Вопросы о погоде

Астапенко Павел Дмитриевич

Наблюдая за состоянием атмосфер Солнца и планет не только с поверхности Земли, но и с помощью посылаемых к другим планетам измерительных приборов, устанавливаемых на автоматических станциях, мы обнаруживаем там много интересного.

Нет ничего удивительного в том, что объем информации о жизни планет солнечной системы с каждым годом все возрастает, а по мере его роста возникают все новые и новые вопросы, интересующие нас, землян. Далеко не на все эти вопросы мы сегодня в состоянии дать ответы, и не все ответы, которые сейчас могут быть даны, следует считать окончательными – в процессе расширения наших знаний многие представления уточняются. Таким образом, условимся рассматривать сообщаемые в этой главе сведения как предварительные.

18.1.

Что такое солнечная постоянная?

Полный поток лучистой энергии Солнца на верхней границе атмосферы при среднем расстоянии Земли от Солнца называют солнечной постоянной. По многократным измерениям на протяжении более 40 лет эта величина равна 136 мВт/см².За всю историю измерений потока лучистой энергии Солнца не отмечено случаев отклонений ее величины, которые не укладывались бы в пределы ошибок измерений и имели бы какую-либо регулярность. Поэтому эту величину и назвали солнечной постоянной. Современной науке неизвестны какие-либо доказательства изменения притока солнечной радиации – светимость Солнца сохраняется постоянной на протяжении всего периода существования жизни на Земле, она равна 3,83 • 10²³ кВт.

18.2. Насколько значительна светимость Солнца по сравнению со светимостью остальных звезд?

Согласно звездной статистике, Солнце относится к спектральному классу G2 – так называемых желтых карликов. Всего различают семь спектральных классов – от звезд большой светимости сине-фиолетового цвета, имеющих температуру излучения 40 000-50 000 К до звезд низкой светимости оранжево-красного цвета, имеющих температуру излучения около 3000 К: O, B, A, F, G, K, M. Наше Солнце занимает среди других звезд по светимости промежуточное положение между звездами средней и низкой светимости, а именно 53-е место из 70 (в каждом звездном классе 10 подклассов).

18.3. Насколько постоянна светимость Солнца и звезд?

Согласно теории звездного равновесия, светимость Солнца, как и всех звезд, определяется его массой и поэтому она со временем должна мало меняться, так как убыль массы Солнца в масштабах времени существования человечества ничтожна.

18.4. С какой скоростью вращается Солнце?

Солнце вращается вокруг оси, имеющей угол наклона к эклиптике 82°45'; угловая скорость вращения во много раз меньшая, чем у Земли, – один оборот Солнце совершает за 25 – 30 земных суток.

Диаметр Солнца 1 392 000 км.

18.5. Насколько масса Солнца больше массы планет солнечной системы?

Масса Солнца несоизмеримо больше массы любой планеты солнечной системы. Масса всех планет вместе взятых примерно в 740 раз меньше массы Солнца.

18.6. Есть ли атмосфера на Солнце?

Внешние, доступные наблюдениям слои Солнца можно считать его атмосферой. Самый нижний слой солнечной атмосферы – фотосфера – является источником почти всего солнечного излучения. Толщина фотосферы около 300 км, средняя плотность 3 • 10^{– 4} кг/м³, температура от 6000 до 4200 К. Выше фотосферы находится второй слой солнечной атмосферы – хромосфера, мощность которого около 10 000 км, а еще выше – солнечная корона, являющаяся наиболее разреженной частью солнечной атмосферы. Хромосфера и солнечная корона дают все наблюдаемое радиоизлучение Солнца.

18.7. Почему мы выделяем Солнце среди других звезд?

Для этого есть все основания: хотя Солнце – действительно самая обычная звезда, имеющая такие же размеры, плотность и яркость свечения, как и тысячи других звезд, но в силу ряда обстоятельств оно оказалось для нас единственным источником энергии, а следовательно, и жизни на Земле. Обстоятельства эти исключительные: Земля наряду с несколькими другими планетами принадлежит к солнечной системе, то есть обращается вокруг Солнца и перемещается вместе с Солнцем; она находится, по космическим масштабам, относительно близко от Солнца, «всего» на удалении в среднем около 149 млн. км, или немногим больше 8 световых минут, тогда как остальные ближайшие звезды удалены в тысячи раз больше (Альфа Центавра – на 4,33 светового года, Сириус – на 8,75, Вега – на 26,5 светового года). Получая от Солнца всего одну двухмиллиардную долю его энергии излучения, наша планета обеспечена необходимым для жизни теплом и миллионы лет пребывает в состоянии теплового равновесия, столь важного для сохранения относительной стабильности ее климата и других условий жизни.

18.8. Для чего существует Служба Солнца?

Служба Солнца создана для изучения Солнца и обмена информацией об изменениях солнечной активности. Колебания солнечной активности создают магнитные бури, полярные сияния, изменяют радиационную обстановку в околоземном пространстве и условия прохождения радиоволн. Они оказывают влияние и на метеорологические процессы, хотя их роль в изменениях состояния земной атмосферы пока еще не выяснена. Службой Солнца разрабатываются программы изучения солнечной активности, например программа Международного года спокойного Солнца (1964/65) и Международного года солнечного максимума (с 1 августа 1979 года по 30 апреля 1981 года).

18.9. Имеется ли атмосфера на других планетах солнечной системы?

Да, все планеты солнечной системы имеют атмосферу, однако состав газов земной атмосферы совсем иной, чем на остальных планетах. У каждой планеты солнечной системы своя атмосфера, отличная от атмосферы любой другой планеты.

Наибольшая плотность атмосферы и наибольшее атмосферное давление – на Венере, наименьшая – на Меркурии.

18.10. Какими средствами изучают атмосферы планет солнечной системы?

В прошлом о планетах и их атмосферах люди могли судить только по данным наблюдений с помощью оптических приборов. Открытие спектрального анализа позволило уже во второй половине прошлого века исследовать состав атмосферы планет по спектрам их излучения. Создание ракет и автоматических межпланетных станций в 50-60-х годах нашего столетия решающим образом расширило возможности исследования атмосферы планет солнечной системы путем направления измерительной аппаратуры непосредственно в толщу атмосферы ближайших планет. Советская автоматическая станция «Венера-4», достигшая этой планеты в 1967 году, «Венера-7», впервые плавно опустившаяся на поверхность Венеры в 1970 году, «Венера-9», впервые обеспечившая получение снимков поверхности планеты (1975 год), и, наконец, «Венера-13» и «Венера-14» (1981 год), передававшие с поверхности планеты около двух часов сведения о состоянии ее атмосферы, условиях освещенности облаков и самой поверхности, дали богатую информацию о составе, строении и режиме венерианской атмосферы. Американские межпланетные станции «Марс», «Маринер», «Пионер» и «Вояджер» принесли новые важные сведения об атмосферах Марса, Меркурия и Сатурна.

18.11. Каковы значения солнечной постоянной на планетах солнечной системы?

В настоящее время значения солнечной постоянной установлены для пяти планет: Меркурия – 935 мВт/см², Венеры – 265 мВт/см², Земли – 136 мВт/см², Марса -60 мВт/см², Юпитера – 5 мВт/см².

Для планет, расположенных ближе с Солнцу, солнечная постоянная во много раз превосходит ее значение для Земли, а для планет, расположенных на большом удалении от Солнца, она очень мала.