Мир астрономии. Рассказы о Вселенной, звездах и галактиках
Шрифт:
Желтый карлик
Когда мы говорим о звездах, прежде всего у нас возникает ассоциация с ночным небом, усеянным россыпями огней. Гигантские расстояния до звезд, измеряемые тысячами световых лет, завораживают разум человека. Мы уже привыкли ставить рядом со словом «звезды» слово «далекие». А между тем не надо забывать, что самая настоящая звезда находится буквально в «шаге» от нас. Правда, шаг этот астрономический, и равен он все-таки 150 миллионам километров.
Речь, как нетрудно догадаться, идет о нашем Солнце. Нет, наверное, другого небесного светила, которому поэзия уделяла бы столько внимания. А в то же время
Типичная звезда спектрального типа G2 имеет, пожалуй, лишь одну немаловажную особенность: в планетной системе этой звезды на третьей планете есть жизнь. И возможность существования этой жизни, и закономерность ее развития полностью зависят от Солнца. Вполне естественно, что заинтересованная сторона пытается понять его природу и происходящие на нем явления.
Исследование Солнца обусловлено не только прикладным интересом к нему. Изучая эту звезду, мы открываем тем самым страницу в исследовании самых общих астрофизических процессов. Достаточно вспомнить проблему генерации ядерной энергии в звездах, которая была решена лишь потому, что перед астрономами и физиками стоял вопрос о причине светимости Солнца.
Но следует помнить о том, что основные успехи в исследовании Солнца были достигнуты сравнительно недавно. В течение тысячелетий люди занимались главным образом наблюдениями за положением Солнца на небе, за его движением по небесному своду. Некоторые просвещенные мыслители древности полагали даже, что и Солнце и Луна каждый вечер потухают, а на следующий день их заменяют новые солнца и луны. Считалось также, что Солнце — прозрачный, как стекло, шар, получающий тепло и свет от некоего центрального огня «хестиа» и от огня, находящегося за пределами небесной сферы.
Постепенно в древности сформировалось представление о том, что наше Солнце — «око мира» — небесное тело, состоящее из чистого света и огня. Эта точка зрения была поколеблена в XVII веке, когда телескопы обнаружили пятна на Солнце. Сначала их сравнивали со шлаками, по аналогии с расплавленным металлом, но затем постепенно стали появляться идеи о темном теле Солнца, окруженном океаном огня. Здесь тоже проводилась аналогия, но уже с Землей, окруженной океаном воды. В этой аналогии пятнам отводилась роль гор, возвышающихся над огненным океаном.
Однако более детальное изучение структуры пятен заставило астрономов отказаться от этой мысли. Пятна стали считать дырками в яркой оболочке, через которые можно видеть темную поверхность Солнца.
Поразительно, что великий Гершель в 1795 году предположил, будто Солнце является обителью живых существ. Огненный океан расположен над ними, а плотный слой облаков защищает жителей Солнца от жары. В качестве аргумента против того, что жар может уничтожить жизнь на Солнце, Гершель указывал на понижение температуры в горах на Земле, то есть в областях поверхности, расположенных ближе к Солнцу. Гершель писал: «…оно (Солнце. — Л. М.), весьма вероятно, так же как и остальные планеты, населено живыми существами, органы которых приспособлены к особым условиям этого обширного небесного тела».
Замечательно, что столь наивные, на наш взгляд, представления продержались в умах людей до второй половины XIX века, то есть до тех пор, когда появилось учение об энергии. Это является ярким свидетельством того, насколько физика отставала в те времена от наблюдательной астрономии.
Лишь появление спектрального анализа дало возможность полностью пересмотреть представления о Солнце. Изучение фраунгоферовых линий солнечного спектра продемонстрировало поразительную вещь: эти линии совпадали с эмиссионными линиями многих элементов, присутствующих
Определение положения в открытом море с помощью секстанта (по рисунку 1520 года).
Как не вспомнить здесь еще раз высказывание О. Конта, который говорил о полной невозможности узнать химический состав и температуру звезд.
Естественно, что новые открытия не могли не повлиять на представления об облике Солнца Очень интересно, как «видел» Солнце сам Кирхгоф. Он считал, что это раскаленный шар очень высокой температуры, окруженный более холодной атмосферой, в которой земные элементы присутствуют в газообразном состоянии. Солнечные пятна, по Кирхгофу, — облака в этой атмосфере.
Кирхгоф совершенно правильно говорил о том, что темный цвет пятен свидетельствует об их более низкой температуре. Не все ученые разделяли точку зрения Кирхгофа. Некоторые считали, что на месте солнечных пятен происходит истечение нагретого газа, который разрывает облачный покров.
Кстати говоря, к этому времени накопился огромный наблюдательный материал о солнечных пятнах. Основной вклад в этот материал был сделан, как мы уже говорили, аптекарем из Дессау Швабе. Сначала цель его наблюдений была совершенно иной: он хотел найти малую планету внутри орбиты Меркурия. И хотя никакой новой планеты открыть ему не удалось, имя его навсегда осталось в истории астрономии, поскольку именно он открыл, что количество пятен на Солнце меняется периодически. Как это случилось?
Сравнивая данные своих наблюдений за многие годы, Швабе обнаружил, что в 1828 и 1829 годах не было ни одного дня, когда Солнце было бы абсолютно чистым. И наоборот, в 1833 и 1843 годах в течение половины всех дней наблюдений на Солнце вообще не было пятен. За 1828 год Швабе наблюдал 225 пятен, а в 1833 году лишь 33. За 1837 год Швабе насчитал 333 пятна, а за 1843-й — только 34.
Швабе сделал заключение о том, что максимумы и минимумы повторялись примерно через 10 лет. Результат был проверен по историческим материалам, и вывод Швабе подтвердился. Свои результаты он опубликовал в 1851 году, и в этом же году появилось сообщение о том, что вариации магнитного поля Земли также имеют период в 10 лет, то же самое оказалось справедливым и для полярных сияний. Таким образом, связь процессов, происходящих на Солнце и на Земле, была установлена еще в прошлом столетии.
В эти же годы изучение положения пятен на Солнце и вращения самого Солнца позволило открыть очень интересное явление. Оказалось, что пятно, находящееся у экватора, двигается быстрее, чем пятно, находящееся на широте 45°. Если первое совершало оборот за 25 дней, то второе только за 27,5 дня. Именно таким образом был установлен и период вращения Солнца, и тот факт, что Солнце вращается дифференциально. К тому же это означало, что пятна никак не могут быть районами твердого тела Солнца.
Пятна на Солнце огромны. Некоторые из них превышают размеры земного шара. Они теснятся к экватору, избегая высоких широт Солнца. Пятна нередко располагаются симметрично относительно солнечного экватора. Кроме того, их положение зависит от солнечной активности. Если построить диаграмму зависимости широты пятен от времени, то получаются фигуры, напоминающие бабочек. По имени астронома, изучавшего солнечные пятна, эти фигуры получили название бабочек Д. Маундера.