Сергей Язев - Лекции о Солнце

Исследование солнечного света тем временем продолжалось. Пропускание пучка солнечного света через стеклянную призму еще Исааку Ньютону позволило разложить свет на так называемый спектр.

Дело в том, что Солнце, как известно на сегодняшний день, излучает электромагнитные волны самой разной длины. Светило, например, иногда испускает чрезвычайно короткие волны, которые названы гамма-излучением. Более длинные волны, открытые в самом конце XIX века, названы по имени их открывателя Вильгельма Рентгена (1845–1923) рентгеновскими лучами. Еще более длинные волны – это ультрафиолетовое излучение.

Весь коротковолновый участок шкалы электромагнитных волн (от гамма- до ультрафиолетового излучения) сквозь атмосферу Земли практически не проходит, – точнее, проходит весьма незначительная его часть. Это, скажем попутно, очень хорошо: коротковолновое излучение губительно для всего живого на поверхности Земли. Исследования этой части излучений Солнца начались сравнительно недавно, когда люди с помощью специальной аппаратуры, вынесенной за пределы земной атмосферы на ракетах и спутниках, начали систематические наблюдения Солнца в новых, недоступных для наземных наблюдений диапазонах длин волн электромагнитного излучения.

К диапазону ультрафиолетовых лучей примыкает участок так называемого видимого света. Излучение в этом диапазоне длин волн практически беспрепятственно достигает поверхности Земли. Именно поэтому глаза обитателей нашей планеты за миллиарды лет эволюции приспособились воспринимать видимый свет. Ультрафиолетовое излучение, например, наши глаза не видят, и это понятно: эволюции не было никакого смысла формировать орган, рассчитанный на чувствительность к излучению, которого на Земле нет…

Зато наши глаза научились великолепно различать видимые излучения по длинам волны. Например, свет, длина волны которого составляет 650 нанометров (1 нанометр – миллиардная доля метра), воспринимается нашими глазами как красный цвет. Если длина волны света около 400 нанометров, мы видим фиолетовый цвет. Поэтому, если зрение человека в порядке (человек не дальтоник), он может довольно точно, в буквальном смысле слова «на глаз» определять длину волны электромагнитного излучения в видимом диапазоне.

Здесь нужно сделать оговорку. Если мы смешаем два цвета (например, красный и желтый), то есть будем рассматривать поток излучения, где присутствуют волны сразу двух типов, – наши глаза нас обманут. Мы увидим оранжевый цвет, хотя на самом деле света с длиной волны около 600 нанометров (соответствующей нашему восприятию оранжевого цвета) в потоке нет. Аналогично, свет, в котором присутствуют все волны видимого диапазона – от красного до фиолетового – мы воспринимаем как белый…

К длинноволновому концу видимого диапазона (мы его воспринимаем как насыщенный красный цвет) примыкает излучение, которое наши глаза уже не могут зафиксировать, – инфракрасное. Но зато мы можем почувствовать это излучение не глазами, а кожей как поток тепла. Это излучение тоже почти без потерь проходит сквозь земную атмосферу.

Еще более длинные волны находятся в радиодиапазоне, и чтобы их зарегистрировать, нам понадобятся специальные устройства – радиоприемники. Солнце излучает и в радиодиапазоне! Но не все радиоволны проходят к нам сквозь атмосферу: некоторые длины волн атмосфера не пропускает, некоторые же проходят практически свободно.

В самом начале XIX века физики начали использовать наработки Ньютона для исследования солнечного света, – конечно же, пока только в видимом диапазоне длин волн. О существовании излучений с длиной волны меньше и больше, чем у видимого света, можно было только догадываться.

Новое устройство, которое получило название «спектроскоп», позволило совершить грандиозный прорыв в физике.

Свет Солнца пропускался через узкую прямолинейную щель, за которым стояла линза, формировавшая параллельный пучок света. Этот свет направлялся сквозь главный элемент прибора – стеклянную призму. Проходя сквозь призму, «белый» свет Солнца разлагался на спектр: красные лучи отклонялись под одним углом, желтые – под другим, и так далее. Спектроскоп позволял развести в разные стороны лучи с разной длиной волны! В результате изображение прямолинейной щели размывалось, и вместо яркой белой линии получался солнечный спектр (разложение по цветам, или, что то же самое, по длинам волн). Спектр выглядит как длинный радужный прямоугольник, где красный цвет плавно переходит в оранжевый, оранжевый – в желтый, желтый – в зеленый, зеленый – в голубой, голубой – в синий, синий – в фиолетовый. Эта радужная полоска получила название «непрерывный спектр Солнца».