СОЛНЕЧНЫЕ ЗАТМЕНИЯ

О ПРИРОДЕ СОЛНЦА

Цто же представляет собой Солнце, затмение которого ^ вызывает у нас такой большой интерес? Какова его природа?

Мы знаем, что перемещение Солнца на небе с востока на запад является только кажущимся и вызывается вра­щением Земли вокруг своей оси. Мы знаем также, что Солнце находится от нас на расстоянии 150 миллионов километров, и всё же трудно представить, что это не­большое на вид тело в 1 300 ООО раз превосходит Землю по объёму.

Несмотря на громадную удалённость Солнца, значе­ние его для развития жизни на Земле исключительно велико.

Гигантский круговорот воды, совершающийся непре­рывно и повсеместно на нашей планете, является след­ствием работы солнечных лучей. Топливо — уголь, нефть — представляет собой сгустки солнечной энергии, накопив­шейся в недрах Земли в далёком прошлом её истории. Вот что писал Тимирязев о значении солнечных лучей в жизни растений: «Зелёный лист, или, вернее, микро­скопическое зелёное зерно хлорофилла является фокусом, точкой в мировом пространстве, в которую с одного конца притекает энергия Солнца, а с другого берут на­чало все проявления жизни на земле. Растение — посред­ник между небом и землёй. Оно истинный Прометей, перехвативший огонь с неба. Похищенный им луч горит и в мерцающей лучине, и в ослепительной искре электри­чества. Луч Солнца приводит в движение и чудовищный маховик гигантской паровой машины, и кисть художника, и перо поэта».

Солнце является огромным источником света и тепла. Чтобы судить о том, как велика энергия, излучаемая Солнцем во все стороны мирового пространства, доста­точно сказать, что один квадратный сантиметр поверхно­сти Солнца излучает свет, равный 50 000 свечей.

Температура на поверхности Солнца около 6000 гра­дусов, а температура центральных частей его по теоре­тическим расчётам должна быть около 20 миллионов гра­дусов. При такой невообразимой жаре ни одно веще­ство не может находиться не только в твёрдом, но даже в жидком виде. Вещество на Солнце находится в раска­лённом парообразном и газообразном состоянии.

Наблюдаемая нами поверхность Солнца называется фотосферой. В бинокль на фотосфере нельзя заметить каких-либо подробностей: Солнце кажется однородным. Только иногда на яркой поверхности его можно заметить тёмные образования, которые называются солнечными пят­нами (рис. 8).

Иная картина откроется наблюдателю, который по­смотрит на Солнце в телескоп. Поверхность Солнца пред -

Ставится не однообразной, а похожей на рисовую кашу с выделяющимися светлыми зёрнами, непрерывно возникаю -

Щими и исчезающими, перемещающимися и видоизменяю­щимися. Эти зёрна называются гранулами (рис. 9).

Талантливый русский учёный А. П. Ганский опреде­лил, что диаметр гранул около 1000 километров, а про­должительность их существования измеряется двумя-тремя

Минутами. Появление и исчезновение гранул — это выброс из более глубоких слоёв горячих газов, а затем их обрат­ное опускание. Более горячие газы кажутся и более свет­лыми образованиями на общем фоне фотосферы. Гранулы занимают около 2/з всей поверхности Солнца.

В то время как наблюдателю с Земли кажется, что на поверхности Солнца происходит лишь возникновение и уничтожение едва заметных зёрнышек, в действительно­сти там непрерывно бушует огненный океан.

Внимание наблюдателя, вооружённого небольшой уве­личительной трубой, прежде всего будет привлечено на фотосфере тёмными образованиями, называемыми солнеч­ными пятнами.

Что это за странные образования?

Иногда небольшие тёмные поры между раздвинувши­мися гранулами дают начало маленькому пятнышку, ко­торое затем увеличивается и видоизменяется. Пятна имеют самые разнообразные формы и размеры. Продол­жительность их существования также различна: от не­скольких дней до нескольких месяцев. Иногда пятна раз­дваиваются. Часто они образуются группами и некоторые достигают таких больших размеров, что бывают видны даже невооружённым глазом. Большие пятна имеют по­перечник, превосходящий в 10—15 раз поперечник зем­ного шара.

В наших старинных летописях есть упоминания о на­блюдениях солнечных пятен. Например, в Никоновой ле­тописи мы находим запись о явлении, имевшем место в 1371 году: «Того же лета бысть знамение в солнце, места черны по солнцу аки гвозди, и мгла велика была, яко за едину сажень пред собою невидите...». Несомненно, что здесь описывается солнечное пятно. В летописи отме­чается, что в тот год стояла большая засуха. Дым лесных и степных пожаров мешал видеть «за едину сажень», но зато тот же дым оказался прекрасным защитным сред­ством против солнечных лучей. Он позволил без труда на­блюдать Солнце, на поверхности которого в это время случайно оказались настолько большие пятна, что их мож­но было видеть простым глазом. Очень интересно, что о таком же наблюдении солнечных пятен упоминается в китайских летописях за 1370 год.

Более внимательное наблюдение пятен показывает, что они состоят из тёмной части, называемой ядром, и окру­

Жающей ядро более светлой каёмки, называемой полу­тенью. Однако наименование «полутень» может привести к неправильному представлению, будто солнечные пятна являются тенью, отбрасываемой каким-нибудь пред­метом.

Солнечные пятна — это более холодные области Солн­ца, где температура примерно на 1500 градусов ниже, чем на свободной от пятен поверхности. Таким образом, тем­пература солнечных пятен равна в среднем 4500 граду­сам. Разумеется, и при такой температуре солнечное ве­щество может находиться лишь в газообразном состоянии,

Но на фоне ещё более раскалённой фотосферы пятна ка­жутся «тёмными». В действительности же, если бы не существовало фотосферы,— пятна горели бы ярким сияю­щим светом.

Температура пятна уменьшается с увеличением его размеров. Огромное пятно, появившееся в 1938 году, имело сравнительно небольшую температуру — около 3700°.

Пятно на фотосфере представляет собой небольшое углубление, дно которого образует ядро, а бока — полу­тень (рис. 10).

Многолетние наблюдения над поведением пятен обна­ружили очень интересную периодичность в их образовании. За период 11 лет пятнообразовательная деятельность Солнца один раз достигает максимума и затем падает до минимума. В годы максимума число пятен бывает так велико, что на поверхности Солнца одновременно их мож­но насчитать несколько десятков, а в годы минимума слу­чается, что в течение недели нельзя заметить ни одного пятна.

Систематические наблюдения над пятнами показали, что они медленно передвигаются по диску Солнца с во­стока на запад. При этом вид групп пятен почти не ме­няется. Если пятно сохраняется продолжительное время на Солнце, то, появившись на восточном краю диска, оно медленно перемещается к западному краю и через неко­торое время там исчезает, а затем нередко это же пятно вновь появляется на восточном краю диска. Это явле­ние говорит о том, что Солнце вращается вокруг сво­ей оси.

Время вращения Солнца вокруг своей оси у его эква­тора равно 25 суткам, но на более высоких широтах время обращения несколько продолжительнее.

Фотосферу Солнца окружают оболочки, состоящие из значительно более разреженных газов. Эти оболочки обра­зуют атмосферу Солнца.

Имеются указания на то, что химический состав веще­ства атмосферы Солнца однороден. Это свидетельствует

О существовании процесса «перемешивания» вещества атмосферы.

Ближайшая к фотосфере и непосредственно к ней при­мыкающая оболочка называется обращающим слоем (см. рис. 10). Эту оболочку можно было бы даже считать са­мым наружным слоем фотосферы. Она очень тонка — вы­сота её над фотосферой не превосходит нескольких сот километров. Роль обращающего слоя в изучении природы Солнца очень велика. Этот слой даёт нам возможность судить о химическом составе Солнца.

Две трети всех известных на Земле химических эле­ментов найдено на Солнце; там не обнаружено ни одного элемента, которого не было бы на Земле.

Далее идёт оболочка, называемая хромосферой; тол­щина её достигает 15 тысяч километров, температура хро­мосферы — около 5000 градусов.

Хромосфера состоит главным образом из водорода, ге­лия, кальция. Её очень удобно изучать во время полных солнечных затмений. Тогда она наблюдается как тонкое красное колечко, окаймляющее чёрный диск Луны. Вид хромосферы довольно своеобразен. Красноватая окраска хромосферы и стеблистое строение создают картину горя­щей волнующейся степи.

Исследования говорят о том, что в хромосфере дей­ствуют не только обычные силы упругости, свойственные нагретым газам, и силы тяготения, но также ещё некото­рые иные силы, пока ещё недостаточно изученные. Со­гласно работам советского учёного И. С. Шкловского эти силы начинают действовать лишь с высоты около 1000 ки­лометров над фотосферой.

Одним из интересных образований на солнечной по­верхности являются протуберанцы — громадные раскалён­ные газовые выступы. Некоторые протуберанцы сущест­вуют очень недолго, дру­гие держатся довольно продолжительное время.

Во время полных за­тмений Солнца хорошо видны протуберанцы, оказывающиеся на са­мом краю солнечного ди­ска (рис. 11). Краснова­тые струи газов, обра­зующих протуберанцы, принимая причудливые формы, отчётливо высту­пают из-за тёмного диска Луны. Протуберанцы до­стигают необычайной рис# Хромосфера и протуберан -

Длины, иногда в десятки ЦЫ во время солнечного затмения,

Раз превосходящей по­перечник Земли. Некоторые протуберанцы выбрасываются со скоростью около 500 километров в секунду в виде ги­гантских фонтанов огненно-газообразного вещества.

Как хромосферу, так и протуберанцы при обычных условиях можно наблюдать только с помощью специаль­ных приборов. Многим советским учёным принадлежат важные работы, посвящённые изучению протуберанцев. Исследования А. Б. Северного показывают, что протубе­ранцы не выбрасываются из солнечной поверхности, а воз­никают в более высоких областях солнечной атмосферы, в короне, а затем падают по разным направлениям вниз в виде светящегося потока.

Таким образом оказывается, что протуберанцы воз­никают не только в хромосфере, но и в более высоких областях.

Следующей за хромосферой оболочкой Солнца является солнечная корона. В отличие от хромосферы корона имеет очень большую протяжённость. Долгое время корона была доступна наблюдению только во время полных затмений Солнца. Причиной этого являлось то, что поверхностная яркость короны почти в миллион раз слабее яркости фото­сферы и во много раз слабее освещённого Солнцем неба. По этой причине нежный свет короны совершенно пропа­дает на фоне яркого голубого неба.

С 1930 года стали применять методы, позволяющие

Наблюдать корону и вне полных затмений. В Советском

Союзе такие наблюдения проводятся на специальной стан­ции около Кисловодска.

Однако эти методы пока ещё не могут дать многого,

И потому исследование короны в основном производится

В течение коротких минут, предоставляемых полными затмениями Солнца.

Солнечная корона, обладающая чрезвычайно малой плотностью, состоит как бы из двух частей — внутренней и внешней. Внутренняя часть короны более яркая, имеет довольно равномерное строение и поднимается над атмо­сферой примерно на 200 ООО километров. Вещество ко­роны состоит из распространённых на земле элементов: водорода, железа, кальция, никеля и др.

Что касается внешней части короны, то она отличается неравномерным лучисто-струйчатым строением. В короне наблюдаются довольно длинные образования, уходящие от Солнца очень далеко: одни из них представляют собой остроконечные лучи, другие имеют форму лопаты с зазуб­ринами, третьи напоминают шлем. Эти корональные обра­зования иногда достигают по длине миллиона и больше километров.

Структура короны детально исследовалась астроно­мами Е. Я. Бугославской, С. К. Всехсвятским и другими советскими учёными.

Сложную задачу представляет изучение природы ве­щества короны и источника её света. Выяснено, что веще­ство короны находится в чрезвычайно разреженном со­стоянии, оно содержит большое количество электронов, оторванных от атомов [6]).

Повидимому, свечение короны вызывается рассеянием солнечных лучей. Но часть коронального света образует­ся облаками пыли, которые, повидимому, не связаны непо­средственно с Солнцем, а заполняют межпланетное про­странство.

Работами советских астрономов установлено, что ко - рональное вещество находится в непрестанном движении. В 1936 году в Советском Союзе наблюдалось полное сол­нечное затмение. Полоса тени оказалась расположенной очень благоприятно для организации разнообразных на­блюдений. Тень вступила на территорию Советского Союза на Черноморском побережье, прошла через Северный Кавказ, приблизилась к трассе транссибирской железной дороги и затем прошла через всю Сибирь и Дальний Во­сток, выйдя из пределов Советского Союза на берегу Ти­хого океана.

Таким образом, советские учёные получили возмож­ность организовать наблюдение полного солнечного затме­ния на протяжении нескольких тысяч километров от бере­гов Чёрного моря до Тихого океана.

Так как лунная тень прошла это расстояние за 2 часа, то в ряде пунктов полосы затмения советские учёные произвели совершенно однотипные фотографические снимки короны, сличение которых показало, что за время прохождения лунной тени через территорию Советского Союза очертания короны претерпели некоторые измене­ния. На основании этих наблюдений удалось установить характер изменения короны, в частности, обнаружилось, что она имеет вращательное движение.

Так было доказано, что корона находится в непрестан­ном движении и внешний вид её непрерывно меняется, принимая разнообразные формы.

Отсюда должно быть понятно, почему от затмения к затмению очертания короны сильно меняются. А. П. Ган­ский нашёл, что эта изменяемость форм короны подчи­нена определённой закономерности и что в течение один­надцатилетнего периода происходит повторяемость общего вида короны.

Мы уже указывали, что активность образования сол­нечных пятен подчинена одиннадцатилетнему циклу. Кроме того, обнаружилось, что этой цикличности подчи­няются и многие другие явления на Солнце, в частности, активность образования протуберанцев.

Точно то лее самое наблюдается и относительно ко­роны. Во время максимума активной деятельности Солнца корона более или менее равномерно облегает Солнце и её лучистые образования направлены в разные стороны. На­оборот, в годы минимума активности Солнца короиальные лучи как бы стягиваются к экваториальной области Солнца, и тогда корона нам представляется как бы при­плюснутой.

Исследованием короны занимаются многие советские астрономы.

Недавние работы И. С. Шкловского показали, что Солнце излучает радиоволны длиной от одного сантиметра

До 12 метров, причём оказалось, что длинные волны идут из корональных областей, а короткие волны — преимуще­ственно из хромосферы.

Изучение явлений, происходящих на Солнце, показало, что существует тесная связь между активной деятельно­стью Солнца и многими явлениями, наблюдаемыми на Земле. Конечно, здесь идёт речь не о тепловом и световом излучении, без которого была бы немыслима жизнь на Земле.

Мы уже упоминали об одиннадцатилетнем периоде солнечной деятельности. Многолетними наблюдениями удалось установить, что в период активной деятельности Солнца, т. е. в то время, когда происходит обильное обра­зование солнечных пятен и протуберанцев, на Земле на­блюдаются сильные отклонения магнитной стрелки от своего нормального положения, усиливается грозовая дея­тельность, чаще наблюдаются полярные сияния. Работа телеграфа и радио нарушается.