Глава 10
Солнце — звезда Земли
В этой главе…
Хотя многих людей привлекает в астрономии красота лунной ночи и звездное небо, достаточно солнечного дня, чтобы получить полное впечатление о главном астрономическом объекте нашей Солнечной системы. Солнце — это ближайшая к Земле звезда, и именно оно дает нам энергию, без которой жизнь была бы невозможна.
Солнце — настолько привычное явление в нашей повседневной жизни, что люди принимают его как нечто само собой разумеющееся. Вы думаете, как бы загореть и размышляете о воздействии ультрафиолетовых лучей на кожу, но вряд ли отдаете себе отчет, что Солнце — это главный источник совершенно уникальной информации о природе нашей Вселенной. Тем не менее Солнце — один из самых интересных и благодарных астрономических объектов изучения, независимо от используемого оборудования — любительского телескопа, современной обсерватории или космических аппаратов. Солнце меняется каждый день и каждый час. И его можно показывать детям, не заставляя их бодрствовать по ночам!
В этой главе я познакомлю вас с наукой о Солнце, расскажу о его влиянии на Землю и промышленность и о том, как его безопасно наблюдать. Эта глава поможет вам посмотреть на Солнце по-новому — безопасно и с глубоким почтением.
Не повторяйте ошибок Галилея: глядя на Солнце, защищайте зрение
Первое великое открытие итальянского астронома XVII века Галилео Галилея, которое он сделал в телескоп, касалось Солнца. Наблюдая ежедневное движение солнечных пятен по поверхности Солнца, он сделал вывод, что Солнце вращается. Но при этом Галилей допустил также ужасную ошибку — он смотрел сквозь телескоп прямо на Солнце. И эта ошибка серьезно повредила ему зрение.
Телескоп или бинокль собирают больше света, чем человеческий глаз, и фокусируют его в маленькой точке сетчатки. Если вы наблюдаете тусклую звезду или планету, то проблем не возникает. Но это надежный способ повредить зрение или даже ослепнуть, если использовать упомянутые инструменты для наблюдения Солнца.
Вы видели когда-нибудь увеличительное стекло, с помощью которого собирают в пучок солнечные лучи на листке бумаги, чтобы зажечь его? Надеюсь, теперь вы уловили мою мысль.
О фильтрах и других методах безопасного наблюдения Солнца мы поговорим позже в этой главе. Но сначала я хочу рассказать вам о самом Солнце и о природе захватывающих зрелищ, которые вы можете наблюдать.
Солнечный пейзаж
Рис. 10.1. Планеты Солнечной системы
Солнце производит энергию с огромной скоростью, что эквивалентно взрыву 92 миллиардов мегатонных ядерных бомб каждую секунду. Но эта энергия производится за счет использования топлива. Если бы Солнце состояло из угля, то оно полностью растратило бы свою энергию всего за 4600 лет. Но окаменелости, которые найдены на Земле, свидетельствуют о том, что Солнце светит уже больше 3 миллиардов лет, и астрономы уверены, что оно будет светить еще столько же и даже больше. По некоторым оценкам, возраст Солнца превышает 4,6 миллиарда лет, и оно все еще светит очень хорошо.
Научись мы таким способом производить энергию на Земле, все наши проблемы с топливом, включая загрязнение воздуха и потребление невозобновляемых ресурсов, были бы решены. Но, несмотря на десятилетия исследований, ученые до сих пор не могут воспроизвести то, что на Солнце происходит естественным путем. Поэтому очевидно, что Солнце заслуживает дальнейшего изучения.
Размер и форма Солнца: что заставляет все эти горячие газы держаться вместе?
Когда я преподавал астрономию, всегда задавал студентам вопрос: "Почему у Солнца именно такой размер?" Я видел открытые от удивления рты, глаза, шарящие по потолку в поисках ответа, но едва ли хоть кто-нибудь когда-нибудь давал внятное объяснение. Мой вопрос даже не казался логичным. Ведь все имеет размер, не так ли? И что из того?
Но если Солнце на 100 % состоит из горячего газа, что заставляет этот газ удерживаться в одном месте? Почему он не развеивается, как дым от сигареты? А ответ очень прост: гравитация удерживает Солнце от того, чтобы "развеяться по ветру". Гравитация — это сила, о которой я говорил в главе 1; сила, влияющая на все во Вселенной. Масса Солнца настолько велика — в 330 тысяч раз больше массы Земли, — что его мощное тяготение в состоянии удержать весь горячий газ в одном месте.
Вы можете спросить: если солнечная гравитация притягивает все газы, то почему она не сожмет их в шар намного меньшего размера? Ответ таков: все дело в высоком давлении. Чем горячее газ и чем больше он сжат гравитацией или любой другой силой, тем выше давление. И это давление газа "раздувает" Солнце (точно так же как оно заставляет надуваться автомобильные шины, поскольку воздух — это тоже газ).
Таким образом, гравитация сжимает, а давление раздувает. И на определенном уровне (соответствующем шару с некоторым диаметром) эти две силы уравновешиваются. Поэтому Солнце имеет определенный размер; его диаметр равен 1 391 000 км, т. е. он примерно в 109 раз больше диаметра Земли. Внутри Солнца можно поместить 1 300 000 планет Земля (не знаю только, где их столько взять).
Круглая форма Солнца во многом обусловлена той же причиной: гравитация притягивает вещество к центру одинаково во всех направлениях, а давление точно так же одинаково отталкивает вещество во всех направлениях от центра. Если бы Солнце быстро вращалось, оно было бы более выпуклым на экваторе и немного сплющенным на полюсах из-за центробежной силы. Но Солнце вращается очень медленно, делая полный оборот за примерно 25 дней на экваторе и за 35 дней на полюсах, так что выпуклости на его "талии" совсем малы.
28
Ядерный синтез происходит при сверхвысокой температуре и сопровождается выделением огромной энергии. Это реакция, обратная делению атомов, при которой, наоборот, энергия выделяется за счет расщепления тяжелых ядер на более легкие.