Властитель жизни (о Солнце)

Там огненны валы стремятся
И не находят берегов.
Там вихри пламенны крутятся,
Борющись множество веков:
Там камни, как вода, кипят.
Горящи там дожди шумят.

М. Ломоносов.

   Знаете ли вы, что если бы не Солнце, в окружающем Землю воздухе не было бы кислорода? Ведь это растения непрерывно дают земной атмосфере кислород, потому что каждый зелёный листочек – маленькая химическая фабрика. Но ни одна из этих фабрик не могла бы работать без солнечного света, да не было бы без него и растений.
   Знаете ли вы, что когда горят дрова, когда на плите гудит цветок голубого пламени, когда электрическая лампочка разгоняет сумрак в комнате, это Солнце греет вас, светит вам, варит ваш суп? И горючие вещества древесных стволов, и нефть, и энергия реки, двигающая турбины электростанций, созданы Солнцем, его могучими лучами, как и всё, что даёт свет, тепло и пищу нам, обитателям Земли.
   Ветер, который гонит белые стаи облаков, и эти облака, плывущие в вышние, дождь, поливающий землю, быстрые горные потоки и величавые реки равнин – всё это существует благодаря Солнцу. Оно своим теплом испаряет воду озёр и морей, создаёт вечный круговорот воды на земном шаре.
   Без Солнца в ледяные глыбы превратились бы моря и океаны. Земля носилась бы в мировом пространстве, холодная и безжизненная. Впрочем, не было бы и самой Земли, потому что планеты не могли бы возникнуть из облака межзвёздной пыли, если бы в центре этого облака не было Солнца.
   Не случайно почти все народы древности, обожествляя силы природы, поклонялись Солнцу. Египетский бог Ра, эллинский Гелиос, Бальдур германцев, Ярило славян – всё это были боги Солнца, олицетворения ясного, животворного светила.
   В наше время Солнце, конечно, не считают божеством. Учёные давно открыли, что это звезда, одна из миллиардов звёзд, рассеянных по просторам Вселенной. Уже известно, что есть звёзды и крупнее, и ярче, и горячее нашего Солнца. Но все они так далеки, что к Земле от них доходит света и тепла не больше, чем от пламени свечи, зажжённой за триста километров от нас. Солнце – единственный источник света и тепла, а значит, и жизни на нашей планете.
   Что же представляет собой эта звезда, такая близкая к нам и такая важная для нас?

Мир раскалённых газов

   Посмотрите как малы по сравнению с Солнцем планеты. Сбоку (слева направо): Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун

   Астрономы – народ точный. Они подсчитали всё вещество Солнечной системы, всю его массу, и оказалось, что в огромном солнечном мире большая часть вещества сосредоточена в самом Солнце. На долю остальных тел Солнечной системы приходится лишь одна семисотая часть всей массы вещества, а шестьсот девяносто девять частей составляют Солнце.
   Солнце огромно. Трудно даже представить себе, как оно огромно. Когда речь идёт о Солнце, всё время встречаются числа "миллион", "миллиард". Если мы говорим: "сто километров" или "сто килограммов", – мы ясно представляем себе, сколько это. Мы легко и быстро можем досчитать до ста.
   Если же нам вздумается считать до миллиона, каждую секунду отсчитывая по единице, нам придётся вести счёт, не переставая ни днём, ни ночью, больше одиннадцати суток подряд. Вот что значит "миллион"! А для того, чтобы получить шар такого объема, как Солнце, надо взять один миллион триста тысяч шаров размером с Землю.
   Видимая солнечная поверхность называется фотосферой. Это значит "сфера света". В действительности у раскаленного газового шара – Солнца – нет резко отграниченной поверхности. Газы слой за слоем меняют свою плотность, и солнечная атмосфера не отделена от самого Солнца, как отделена земная атмосфера от Земли.
   Но тогда Солнце должно бы быть видно насквозь? Нет. И вот почему: у газов, из которых оно состоит, с глубиной очень быстро увеличивается плотность, а температура даже на поверхности – шесть тысяч градусов, и чем глубже внутрь, тем она выше. Раскалённые до такой степени и уплотнённые газы теряют свою прозрачность. Потому мы и видим Солнце, как круг с ясно очерченным краем.
   Атмосфера у Солнца "трёхэтажная". Близ самой "сферы света" лежит наиболее плотный атмосферный слой. Его толщина – пятьсот километров. Это толща почти всей земной атмосферы, но по сравнению с Солнцем она ничтожна.
   Выше лежит хромосфера, "цветная сфера". Она названа так за свой розовый оттенок. У хромосферы толщина доходит до четырнадцати тысяч километров. Ещё выше, над хромосферой, Солнце окружено обширной оболочкой чрезвычайно разреженных газов. Эту оболочку астрономы называют солнечной короной. Корона не всюду имеет одинаковую толщину. У неё косматый вид. Её лучи расходятся на расстояние до полутора миллионов километров.

   Строение Солнца

   Атмосфера Солнца холоднее, чем фотосфера. Но "холоднее" – ещё не значит, что она холодная: у солнечной атмосферы температура в четыре-пять тысяч градусов. Разумеется, при такой температуре составляющие её газы тоже раскалены и светятся собственным светом, но нам этого света не видно из-за ослепительного блеска фотосферы, как не видно огонька свечи в лучах мощного прожектора.
   Только во время полных солнечных затмений, когда Луна загораживает от нас Солнце, из-за чёрного круга Луны красноватыми язычками, будто огненная трава, появляется хромосфера, а вокруг неё нежным жемчужным сиянием вспыхивают лучи короны.
   Во всех частях огненной атмосферы Солнца происходят мощные движения, по сравнению с которыми земные ураганы и бури – просто ласковые дуновения. Хромосфера – это бьющие вверх раскалённые струи газов. Огромные светящиеся газовые фонтаны, называемые протуберанцами, вырываются из Солнца и летят со скоростью сотен километров в секунду на колоссальную высоту, иногда в два, в три раза большую, чем расстояние от Земли до Луны... И сама "сфера света" вечно кипит, вечно бушует. Непрерывно рождаются в ней огненные вихри и смерчи. Огромные массы раскалённого газа, выброшенного из более глубоких и горячих слоёв Солнца, плавают над ней в виде ослепительно ярких облаков. Если смотреть в телескоп, фотосфера похожа на кипящую рисовую кашу. Светящиеся "зёрна" фотосферы так и называются латинским словом "гранулы", что означает "зёрна". Каждое зерно - размером в сотни километров. Гранулы непрестанно меняют свою форму и положение, потому что это клубы бурлящих раскалённых газов.
   "И на Солнце есть пятна". Такой пословицей утешают себя люди, желающие оправдать свои недостатки. На Солнце действительно есть пятна. Но они только кажутся нам тёмными. У пятен температура - четыре с половиной тысячи градусов. Если бы не ослепительный блеск фотосферы, "тёмные" пятна сверкали бы ярче электрической дуги, самого сильного источника света у нас на Земле.

   На этой фотографии часть солнечной поверхности. Видны светлые зёрна - гранулы и группы пятен

   Солнечные пятна – это колоссальные вихревые воронки, в которых с бешеной скоростью вращаются раскалённые газовые частицы, заряженные электричеством.
   Именно вблизи пятен чаще всего возникают протуберанцы, и мощные извержения газов образуют светящиеся облака-факелы.
   Пятна на Солнце... Небольшие тёмные точки на огненном диске... Но на "маленьком" пятне свободно может уместиться вся Европа, на пятне побольше – пять земных шаров, а в 1947 году астрономы наблюдали пятно, на площади которого уложилось бы две сотни земных шаров.
   Вообразите же, какие чудовищные силы нужны, чтобы образовать такие гигантские воронки! Какие огненные бури, смерчи и извержения рождаются здесь, вокруг солнечных пятен!
   Отзвуки этих бурных, грандиозных событий доходят и к нам. Корпускулы, частицы вещества, изверженного Солнцем, потоками летят к Земле. Своими ударами эти маленькие, быстрые посланцы Солнца электризуют разреженные газы верхних слоев земной атмосферы, и газы начинают светиться. Тогда мы видим на небе трепещущие стрелы, волнистые разноцветные занавесы полярных сияний.
   Стрелки компасов вдруг начинают испуганно метаться, словно они забыли, где север, где юг. Это магнитные бури, причинившие немало хлопот морякам и лётчикам.
   Электромагнитные возмущения, вызванные ультрафиолетовыми лучами, идущими от пятен, нарушают радиосвязь, создают невидимые заслоны для радиоволн.
   Так бывает каждый раз, когда на Солнце возрастает количество пятен, а это происходит приблизительно через каждые одиннадцать лет.

Лента-семицветка

   Вы не раз любовались радугой на небе после дождя. Маленькую "модель" радуги можно заметить в брызгах фонтана или над тугой струёй, бьющей из шланга, которым дворник поливает улицу. Солнечный луч, упав на шлифованный край зеркала, вдруг отражается на стене не белым, а разноцветным "зайчиком".

   Солнечный спектр

   Свет Солнца не белый. Оно посылает нам красные, оранжевые, жёлтые, зелёные, голубые, синие, фиолетовые лучи и ещё много различных лучей, не видимых глазом. Смесь цветных лучей кажется нам белой. Но и дождевая пыль, летающая в воздухе, и брызги фонтана, и гранёные края зеркала "сортируют" солнечный свет, разделяют его на радужную полоску семи цветов.
   Пропуская солнечный луч через правильно отшлифованные трёхгранные стёкла – призмы, учёные стали получать у себя в лабораториях очень яркую, очень отчётливую семицветную полоску и назвали её солнечным спектром.
   В 1814 году немецкий физик Фраунгофер заметил, что яркий фон семицветной ленты солнечного спектра пересекают какие-то тёмные линии. Но только через полстолетия поняли астрономы, каким могучим средством для изучения звёзд и самой близкой из них, нашего Солнца, может стать эта лента-семицветка. Они открыли, что по тёмным линиям спектра можно узнавать, какие вещества есть на Солнце. И вот выяснилось, что Солнце почти целиком состоит из двух газов: водорода и гелия. Другие вещества, которые есть на Земле, тоже найдены на Солнце, но на их долю приходится лишь одна сотая солнечной массы.
   Лента-семицветка помогала астрономам открывать и другие тайны Солнца. Она рассказывала, на какой глубине каких веществ больше, насколько они раскалены и как сильно заряжены электричеством. С её помощью делаются особые снимки, позволяющие в бушующей смеси различных газов увидеть только один водород или один кальций. Она открыла астрономам существование на Солнце газа гелия задолго до того, как он был найден химиками на Земле. Она же помогла обнаружить, что разные слои Солнца вращаются с различной скоростью: у экватора – быстрее, а те, что у полюсов, – медленнее. Рассказала она и о том, что в солнечной короне газы чрезвычайно разрежены: они в миллион раз менее плотны, чем воздух, которым мы дышим. С помощью всё той же ленты-семицветки узнали, что частицы газов короны мчатся с огромной скоростью и под ударами множества электронов, летящих от Солнца, приходят в особое состояние, в каком не бывают на Земле.
   И всё это лишь часть того, что можно узнать и что узнают о Солнце с помощью его спектра, волшебной разноцветной полоски.

В солнечных глубинах

   Яркие потоки света, радиоволны, невидимые тепловые, ультрафиолетовые и рентгеновские лучи посылает Солнце в безбрежное пространство. Только ничтожная доля его излучения достаётся Земле – меньше одной двухмиллиардной части!

   Так выглядит корона, когда на Солнце много пятен

   И всё же за каждую секунду Земля получает от Солнца огромное количество энергии. Если пустить электростанцию, которая вырабатывала бы столько же энергии, то всех запасов каменного угля, какие есть в земных недрах, хватило бы этой станции на одну секунду.
   А Солнце светит уже миллиарды лет! Откуда же берёт оно "топливо"? Ведь если бы вещества в Солнце просто горели, как дрова в печке, наше светило сожгло бы себя без остатка за несколько тысячелетий. Значит, здесь энергия вырабатывается не простым горением.

   А здесь снята корона, когда пятен было мало

   Но чем? Один из важнейших законов природы заключается в том, что энергия не возникает из ничего. У Солнца должны быть какие-то особенные могучие источники энергии, с очень малым расходом вещества.
   Для того, чтобы открыть эту тайну, надо заглянуть хотя бы мысленно в недра Солнца, в его центральные области
   Там температура уже не шесть тысяч, а двадцать миллионов градусов. Булавочная головка, нагретая до такой температуры, мгновенно сожгла бы всё вокруг на расстоянии тысячи километров.
   И давление в центре Солнца невообразимо велико. Оно достигает нескольких миллиардов земных атмосфер. При таком давлении раскалённые газы становятся в семьдесят шесть раз плотнее воды и в три с половиной раза плотнее платины, самого плотного металла на Земле.
   Но спрессованные вещества солнечных недр – это всё же газы. А газы отличаются от твёрдого тела тем, что их частицы не связаны друг с другом. Они мчатся, как маленькие упругие мячики, сталкиваются, разлетаются в стороны, снова сталкиваются. За одну секунду у каждой частички обыкновенного земного воздуха происходят миллионы столкновений. Чем выше температура, тем быстрее мчатся и чаще сталкиваются частицы. Чем выше давление, тем больше теснота у частиц, а значит, и столкновений больше. Подумайте, что же должно делаться в центре Солнца? Как бешено мчатся и с какой силой налегают там друг на друга атомы раскалённых газов!

   Протуберанец

   При этом с атомами происходят очень большие перемены. Чтобы понять, какие это перемены, надо заглянуть в крохотный, не видимый ни в какие микроскопы атом и посмотреть, как он устроен.
   Перед нами откроется картина, на первый взгляд очень напоминающая то, что мы увидели бы, рассматривая откуда-нибудь со стороны Солнечную систему.
   В центре атома – ядро, а вокруг него по орбитам кружатся электроны. Ядро больше электронов, как и Солнце больше планет. Расстояния между ядром и электронами такие же огромные по сравнению с ними самими, как расстояния между планетами Солнечной системы.
   В наших земных условиях ядра одних атомов имеют много спутников-электронов, а ядра других атомов – мало. У водорода только один электрон кружится вокруг ядра, у гелия – два, у железа – двадцать шесть, у урана – девяносто два. Но в недрах Солнца ядра атомов лишены своих спутников. В невероятной тесноте и давке, в бесчисленных столкновениях все электроны сорваны со своих орбит. С бешеными скоростями носятся они между "оголёнными" ядрами. И ядра различных атомов налетают друг на друга, раскалываются от страшных ударов и образуют атомные ядра других веществ. Эти превращения называются ядерными реакциями, и они происходят с таким выделением энергии, какого никогда не бывает при других изменениях вещества.
   У Солнца рождение энергии сопровождается потерей массы. Каждую минуту Солнце излучает в пространство двести сорок миллионов тонн своего вещества. Но это не значит, что Солнце при такой растрате скоро погаснет.

Биография Солнца

   Если бы Солнце могло говорить, то на вопрос о своём возрасте оно бы ответило: "Миллиарды лет". А на вопрос о своём "общественном" положении в звёздном мире Солнце сказало бы скромно: "Жёлтый карлик".
   В лентах-семицветках – спектрах звёзд – есть большие различия, и по этим различиям астрономы смогли рассортировать звёзды так же, как ботаники - всевозможные виды растений.
   Среди блестящих точек, мерцающих на тёмном фоне ночного неба, есть горячие голубые и белые сверхгиганты и есть холодные красные сверхгиганты (холодные, конечно, только по сравнению с другими звёздами), есть белые и жёлтые гиганты, есть жёлтые карлики, красные карлики, белые карлики.
   Так вот, наше Солнце – жёлтый карлик.
   Но не обижайтесь за Солнце! Вы уже знаете, как величав и могуч этот лучезарный, светоносный "карлик".
   Белые гиганты и сверхгиганты – это совсем молодые звёзды. Некоторые из них моложе, чем наша Земля. Когда-то Солнце тоже было таким, как они. Но и сейчас ему ещё далеко до старости. Можно сказать, что оно в расцвете своей жизни, еще через пять миллиардов лет оно будет почти таким же, как сейчас. Пять миллиардов лет – это очень много. В начале очерка мы пробовали сосчитать до миллиона, и оказалось, что для этого надо одиннадцать суток. А чтобы сосчитать до миллиарда, пришлось бы потратить больше, чем тридцать лет. Это только сосчитать! Подумайте же, какой длинный, несказанно длинный промежуток времени – пять миллиардов лет!
   И в это нескончаемо долгое время всё так же будут бушевать огненные грозы в атмосфере Солнца, всё с такой же силой будет в его пылающем сердце рождаться энергия, всё с такой же щедростью будет оно посылать Земле живительные потоки света и тепла.