15 интересных фактов о Солнце: затмения, пятна и белые ночи

Солнце — важнейший природный фактор для всех форм жизни на Земле. Это очень тонко чувствовали наши пращуры. Практически у всех древних народов существовал культ Солнца или его олицетворения в виде какого-нибудь божества. В те времена с Солнцем связывали практически все явления природы (и были, кстати, недалеки от истины). Человек слишком сильно зависел от природы, а природа сильно зависит от Солнца. Небольшое снижение солнечной активности вело к понижению температуры и другим изменениям климата. Похолодание вызывало неурожай с последующим голодом и смертностью. Учитывая то, что колебания солнечной активности не кратковременны, смертность была массовой и хорошо запоминалась выжившими.

Учёные постепенно пришли к пониманию того, как «работает» Солнце. Описаны и неплохо изучены и побочные эффекты его работы. Главная проблема заключается в масштабности Солнца по сравнению с Землёй. Даже на современном уровне развития техники человечество не в состоянии адекватно реагировать на изменения солнечной активности. Не считать же эффективной реакцией в случае мощной магнитной бури советы сердечникам запастись валидолом или предупреждения о возможных сбоях в работе связи и компьютерных сетей! И это пока Солнце работает в «штатном режиме», без серьёзных колебаний в активности.

С другой стороны, можно взглянуть на Венеру. Для гипотетических венериан (а ещё в середине ХХ века на Венере всерьёз рассчитывали обнаружить жизнь) сбои в системах связи точно были бы наименьшей из проблем. Атмосфера Земли предохраняет нас от губительной части солнечного излучения. Атмосфера Венеры лишь усугубляет его воздействие, да ещё и повышает и так невыносимую температуру. На Венере и Меркурии слишком жарко, на Марсе и планетах, расположенных дальше от Солнца, слишком холодно. Сочетание «Солнце — Земля», таким образом, уникально. Как минимум, в границах обозримой части Метагалактики.

Солнце уникально ещё и тем, что пока это единственная доступная (с большими, конечно, оговорками) для более или менее предметного исследования звезда. Изучая остальные звёзды, учёные используют Солнце и как эталон, и как инструмент.

1. Основные физические характеристики Солнца трудно представить в привычных нам величинах, гораздо уместнее прибегнуть к сравнениям. Так, по диаметру Солнце превосходит Землю в 109 раз, по массе почти в 333 000 раз, по площади поверхности в 12 000 раз, а по объёму Солнце в 1,3 миллиона раз больше земного шара. Если сопоставить относительные размеры Солнца и Земли с разделяющим их пространством, мы получил шарик диаметром 1 миллиметр (Землю), лежащий в 10 метрах от теннисного мяча (Солнце). Если продолжать аналогию, то диаметр Солнечной системы составит 800 метров, а расстояние до ближайшей звезды — 2 700 километров. Общая плотность Солнца в 1,4 раза превышает плотность воды. Сила тяжести на ближайшей к нам звезде в 28 раз больше земной. Солнечные сутки — оборот вокруг своей оси — длятся около 25 земных суток а год — оборот вокруг центра Галактики — более 225 миллионов лет. Состоит Солнце из водорода, гелия и незначительных примесей других веществ.

2. Солнце даёт тепло и свет в результате термоядерных реакций — процесса слияния более лёгких атомов в более тяжёлые. В случае с нашим светилом выделение энергии можно (конечно, на грубом до примитивности уровне) описать как превращение водорода в гелий. На самом деле, конечно, физика процесса намного сложнее. А ещё не так уж и давно по историческим меркам учёные считали, что Солнце светится и даёт тепло за счёт обычного, просто очень масштабного, горения. В частности, выдающийся английский астроном Уильям Гершель до самой своей смерти в 1822 году считал, что Солнце — пустотелый шарообразный костёр, на внутренней поверхности которого находятся пригодные для проживания человека территории. Уже позже было подсчитано, что если бы Солнце полностью состояло из высококачественного каменного угля, оно сгорело бы за 5 000 лет.

3. Немалая часть знаний о Солнце имеет чисто теоретический характер. К примеру, температура поверхности нашего светила определена по цвету. То есть, вещества, из которых, возможно, состоит солнечная поверхность, при аналогичной температуре приобретают аналогичный цвет. Но ведь температура — это далеко не единственное воздействие на материалы. На Солнце огромное давление, вещества не находятся в статическом положении, у светила относительно слабое магнитное поле и т. д. Впрочем, всё равно в обозримом будущем проверить подобные данные никому не удастся. Как и данные о тысячах других звёзд, которые астрономы получили, сравнивая их показатели с солнечными.

4. Солнце — и мы, как жители Солнечной системы, вместе с ним — настоящие глубокие провинциалы Метагалактики. Если провести аналогию между Метагалактикой и Россией, то Солнце — это самый заурядный райцентр где-нибудь на Северном Урале. Солнце находится на периферии одного из не самых крупных рукавов галактики Млечный путь, которая, опять-таки, относится к числу средненьких галактик на периферии Метагалактики. Над местоположением Млечного пути, Солнца и Земли иронизирует Айзек Азимов в своей эпопее «Основание». В ней описывается огромная Галактическая империя, объединяющая миллионы планет. Хотя всё началось с Земли, жители империи не помнят этого, и даже самые узкие специалисты говорят даже о названии Земли в предположительном тоне — в империи забыли о такой глуши.

5. Солнечные затмения — промежутки времени, когда Луна частично или полностью закрывает Землю от Солнца — явление долгое время считавшееся загадочным и зловещим. Мало того, что Солнце внезапно исчезает с небосвода, так и происходит это с большой нерегулярностью. Где-то между солнечными затмениями могут проходить десятки лет, где-то Солнце «пропадает» гораздо чаще. Например, в Южной Сибири, в республике Алтай, в 2006 — 2008 годах прошли полные солнечные затмения с разницей чуть более 2,5 лет. Самое известное затмение Солнца произошло весной 33 года н. э. в Иудее в день, когда согласно Библии, был распят Иисус Христос. Это затмение подтверждено расчётами астрономов. С солнечного затмения 22 октября 2137 года до н. э. начинается подтверждённая история Китая — тогда произошло полное затмение, датированное в летописях 5-м годом правления императора Чунг-Канга. Тогда же произошла и первая документированная смерть во имя науки. Придворные астрологи Хи и Хо ошиблись с датировкой затмения и были казнены за профнепригодность. Расчёты солнечных затмений помогли датировать ещё целый ряд исторических событий.

6. То, что и на Солнце бывают пятна, было общеизвестно уже во времена Козьмы Пруткова. Солнечные пятна подобным земным извержениям вулканов. Разница только в масштабах — пятна бывают размером больше 10 000 километров, и в природе выброса — на Земле вулканы выбрасывают материальные объекты, в на Солнце через пятна вылетают мощнейшие магнитные импульсы. Они чуть подавляют движение частиц у поверхности светила. Температура, соответственно, понижается, а цвет участка поверхности становится более тёмным. Некоторые пятна существуют месяцами. Именно их движение подтвердило вращение Солнца вокруг собственной оси. Количество пятен, характеризующих солнечную активность, меняется с цикличностью в 11 лет от одного минимума до другого (существуют и другие циклы, но они гораздо более длительны). Почему промежуток составляет именно 11 лет, неизвестно. Колебания солнечной активности — далеко не объект чисто научного интереса. Они влияют на погоду Земли и климат в целом. В периоды высокой активности чаще возникают эпидемии, увеличивается опасность стихийных бедствий и засух. Даже у здоровых людей значительно понижается работоспособность, а у страдающих сердечно-сосудистыми заболеваниями увеличивается риск инсультов и инфарктов.

7. Солнечные сутки, определяемые как промежуток между прохождениями Солнца одной и той же точки, чаще зенита, на небосводе, понятие очень неточное. И угол наклона земного шара, и скорость движения Земли по орбите меняются, изменяя размер суток. Нынешние сутки, которые получают делением условного тропического года на 365,2422 части, имеют очень отдалённое отношение к реальному движению Солнца по небосводу. Близкие цифры, не более того. Из полученного искусственного показателя делением выводят продолжительность часов минут и секунд. Недаром девизом парижской гильдии часовщиков были слова «Солнце показывает время обманчиво».

8. На Земле Солнце, конечно, может помочь определить стороны света. Однако все известные способы его использования с этой целью грешат большой неточностью. К примеру, известный способ определения направления на юг при помощи часов, когда часовая стрелка ориентируется на солнце, а юг определяется, как половина угла между этой стрелкой и цифрой 6 или 12, может привести к ошибке в 20 и более градусов. Стрелки двигаются по циферблату в горизонтальной плоскости, а движение Солнца по небосводу гораздо сложнее. Поэтому такой способ можно использовать, если нужно пройти пару километров по лесу до окраины города. В тайге, за десятки километров от известных ориентиров, он бесполезен.

9. Явление белых ночей в Санкт-Петербурге известно всем. Из-за того, что летом Солнце лишь ненадолго и неглубоко прячется ночью за горизонт, Северная столица прилично освещена даже глубокими ночами. В широкой известности петербургских белых ночей свою роль играет молодость и статус города. В Стокгольме летние ночи не темнее питерских, но люди живут там не 300 лет, а намного дольше, и ничего диковинного в них давно не видят. Архангельск Солнце ночью освещает получше Петербурга, но из поморов вышло маловато поэтов, писателей и художников. Начиная с 65°42′ северной широты, Солнце вообще три месяца не скрывается за горизонтом. Само собой, это означает, что три месяца зимой там стоит кромешная тьма, озаряемая, если и когда повезёт, Северным сиянием. К сожалению, на севере Чукотки и Соловецких островах с поэтами ещё хуже, чем в Архангельске. Поэтому чукотские чёрные дни столь же малоизвестны широкой публике, как и соловецкие белые ночи.

10. Солнечный свет — белый. Различную окраску он приобретает, лишь проходя через атмосферу Земли под разными углами, преломляясь через воздух и содержащиеся в нём частицы. Попутно земная атмосфера рассеивает и ослабляет солнечный свет. Отдалённые планеты, практически лишённые атмосферы, вовсе не являются мрачными царствами тьмы. На Плутоне днём во много раз светлее, чем на Земле в полнолуние при ясном небе. Это значит, что там в 30 раз светлее, чем в самую яркую из петербургских белых ночей.

11. Притяжение Луны, как известно, действует одинаково на всю поверхность Земли. Неодинакова реакция: если твёрдые породы земной коры максимум поднимаются и опускаются на пару сантиметров, то в Мировом океане происходят приливы и отливы, измеряемые метрами. Солнце действует на земной шар с силой, аналогичной по эффекту, но в 170 раз более мощной. Но из-за расстояния приливная сила Солнца на Земле в 2,5 раза меньше аналогичного лунного воздействия. Да ещё и Луна воздействует почти прямо на Землю, а Солнце — на общий центр масс системы Земля — Луна. Именно поэтому на Земле наблюдаются не отдельные солнечные и лунные приливы, а их сумма. Иногда лунный прилив усиливается вне зависимости от фазы нашего спутника, иногда ослабляется в момент, когда солнечное и лунное притяжение действуют порознь.

12. С точки зрения звёздного возраста Солнце находится в полном расцвете сил. Оно существует порядка 4,5 миллиарда лет. Для звёзд это как раз возраст зрелости. Постепенно светило начнёт разогреваться и отдавать в окружающее пространство всё больше тепла. Примерно через миллиард лет Солнце станет на 10% теплее, чего хватит для практически полного уничтожения жизни на Земле. Солнце начнёт быстро расширяться, при этом его температуры хватит для того, чтобы во внешней оболочке начал гореть водород. Звезда превратится в красный гигант. В возрасте примерно 12,5 миллиардов лет Солнце начнёт быстро терять массу — вещества из внешней оболочки будут уноситься солнечным ветром. Звезда снова сожмётся, а затем ненадолго снова превратится в красный гигант. По меркам Вселенной эта фаза продлится недолго — десятки миллионов лет. Затем Солнце снова отбросит внешние слои. Они станут планетарной туманностью, в середине которой будет находиться медленно угасающий и остывающий белый карлик.

13. По причине очень высокой температуры в атмосфере Солнца (она составляет миллионы градусов и сопоставима с температурой ядра) космические аппараты не могут исследовать светило с близкого расстояния. В середине 1970-х годов немецкие астрономы запускали спутники «Helios» в направлении Солнца. Их почти единственной целью было максимальное приближение к Солнцу. Связь с первым аппаратом прекратилась на расстоянии 47 миллионов километров от Солнца. «Helios B» забрался дальше, приблизившись к звезде на 44 миллиона километров. Больше такие дорогостоящие эксперименты не повторялись. Интересно, что для того, чтобы запустить космический аппарат на оптимальную околосолнечную орбиту, его нужно отправить через Юпитер, до которого от Земли впятеро дальше, чем до Солнца. Там аппарат выполняет особый маневр, и отправляется к Солнцу, используя гравитацию Юпитера.

14. С 1994 года по инициативе Европейского отделения Международного общества солнечной энергии ежегодно 3 мая отмечается День Солнца. В этот день проводятся мероприятия, пропагандирующие использование солнечной энергии: экскурсии на солнечные электростанции, конкурсы детского рисунка, пробеги автомобилей на солнечной тяге, семинары и конференции. А в КНДР День Солнца — один из крупнейших национальных праздников. Правда, с нашим светилом он никак не связан. Это день рождения основателя КНДР Ким Ир Сена. Он отмечается 19 апреля.

15. В гипотетическом случае, если Солнце погаснет и перестанет излучать тепло (но останется на своём месте), мгновенная катастрофа не случится. Прекратится фотосинтез растений, но быстро погибнут самые только мелкие представители флоры, а деревья будут жить ещё несколько месяцев. Самым серьёзным негативным фактором станет понижение температуры. В течение нескольких дней она опустится сразу до -17°С, тогда как сейчас среднегодовая температура на Земле составляет +14,2°С. Изменения природы будут колоссальными, но часть людей успеет спастись. В Исландии, к примеру, больше 80% энергии получают из источников, нагреваемых вулканическим теплом, а они никуда не денутся. Кое-кто сможет укрыться в убежищах под землёй. Нов целом всё это будет медленным угасанием планеты.