пульсациями атмосфер этих звёзд, вызывающими как изменение светимости, так и изменение лучевой скорости фотосферы.
3.24. Направление на туманность Ориона близко к направлению антиапекса Солнца. Очевидно, что большая составляющая лучевой скорости этой туманности определяется движением Солнца в системе отсчёта, связанной с ближайшими звёздами.
3.25. Если бы Солнце светило только за счёт гравитационного сжатия, то оно бы существовало как звезда не более 10 млн. лет. В настоящее время считается, что в звёздах выделение тепла за счёт механического сжатия происходит только на стадии формирования звезды из газопылевой туманности.
3.26. Очень высокая стабильность периода излучения указывает, что источник сигнала расположен не на поверхности вращающейся планеты и не на околозвёздной орбите, иначе период сигнала регулярно менялся бы вследствие эффекта Доплера.
3.27. Объекты с указанными свойствами могут существовать в рамках современной теории гравитации – общей теории относительности Эйнштейна. Это так называемые чёрные дыры.Их существование с высокой степенью вероятности доказано современной астрофизикой.
3.28. Сначала Гершель исходил из предположения о равномерном распределении звёзд в пространстве. В этом случае области очень плотного видимого распределения звёзд на небесной сфере должны были бы иметь вытянутую форму с направлением большой оси на Землю, что выглядело невероятным. Гершель понял, что такие области представляют собой скопления с большой пространственной плотностью звёзд.
3.29. Правильное предположение о природе Млечного Пути сделал Демокрит (IV‑V вв. до н. э.). Правда, существует мнение историков астрономии, что звёзды Млечного Пути считались находящимися на сфере, а не в пространстве. Впервые разрешил Млечный Путь на звёзды Галилей в 1610 г. при наблюдении в телескоп.
3.30. Излучение слабых звёзд фиксируется «ночными» фоторецепторами глаза – палочками, имеющими наибольшую чувствительность в коротковолновой области спектра (около 510 нм). Вследствие этого все слабые звёзды любых спектральных классов дают ощущение голубовато – серого цвета. Избыток цвета в коротковолновой области спектра по сравнению с излучением чёрного тела имеет и серебро.
3.31. Исследуя Галактику, Гершель исходил из следующих (вообще говоря, неверных) предположений:
а) звёзды распределены в пространстве равномерно;
б) все звёзды имеют одинаковую светимость;
в) космическое пространство считается абсолютно прозрачным;
г) при помощи телескопа можно наблюдать самые удалённые звёзды нашей Галактики.
3.32. Наша Галактика перестала казаться самой крупной после того, как в 1950–е годы астрономы существенно пересмотрели шкалу межгалактических расстояний, «отодвинув» от нас примерно в 7 раз все внегалактические туманности (т. е. галактики) и увеличив этим во столько же раз их линейные размеры. Это не только сняло парадокс колоссального размера нашей Галактики, но и привело к уменьшению значения постоянной Хаббла (с 500 до 75 км/(с∙Мпк)), от которого зависит вычисляемый возраст Вселенной. Если до пересмотра шкалы расстояний он составлял всего 2 млрд. лет, что противоречило геологическим данным о возрасте Земли, то после пересмотра он достиг около 15 млрд. лет, в полном согласии с картиной эволюции Солнечной системы и звёзд.
Одной из главных причин, по которым старая шкала преуменьшала межгалактические расстояния, было то, что блеск ярчайших звёзд нашей Галактики сравнивался в далёких галактиках с блеском не отдельных ярчайших звёзд, а целых звёздных скоплений или областей ионизованного газа (эмиссионных туманностей), которые принимались за отдельные звёзды. Были и другие причины. Работа над шкалой внутригалактических и межгалактических расстояний продолжается по сей день.
3.33. Расстояние от Земли до галактики БМО составляет 55 кпк. Как известно, 1 пк=3,26 св. лет. Поэтому свет достиг Земли примерно через 180 тыс. лет после того, как произошёл взрыв звезды. Вычислять точно год взрыва не имеет смысла, поскольку точность, с которой указано расстояние до галактики БМО, не превышает 2%.
3.34. Строение Солнечной системы подобно строению Галактики не только по форме, но и по сути, поскольку движение тел, из которых они состоят, подчиняется одним и тем же физическим законам (законам Ньютона и закону всемирного тяготения), и обе системы возникли в результате однотипных процессов.
3.35. В настоящее время считают, что причиной удивительного движения объектов Галактики является наличие в ней значительного количества тёмного вещества, проявляющего себя динамически, т. е. участвующего в гравитационном взаимодействии с другими компонентами Галактики, но не видимого ни в одном спектральном диапазоне. Природа тёмного вещества, так называемой «скрытой массы», пока достоверно не известна.
3.36. В 1860–х годах исследования английского учёного В. Хёггинса и датского астронома Г. Л. Арреста показали, что многие внегалактические (т. е. наблюдаемые за пределом полосы Млечного Пути) туманности имеет непрерывный спектр, аналогичный спектрам звёзд. Поэтому родилось предположение, что эти туманности состоят из множества неразрешимых по отдельности звёзд, а значит, находятся неизмеримо дальше самых удалённых звёзд нашей Галактики и, следовательно, являются самостоятельными звёздными системами. Но доказать это удалось нескоро.
3.37. В плоскости нашей Галактики содержится много пыли, что затрудняет наблюдения внегалактических объектов. В перпендикулярном направлении, напротив, пространство наиболее прозрачно. Более того, в направлении северного полюса Галактики лежит центральная часть так называемого Местного сверхскоплениягалактик, в самом центре которого располагается крупное скопление галактик в созвездии Девы (Virgo).
3.38. Несколько ближайших галактик образуют гравитационно связанное скопление – Местную группу галактик. Движение её членов подчиняется взаимному притяжению и происходит хаотично, как у звёзд в шаровом скоплении: одни члены движутся к центру, другие – от него, но в целом система стабильна. Сама же Местная группа как целое движется по отношению к другим группам и скоплениям галактик в соответствии с расширением Вселенной, подчиняясь закону Хаббла.
3.39. Галилей первым обнаружил, что планеты могут иметь системы спутников.
3.40. Пифагорейцы (VI‑V вв. до н. э.), последователи Пифагора, утверждали, что зародышем будущей Вселенной была «Огненная единица», которая росла за счёт беспредельной среды, и из которой возникли космические тела.
3.41. В 1965 г. было открыто космическое микроволновое излучение, названное реликтовым; это явилось неопровержимым доказательством горячего и плотного состояния Вселенной на раннем этапе её существования.
3.42. Иерархическая структура материального мира действительно имеет место, включая в себя не только мегамир, но и микромир. Однако большинство современных учёных считает, что иерархия материальных тел и систем ограничена как снизу, так и сверху.
3.43. В современном понимании Метагалактика – это наблюдаемая область Вселенной. Граница Метагалактики определяется проницающей способностью астрономических инструментов. Существует принципиальный предел, обусловленный конечностью скорости света и разбеганием галактик. Таким образом, Метагалактика не образует систему.
3.44. Первой удачной попыткой теоретически разрешить парадокс Шезо—Ольберса была идея Карла Шарлье об иерархической структуре Вселенной. Согласно ей, Вселенная представляет собой бесконечную совокупность входящих друг в друга систем всё возрастающего порядка сложности; отдельные звёзды образуют галактику первого порядка, совокупность галактик первого порядка образует галактику второго порядка (Метагалактику); совокупность галактик второго порядка образует галактику третьего порядка и так до бесконечности. Если при этом с переходом к системам более высокого порядка их средняя плотность прогрессивно уменьшается, то снимаются как фотометрический парадокс Шезо—Ольберса, так и второй космологический парадокс – гравитационный,сформулированный Хуго Зелигером (1849–1924), согласно которому в рамках ньютоновской теории тяготения в бесконечной Вселенной при бесконечно большой её массе сила тяготения не имеет определённой конечной величины.
Однако идея Шарлье была опровергнута наблюдениями: с возрастанием пространственного масштаба средняя плотность Вселенной стремится к конечному значению. Космологические парадоксы нашли своё решение в рамках нестационарной модели Вселенной, предполагающей, что её возраст ограничен. Что касается фотометрического парадокса, то количество наблюдаемых звёзд ограничено космологическим горизонтом, т. е. расстоянием, которое проходит свет за время от начала Большого взрыва. Поэтому число видимых звёзд конечно, а доля неба, покрываемая звёздами ничтожно мала. К тому же, из‑за доплеровского смещения излучение звёзд других галактик смещается также в длинноволновую область спектра, тем самым дополнительно ослабляя их свет в оптическом диапазоне.
3.45. Во-первых, как впервые показал академик В. Г. Фесенков (1889–1972), при взаимодействии света с веществом в основном происходит рассеяние излучения, а не его истинное поглощение. Во – вторых, в однородной стационарной Вселенной, заполненной вечно светящимися звёздами, межзвёздное вещество нагрелось бы до температуры звёздных фотосфер и сияло бы так же, как звёзды.
3.46. Суть идеи о тепловой смерти Вселенной заключается в необратимости рассеяния внутренней энергии. Второй закон термодинамики утверждает, что энтропия замкнутой системы постоянна или увеличивается. Больцман признал, что нормальным состоянием Вселенной является состояние теплового равновесия. Однако в бесконечном объёме могут возникать сколь угодно большие области неравновесного состояния вещества – флуктуации. Например, расширяющаяся Метагалактика может представлять собой неравновесную область Вселенной – гигантскую флуктуацию.
3.47. Бесконечная Вселенная не может иметь центра.
3.48. Николай Кузанский полагал, что в случае ограниченной Вселенной необходимо было бы допустить нечто, находящееся за её пределами, а это противоречит определению Вселенной как включающей в себя всё сущее.
3.49. Только в бесконечной Вселенной могут существовать многочисленные центры гравитации, приводящие к формированию отдельных тел, например, звёзд. В конечном же объёме рано или поздно должен произойти коллапс вещества в единое тело.
3.50. Комета 1882 года, прошедшая от поверхности Солнца всего на расстоянии полумиллиона километров, имела после перигелия полностью симметричную орбиту, что указывало на отсутствие тормозящих свойств не только околосолнечного пространства, но и космического пространства вообще. Стабильность орбит планет также доказывает отсутствие «космического эфира».
3.51. Коперник.
3.52. Судя по описанию, была первая половина ночи. Луна стояла высоко, выше соседнего дома. Следовательно, она была в довольно развитой фазе, вероятно, между первой четвертью и полнолунием и, к тому же, – выше эклиптики. Судя по её положению относительно Млечного Пути, Луна была в созвездии Овна, а Солнце – в районе Весов. Такое положение Солнца действительно соответствует поздней осени. Поэтому с точки зрения расположения светил замечаний к тексту нет.
Однако вызывает большие сомнения возможность увидеть Млечный Путь в городе, при свете лампы, сквозь окно, да к тому же – при яркой Луне.
3.53. Физические характеристики, приписываемые гипотетическим D – телам, в наибольшей степени совпадают с параметрами реальных объектов – нейтронных звёзд.
3.54. Расширение звёздных ассоциаций, активность ядер сейфертовских и маркаряновских галактик, громадную активность ядер радиогалактик и квазаров.
4. Познание Солнечной системы
4.1. Недостаток метода Аристарха в том, что трудно установить точные моменты наступления лунных четвертей. (Ещё труднее установить моменты новолуния и полнолуния, но этого и не требуется, поскольку в расчётах можно использовать половину времени от последней четверти до первой и от первой до последней.) По измерениям Аристарха, угол между центрами дисков Луны и Солнца в момент первой четверти оказался равным 87°, а на самом деле он составляет 89,8°. Тангенсы этих углов, определяющие расстояние до Солнца, различаются в 15 раз.
4.2. Выделить центр яркого солнечного диска и найти его положение относительно звёзд, которые почти не видны в дневное время суток, чрезвычайно сложно. Точность такого метода была бы весьма мала. Поэтому параллакс Солнца определяют косвенными методами из наблюдений планет.
4.3. Ошибка определения моментов контакта Венеры с диском Солнца доходит до целой минуты и поэтому сильно влияет на точность искомого результата. Неточности в определении времени, по – видимому связаны с наличием у планеты обширной атмосферы и явлением иррадиации.
4.4. Недостаток метода определения параллакса Солнца по наблюдениям Марса состоит в том, что не удаётся навести нить микрометра на край диска планеты с такой же точностью, как на звезду. Очевидно, что для достижения большей точности надо использовать параллактическое смещение звездообразных объектов Солнечной системы – астероидов.
4.5. Большинство малых планет находятся от Земли дальше, чем Марс, и поэтому из‑за малости их параллаксов не удаётся с достаточной точностью определить параллакс Солнца. Наиболее удобным для этого оказался открытый в 1898 г. астероид Эрос, который, двигаясь по эллиптической орбите, подходит к Земле в 2,5 раза ближе, чем Марс.
4.6. Вследствие движения Земли по орбите линии в спектрах звёзд периодически смещаются относительно своего среднего положения; особенно заметен этот эффект в спектрах эклиптикальных звёзд. Считая такое смещение доплеровским, можно найти орбитальную скорость Земли и, зная продолжительность года, вычислить радиус земной орбиты.
4.7. При перемещении человека по поверхности Земли даже на тысячи километров угловые размеры Солнца не изменяются, что свидетельствует об очень большом расстоянии до него. При обращении Земли вокруг Солнца последнее всегда представляется в виде диска, а это может быть, если Солнце – шар. Несамосветящиеся тела на Земле при освещении их солнечными лучами имеют различный цвет, что указывает на наличие в спектре Солнца излучения разных длин волн. Человек может смотреть на любые раскалённые земные предметы (нить накала электрической лампочки, расплавленный металл и т. д.), но он не может безболезненно смотреть на Солнце. Из этого следует, что яркость поверхности Солнца, а значит, и его температура выше, чем у раскалённых земных предметов, т. е. выше нескольких тысяч градусов. При такой температуре вещество Солнца может находиться только в газообразном или плазменном состоянии.
4.8. Солнечные пятна рассматривались как участки твёрдой холодной поверхности светила, видимые в разрывы светящихся белых облаков.
4.9. В русских летописях отмечено наблюдение крупных солнечных пятен сквозь дым: пятна были видны «аки гвозди». Европейские летописцы отмечали появление пятен в 807, 840, 1096 и 1607 гг. Первым из учёных наблюдал солнечное пятно на экране большой камеры– обскуры И. Кеплер в 1607 г. Солнечные пятна можно наблюдать в высоких тёмных помещениях, например, в церквях, поскольку в них нередко возникают условия классической (дырочной) камеры – обскуры (Сурдин, 2000).
4.10. Вслед за Кеплером в конце 1610 г. пятна на Солнце вновь открыл уже при помощи телескопа Г. Галилей и почти одновременно с ним англичанин Т. Херриот, голландец Й. Фабрициус и немец Х. Шейнер. Кеплер и Шейнер предполагали, что наблюдавшиеся объекты – нижние планеты. Окончательно принадлежность пятен к поверхности Солнца была подтверждена после открытия изменений их формы и перемещений по диску, а также изменения формы пятен из‑за перспективного искажения на краю диска (эффект Вильсона).
4.11. Вращение Солнца было обнаружено благодаря движению пятен по солнечному диску (Й. Фабрициус, Г. Галилей).
4.12. Ещё Х. Шейнер в 1630 г. высказал предположение, что пятна, находящиеся на некотором расстоянии от экватора Солнца, обращаются медленнее, чем пятна, лежащие ближе к экватору. Окончательный вывод о дифференциальном вращенииСолнца сделал английский астроном Ричард Кэррингтон (1826–1875).
4.13. Данный период соответствует уровню фотосферы и определяется по движению пятен в экваториальной зоне. Более высокие слои солнечного газа той же зоны дают бoльшие угловые скорости вращения. Так, на высоте факелов период вращения составляет 24 d16 h, на высоте 5000 км над фотосферой, определяемой по линиям Са II, – 24 d, на высоте 14 000 км – 23 d06 h.
4.14. Если смотреть с северного полюса эклиптики, то вращения Солнца и Земли происходят в одном направлении: против часовой стрелки. Векторы угловых скоростей вращения Солнца и Земли приблизительно сонаправлены.
4.15. Траектории солнечных пятен на диске Солнца выглядят прямолинейными, когда плоскость солнечного экватора пересекает плоскость земной орбиты (в начале июня и в начале декабря). В другие периоды года эти траектории выглядят криволинейными из‑за того, что ось вращения Солнца не лежит в картинной плоскости наблюдателя.
4.16. По внешнему виду трудно отличить небольшое круглое солнечное пятно без полутени от диска планеты на фоне Солнца. Но за несколько минут наблюдений солнечное пятно практически не переместится, тогда как планета за это время заметно передвинется по диску Солнца.
4.17. Регистрируя пятна на Солнце вплоть до мельчайших, Г. Швабе в 1843 г. впервые заявил о возможности существования десятилетнего периода в количестве пятен. Позднее выяснилось, что такую периодичность подозревали в XVIII веке датский астроном П. Хорребоу и в 1836 г. австрийский астроном Й. И. Литтров.
4.18. Число Вольфа примерно равно удвоенному количеству пятен, ибо было показано, что среднее количество пятен в группе около десяти. Значение W несколько сглаживает то значение количества пятен, которое получается при простом подсчёте пятен разного размера, и поэтому является более объективной величиной (пример: на Солнце наблюдается одно крупное пятно, которой в какой‑то момент делится пополам; при этом количество пятен возрастает вдвое, а значение Wменяется лишь на 9%). Число Вольфа легко подсчитывается даже не очень опытным наблюдателем. Значение Wприблизительно пропорционально площади, занимаемой пятнами на диске Солнца, и хорошо коррелирует с другими проявлениями солнечной активности, в том числе и магнитными возмущениями на Земле. Для своих наблюдений, которые он проводил на 3–дюймовом телескопе при увеличении в 64 раза, Вольф принял коэффициент кравным единице. Очевидно, что при наблюдениях на большем инструменте, лучше разрешающем мелкие пятна, для унификации значений Wпринимают к<1, а в обратной ситуации принимают к>1. В настоящее время этот коэффициент выводят для каждого исследователя с его инструментом после обработки наблюдений солнечных пятен на всех обсерваториях.
4.19. Цвет тени солнечного пятна определяется её более низкой температурой (около 3700 K) по сравнению с температурой нормальной фотосферы (около 6000 К). При указанной температуре тень пятна светится так же, как поверхность звёзд спектрального класса K3—K5, т. е. имеет тёмно – красный цвет.
4.20. Это выяснил американский астроном Джордж Эллери Хейл (1868–1938). Он обнаружил, что недалеко от одиночного пятна всегда имеется область с локальным магнитным полем, направленным противоположно магнитному полю пятна. Позже в этом месте образуется второе пятно.
4.21. Де ла Рю сделал два снимка солнечного пятна, разделённых интервалом времени в 26 минут. Это соответствует перемещению Земли по орбите примерно на 650 тыс. км (подумайте над тем, как получено это значение). Стереоскопическое изображение позволило выявить эффект рельефа солнечной поверхности. Автор метода так характеризовал результаты опыта: «Таким образом, я убедился, что факелы находятся в самых высоких слоях солнечной атмосферы, что пятна не что иное, как отверстия, образовавшиеся в полутени, и что полутень, в свою очередь, лежит ниже окружающих её частей фотосферы. В одном случае даже было заметно, что факелы реяли непосредственно над пятном на значительной высоте».
4.22. Для этого необходимо увеличить интервал между двумя снимками Солнца до нескольких часов. За это время форма пятен изменится мало, а базис стереоскопического снимка, обусловленный перемещением Земли по орбите, станет значительно больше. Вторым желательным условием является наблюдение в начале июня или начале декабря, когда траектории солнечных пятен представляют собой прямые линии. Использование снимков, сделанных из космоса, повышает качество стереоскопического изображения (Е. Б. Гусев, К. М. Зарубин).
4.23. Кирхгоф в 1860 г. открыл обращение спектров и тем самым объяснил природу фраунгоферовых линий. Он указал, что непрерывный спектр Солнца образуется горячей оптически плотной средой, а в солнечной атмосфере, более холодной, чем фотосфера, возникают многочисленные абсорбционные линии.
4.24. Время сгорания каменного угля с массой, равной массе Солнца при мощности горения равной светимости Солнца легко найти по формуле t= qM ּ /L ּ , где q – удельная теплота сгорания каменного угля; М ּ масса Солнца; L ּ – светимость Солнца. Отсюда время сгорания «каменноугольного Солнца» составило бы всего около 5000 лет. Кроме того, для сгорания потребовалось бы большое количество кислорода, отсутствующее в околосолнечном пространстве.
4.25. Уже сам Майер показал, что для подержания светимости Солнца потребуется постоянное падение на светило большого количества вещества – около двух масс Луны в год. А поскольку движение планет указывает на постоянство массы Солнца, то эта гипотеза требовала такого же интенсивного истечения вещества из него, что не наблюдается. Дальнейшие исследования дали и другие контрдоводы:
– количество метеорного вещества в околосолнечном пространстве очень быстро бы истощилось, а его интенсивное возобновление из‑за пределов Солнечной системы маловероятно;
– если бы мощный поток метеоритов падал на Солнце, то от их ударов и Земля имела бы очень высокую температуру, а геологические пласты в значительной степени состояли бы из метеоритного вещества.
4.26. Опровергнута. Расчёты показывают, что за счёт сжатия под действием собственной гравитации Солнце могло бы светить, имея ту же светимость, что и сейчас, всего около 30 млн. лет. А это значительно меньше возраста Земли и даже времени существования на ней биологических форм. Но данный механизм эффективен на стадии протозвёзды, до начала термоядерных реакций.
4.27. Определяемая методом Цераского температура будет всегда ниже реальной температуры поверхности Солнца за счёт потемнения диска к краю, ослабления света в земной атмосфере, неполного отражения от зеркала и неполного поглощения света нагреваемым образцом, а также если относительное отверстие зеркального объектива меньше 1: 1.
4.28. Сторонники «горячего Солнца» полагали, что мощность излучения возрастает пропорционально температуре тела (идея Ньютона), а их оппоненты считали, что она возрастает экспоненциально. Согласно закону Стефана – Больцмана (1779, 1884 гг.), интегральная излучательная способность пропорциональна четвёртой степени абсолютной температуры, откуда следует, что температура поверхности Солнца составляет около 6000 К.
