планеты.
Пространство между планетами заполнено мелкими пылевыми частицами. Они образуются от дробления астероидов и метеоритных тел (при их столкновениях), а также при распаде периодических комет. Рассеяние солнечного света на частицах межпланетной пыли создает красивую картину Зодиакального света — слабое конусообразное свечение, которое в средних широтах можно наблюдать в весенние месяцы в западной части неба после окончания весенних сумерек, или осенью — перед началом утренних сумерек, на востоке. Помимо пылевых частичек, межпланетное пространство заполнено частицами солнечного вещества — плазмой с «вмороженными» в нее магнитными полями. Этот намагниченный ионизированный газ движется от Солнца со скоростью сотни километров в секунду, образуя так называемый «солнечный ветер». Межпланетное пространство пронизано также электромагнитным излучением, космическими лучами, гравитационными волнами и нейтрино, а возможно, и другими неизвестными нам полями.
Солнечная система со всеми ее планетами, их спутниками, кометами, астероидами и межпланетной средой представляет собой тот дом, в котором мы живем. Эго наш макрокосмос, по отношению к которому человек является микрокосмом. Петром Солнечной системы, ее сердцем является Солнце.
Диаметр Солнца 1 400 000 км — в 109 раз больше диаметра Земли. Масса Солнца 2 • 1030 кг — в 330 000 раз больше массы Земли и в 743 раза больше массы всех планет Солнечной системы; иными словами, в Солнце сосредоточено 99,87% всей массы Солнечной системы. Солнце вращается вокруг своей оси с периодом 25,4 земных суток. Вещество Солнца состоит на 71% из водорода, на 26% из гелия, оставшиеся 3% приходятся на все остальные химические элементы. С поверхности Солнца, которая нагрета до температуры 6000 К, излучается гигантская (по нашим земным меркам) энергия 4 • 1026 Вт, большая часть ее приходится на видимую часть спектра. Этот поток света и тепла играет определяющую роль в процессах, происходящих в атмосферах и на поверхности планет, он является источником, поддерживающим органическую жизнь на нашей планете. Откуда же берется эта энергия?
В недрах Солнца идут ядерные реакции. Зона реакций — ядро Солнца, занимающее 1% его объема, но содержащее почти половину его массы; температура здесь достигает 10—15 млн градусов, давление 40 млрд атмосфер. Вырабатываемая энергия переносится к наружным слоям в виде излучения. На глубине 100—200 тыс. км под поверхностью Солнца находится конвективная зона, температура в ней 104—106 К, давление — 106 атм. Ядерные реакции в ней не идут, а энергия переносится не с помощью излучения, а самими элементами вещества. Ячейки горячего газа со скоростью несколько километров в секунду поднимаются к поверхности Солнца и, излучая свет, охлаждаются. Охлажденный газ становится плотнее и погружается в глубь конвективной зоны, где вновь нагревается и поднимается вверх.
Видимая глазом блестящая поверхность Солнца, его фотосфера, расположена непосредственно над конвективной зоной. Толщина фотосферы около 400 км. Может показаться, что это довольно протяженная оболочка, но если принять во внимание размер Солнца, фотосфера составляет всего около 0,03% от его диаметра, т. е. это очень тонкая оболочка. Фотосфера представляет собой основание солнечной атмосферы. Расположенные над ней внешние слои (хромосфера и корона) прозрачны и поэтому в обычных условиях не видны глазом. Их можно видеть вокруг диска Солнца лишь в редкие минуты полного солнечного затмения.
Рис. 2.1.9. Участок поверхности Солнца на уровне фотосферы. Заметна фотосферная грануляция, в центре кадра — солнечное пятно
Рис. 2.1.10. Поверхность Солнца на уровне хромосферы. Видны темные волокна (протуберанцы) и светлые флокульные поля в активных областях
На вид фотосфера кажется твердой поверхностью, но на самом деле она в тысячи раз разреженнее воздуха. Упомянутая выше температура поверхности Солнца около 6000 К — это температура фотосферы. Фотосфера имеет сложную структуру, на фотографиях Солнца можно видеть, что она состоит из отдельных зернышек — гранул, разделенных узкими менее яркими промежутками. Размеры гранул различны — от 150 до 1500 км, в среднем около тысячи километров. Время жизни гранул — всего несколько минут, поэтому образованная ими картина непрерывно меняется. Гранулы связаны с конвективными ячейками, которые выносят на поверхность Солнца порции горячего газа.
На поверхности Солнца (через плотный светофильтр) иногда можно видеть темные пятна. Размеры пятен колеблются от тысячи до десятков тысяч километров, т. е. крупные пятна во много раз превышают размеры земного шара. Солнечные пятна — это области с очень сильным магнитным полем. Магнитное поле тормозит движение конвективных потоков газа, поэтому температура в области пятен примерно на 1500 К ниже, чем в окружающей фотосфере, из-за чего они и выглядят более темными. Количество пятен и их суммарная площадь периодически изменяется с периодом около 11 лет. Это период солнечной активности. Пятна являются одним из наиболее показательных индикаторов солнечной активности.
Над фотосферой Солнца простирается хромосфера, ее толщина 10-15 тыс. км. Хромосфера отличается очень сильной неоднородностью и большой изменчивостью, в ней постоянно возникают какие-то струи, петли, отдельные сгустки горячего газа размером в целые земные континенты. Одним из самых замечательных феноменов в солнечной хромосфере являются хромосферные вспышки. Во время вспышки в отдельных областях хромосферы внезапно выделяется колоссальное количество энергии, температура повышается до 10-30 млн градусов, появляется мощное рентгеновское излучение, возникают потоки заряженных частиц — электронов или протонов, которые со скоростью 100 км/с покидают Солнце, при этом генерируется мощное радиоизлучение, резко возрастает яркость в оптическом диапазоне спектра. Во время сильных вспышек выделяется энергия до 1025 Дж, что эквивалентно энергии около миллиарда атомных бомб. Такие вспышки происходят редко. Но вспышки в сотни раз более слабые наблюдаются почти каждый день.
Рис. 2.1.11. Хромосферная вспышка — светлое образование рядом с пятном
Хромосфера постепенно переходит в солнечную корону. Это самые внешние слои солнечной атмосферы, простирающиеся на расстояние в десятки радиусов Солнца. Температура короны достигает 1-2 млн градусов. Во внутренних областях ее часто наблюдаются большие плотные облака причудливой формы — протуберанцы. Хотя протуберанцы поднимаются высоко нал хромосферой, в область короны, это, по существу, хромосферные образования. В некоторых из них происходят очень бурные процессы, и они живут всего несколько минут; другие существуют несколько месяцев. Внешние слои солнечной короны постепенно переходят в межпланетную газовую среду. Вещество солнечной короны (электроны, протоны, ионы) непрерывно покидает Солнце со скоростью в сотни километров в секунду. Это и есть солнечный ветер, о котором мы упоминали выше. Солнечный ветер постоянно обтекает Землю, так что, образно говоря, мы живем в атмосфере Солнца, точнее — в атмосфере солнечного ветра. Характеристики его зависят от состояния
