Солнце

История исследования Солнца

С самых ранних времён человечество отмечало важную роль Солнца — яркого диска на небе, несущего свет и тепло. Во многих доисторических и античных культурах Солнце почиталось как божество. Культ Солнца занимал важное место в религиях цивилизаций Египта, инков, ацтеков. Древнегреческие астрономы, наблюдая видимое годовое движение Солнца вдоль эклиптики, считали его одной из семи планет. Одним из первых попытался взглянуть на Солнце с научной точки зрения греческий философ Анаксагор. Он говорил, что Солнце — это не колесница Гелиоса, как учила греческая мифология, а гигантский, «размерами больше, чем Пелопоннес», раскалённый металлический шар. За это еретическое учение он был брошен в тюрьму, приговорён к смерти и освобождён только благодаря вмешательству Перикла. Идея о том, что Солнце — это центр, вокруг которого обращаются планеты, высказывалась Аристархом Самосским и древнеиндийскими учёными. Эта теория была возрождена Коперником в XVI веке. Первым расстояние от Земли до Солнца пытался вычислить Аристарх Самосский. Китайские астрономы в течение столетий, со времён династии Хань, наблюдали солнечные пятна. Впервые пятна были зарисованы в 1128 году в хронике Иоанна Вустерского.

С 1610 года начинается эпоха инструментального исследования Солнца. Изобретение телескопа и его специальной разновидности для наблюдения за Солнцем — гелиоскопа — позволило Галилею, Томасу Хэрриоту, Кристофу Шейнеру и другим учёным рассмотреть солнечные пятна. Галилей, по-видимому, первым среди исследователей признал пятна частью солнечной структуры, в отличие от Шейнера, посчитавшего их проходящими перед Солнцем планетами. Это предположение позволило Галилею открыть вращение Солнца и вычислить его период. Первую более или менее приемлемую оценку расстояния от Земли до Солнца получили Джованни Кассини и Жан Рише. В 1672 году, рассчитано расстояние от Земли до Солнца — 140 млн км. В начале XIX века отец Пьетро Анджело Секки (итал. Pietro Angelo Secchi), главный астроном Ватикана, положил начало такому направлению исследования в астрономической науке, как спектроскопия, разложив солнечный свет на составные цвета. Стало понятно, что таким образом можно изучать состав звёзд, и Фраунгофер обнаружил линии поглощения в спектре Солнца. Благодаря спектроскопии был обнаружен новый элемент в составе Солнца, который назвали Гелием в честь древнегреческого бога Солнца Гелиоса.

Долгое время непонятными оставались источники солнечной энергии. Во второй половине XIX века многими исследователями наиболее правдоподобной считалась теория, развитая Гельмгольцем (1853) и лордом Кельвином, которые предположили, что Солнце нагревается за счёт медленного гравитационного сжатия. Только в XX веке было найдено правильное решение этой проблемы. Первоначально Резерфорд выдвинул гипотезу, что источником внутренней энергии Солнца является радиоактивный распад. В 1920 году Артур Эддингтон предположил, что давление и температура в недрах Солнца настолько высоки, что там может идти термоядерная реакция, при которой ядра водорода (протоны) сливаются в ядро гелия-4. Так как масса последнего меньше, чем сумма масс четырёх свободных протонов, то часть массы в этой реакции переходит в энергию фотонов. То, что водород преобладает в составе Солнца, подтвердила в 1925 году Сесилия Пейн. Теория термоядерного синтеза была развита в 1930-х годах астрофизиками Чандрасекаром и Гансом Бете. Бете детально рассчитал две главные термоядерные реакции, которые являются источниками энергии Солнца. Наконец, в 1957 году появилась работа Маргарет Бербидж «Синтез элементов в звёздах», в которой было показано, что большинство элементов возникло в звёздах. В 1905 году Джордж Эллери Хейл (англ. George Ellery Hale) в обсерватории Маунт-Вилсон установил первый солнечный телескоп в построенной небольшой обсерватории, и занялся поиском ответа на происхождение пятен на Солнце, открытых Галилеем. Джордж Хейл открыл, что пятна на Солнце вызваны магнитным полем, поскольку оно приводит к снижению температуры поверхности. Именно магнитное поле на поверхности Солнца вызывает солнечные ветры — извержение плазмы солнечной короны на сотни тысяч километров в пространство.

Общая характеристика

Интересные факты о Солнце

• Диаметр солнца в 109 раз превосходит диаметр Земли — Солнце может вместить 1 млн. планет Земля.
• Солнце является центром нашей Солнечной системы и составляет 99,8% от массы всей Солнечной системы.
• Если бы Солнце было бы таким же большим как обычная входная дверь, то Земля была бы размером с монетку.
• Поскольку Солнце не является твердым телом, разные части Солнца вращаются с разной скоростью. На экваторе Солнце совершает полный оборот вокруг своей оси за 25 земных суток, в то время как на полюсе за 36 дней.
• Солнечная внешняя атмосфера – корона – простирается за орбиту карликовой планеты Плутон.
• Интересно, что на видимой части Солнца температура достигает 5.500 тыс. градусов Цельсия, а температура ядра, движимая термоядерной реакцией — более 15 млн. градусов Цельсия и это доказанный научный факт. Нужно взрывать 100 млрд. тонн динамита каждую секунду, чтобы создать энергию, производимую Солнцем.
• Солнце является звездой. Звезда не имеет твердой поверхности и представляет собой газовый шар, состоящей из водорода и гелия, скрепленные между собой собственной тяжестью.
• Солнце – одна из более 100 млрд. звёзд Млечного Пути и это факт. Оно совершает один полный оборот за 250 млн. лет, вращаясь в 25 тыс. световых лет от центра Галактики. Интересной особенность являются то, что Солнце сравнительно молодая звезда из поколения звёзд, известных, как звёздная Популяция I, которые были насыщены элементами, тяжелее гелия. Более ранние поколения — Популяция II и Популяция III, вероятно, тоже существовали, хотя их представители не найдены.
• Интересный факт о Солнце: у Солнца достаточно ядерной энергии для существования в течение ближайших 5 млрд. лет. После этого оно превратится в Красного Гиганта, затем сбросит свои внешние слои, оставшееся ядро разрушится и превратится в Белого Карлика. Медленно звезда войдёт в свою завершающую фазу и станет Чёрным карликом.
• Как и большинство других звёзд, Солнце состоит преимущественно из водорода и гелия. Оставшиеся семь химических элементов: кислород, углерод, неон, азот, магний, железо и кремний. На каждый миллион атомов водорода приходится 98 тыс. атомов гелия, 850 атомов кислорода, 360 углерода, 120 неона, 110 азота, 40 магния,35 железа, 35 кремния. И всё же, водород самый лёгкий элемент, он составляет 72% от солнечной массы, в то время как гелий – 26%.
• Солнечные пятна – холодные тёмные образования на поверхности солнца, часто имеющие форму круга. Они возникают, когда плотные пучки силовых линий магнитного поля прорываются из глубин на поверхность Солнца. Количество солнечных пятен зависит от солнечной активности . Их рост от нуля до максимума (250 солнечных пятен и групп пятен) и уменьшение обратно к нулю, называется солнечным циклом и длится в течение 11 лет. В конце цикла магнитные поля меняют свою полярность.
• Сила магнитного поля Солнца всего лишь в 2 раза превосходит Земную. Однако на отдельных небольших участках оно может концентрироваться и быть в 3 тыс. раз сильнее, чем обычно. Эти изменения в магнитном поле происходят потому, что Солнце вращается быстрее на экваторе, чем на полюсах, а внутренние части вращаются быстрее поверхности.
• Эти процессы создают такие элементы, начиная от солнечных пятен и заканчивая захватывающими извержениями, известными как вспышки и корональные выбросы массы. Вспышки – самые сильные извержения в Солнечной системе, корональные выбросы массы менее сильные, но включают большое количество материи – один выброс может сопровождаться 20 млрд. тонн материи в космос.
• Атмосфера Солнца состоит из фотосферы, образующей видимую поверхность звезды, хромосферы толщиной порядка 2000 км и короны, последней внешней солнечной оболочки, температура которой находится в диапазоне 1 000 000-20 000 000 К. Из внешней части короны происходит выход ионизированных частиц, называемых солнечным ветром.
• Солнце оказывает огромное влияние на жизнедеятельность Земли, оно участвует в фотосинтезе, помогает в образовании витамина D в организме человека. Солнечный ветер вызывает геомагнитные бури и именно его проникновение в слои земной атмосферы вызывает такое красивейшее природное явление, как северное сияние, называемое еще полярным. Солнечная активность меняется в сторону уменьшения или усиления примерно раз в 11 лет.
• В 2002 и последующих годах в СМИ появилось сообщение, что через 6 лет Солнце взорвётся (то есть превратится в сверхновую звезду). Источником информации назывался «голландский астрофизик доктор Пирс ван дер Меер (Piers van der Meer), эксперт Европейского космического агентства». В действительности в ЕКА нет сотрудника с таким именем. Более того, астрофизика с таким именем вообще не существует. Водородного топлива хватит Солнцу на несколько миллиардов лет. По истечении этого времени Солнце разогреется до высоких температур (хотя и не сразу — этот процесс займёт десятки или сотни миллионов лет), но не станет сверхновой звездой. Солнце в принципе не может превратиться в сверхновую звезду из-за недостаточной массы.
• Солнце находится на расстоянии около 26 000 световых лет от центра Млечного Пути и вращается вокруг него, делая один оборот примерно за 225-250 миллионов лет. Орбитальная скорость Солнца равна 217 км/с - таким образом, оно проходит один световой год за 1400 земных лет, а одну астрономическую единицу за 8 земных суток.
• Среди звёзд, принадлежащих к 50 самым близким звёздным системам в пределах 17-ти световых лет, известным в настоящее время, Солнце является четвёртой по яркости звездой (его абсолютная звёздная величина +4,83m).

Стих о Солнце

Русский ученый-энциклопедист Михаил Ломоносов высказал в оде «Рассуждения по случаю полярного сияния» в 1743 году мнения о Солнце, очень близкие к современным научным представлениям:

Вспышки на Солнце

Снимки Солнца