Сергей Язев - Лекции о Солнце

Впрочем, параметры Солнца выглядят столь значительными лишь по сравнению с планетами. В мире звезд, которому принадлежит наше светило, оно вовсе не кажется таким уж большим. Скорее, Солнце является средней заурядной звездой, далеко не самой крупной и массивной, хотя и не самой маленькой.

Химический состав Солнца, по данным спектрального анализа, следующий. На 74 % (по массе) оно состоит из водорода. 24 % массы приходится на гелий. Эта наиболее вероятная величина определена по косвенным данным. На остальные элементы (а всего на Солнце отождествлены около 80 элементов таблицы Менделеева) приходится не более 2 % массы светила.

Солнце вращается вокруг своей оси в ту же сторону, что и все планеты вокруг него, сохраняя направление вращения древнего газопылевого облака, из вещества которого когда-то сформировались все объекты Солнечной системы. Как уже было указано в предыдущих лекциях, еще в начале телескопических наблюдений было обнаружено, что вращение Солнца дифференциально: угловая скорость вращения убывает от экватора светила к его полюсам. Так, точка на экваторе совершает полный оборот примерно за 25 суток, а точка вблизи полюса – за 30 суток. Поскольку Земля движется вокруг Солнца в том же направлении, земному наблюдателю кажется, что вращение светила осуществляется медленнее: относительно Земли (синодический период) точка на экваторе совершает полный оборот за 27 суток, а точка у полюса – за 32 дня.

Дифференциальность вращения – нередкое явление для космических тел, состоящих из газа. Нечто подобное мы наблюдаем и в атмосфере Юпитера. В настоящее время построены математические модели, которые дают в результате закономерное появление этого эффекта при вращении газообразного шара с конвекцией. Дифференциальность, или неоднородность, вращения Солнца приводит к появлению целого ряда чрезвычайно важных эффектов, о которых будет сказано ниже. Но понятно, что это явление сильно затрудняет задачу определения координат каких-либо явлений на поверхности Солнца (например, пятен). Не следует забывать, что то, что мы называем поверхностью Солнца, – это не твердая поверхность. Это внешняя поверхность слоя непрозрачного газа – что-то похожее на сплошной слой земных облаков при наблюдениях сверху.

Если каждой широте соответствует своя скорость вращения, это приводит к изменению конфигурации крупномасштабных образований на Солнце. Если бы такое наблюдалось на Земле, Петербург бы смещался к западу по отношению к Москве (он дальше от экватора!), зато Астрахань смещалась бы от Москвы на восток (она ближе к экватору!), в результате форма государственных границ непрерывно бы изменялась. На твердом шаре Земли это невозможно. На Солнце же нет ничего твердого: фотосфера – это слой бурлящего газа, и очень трудно привязаться к каким-то реперам на поверхности Солнца – долговременные реперы просто не существуют, и даже появляющиеся пятна могут дрейфовать в фотосфере. Поэтому была введена и используется гелиофизиками жестко вращающаяся система координат, названная в честь выдающегося исследователя Солнца, английского астронома-самоучки Ричарда Христофора Кэррингтона (1826–1875). Эта система вращается со средней скоростью, характерной для широт ±16 градусов. Кэррингтоновская система координат совершает один оборот за 25,38 суток относительно внешней системы координат. По отношению к движущейся Земле этот период составляет 27,28 суток.

Начальным гелиографическим меридианом считается тот, который 1 января 1854 года проходил в 0 часов по Гринвичскому времени через точку пересечения солнечного экватора с плоскостью земной орбиты. Поскольку за время своего существования солнечные пятна не успевают далеко сместиться в кэррингтоновской системе координат, эта система полезна: она дает указания, где на Солнце наблюдается то или иное явление.

Среднее расстояние от Солнца до Земли составляет 149,6 миллионов километров. Поскольку Земля движется не по окружности, а по слабо вытянутому эллипсу, мы оказываемся в разное время года то чуть ближе, то чуть дальше по отношению к Солнцу. В самую близкую к светилу точку земной орбиты (она называется перигелий орбиты ) мы попадаем 4 января. В это время мы подлетаем к Солнцу на 147 миллионов километров. Спустя полгода, в начале июля, Земля оказывается дальше всего от Солнца (в афелии орбиты , примерно 152 миллиона километров). В результате видимый диаметр Солнца на небе немного меняется: нетрудно догадаться, что в начале года он самый большой (в максимуме 32 угловых минуты 35 угловых секунд), а в начале июля – самый маленький (31 минута 31 секунда). Простым глазом эти изменения заметить невозможно (амплитуда изменений видимого диаметра не превышает 3 %). Тем не менее, гелиофизики уверенно фиксируют эти вариации.