Сергей Язев - Лекции о Солнце

Все это неверно. В предыдущих лекциях обсуждался вопрос о солнечной постоянной. Повторимся: Солнце излучает энергию довольно стабильно, колебания солнечной постоянной (количества энергии светила, падающего за единицу времени на перпендикулярную лучам Солнца единичную площадку на орбите Земли) не превышают долей процента. Если вспомнить, что Земля движется по слабо вытянутому эллипсу, мы должны понимать, что за счет этого эффекта общий поток солнечной энергии, падающей на Землю, меняется гораздо более существенно – в пределах 7 %! Больше всего солнечной энергии приходит к нам в январе (мы ближе всего к Солнцу), но в северном полушарии в это время зима. Можно только предположить, что эллиптичность орбиты нашей планеты приводит к некоторому потеплению зимы в северном полушарии и лета в полушарии южном. Но система атмосферной (воздушных масс) и океанской (морских течений) циркуляции, а также асимметрия суши Земли по полушариям (основная площадь континентов расположена к северу от экватора) порождает сложные процессы перераспределения тепла по поверхности планеты. В итоге упомянутый эффект оказывается не очень ощутимым. Что же тогда говорить о колебаниях общего потока энергии Солнца, амплитуда которых почти в десять раз меньше!

Все, что описано выше в этой книге, происходит на Солнце всегда. Миллиардами лет бушуют термоядерные реакции в ядре светила. Миллионами лет выделившаяся энергия просачивается наружу, сквозь гигантскую толщу раскаленной плазмы. В наружных слоях нашей звезды вещество всплывает к поверхности, а затем, остывая, погружается обратно в недра, участвуя в постоянном конвективном круговороте. Конвекция резко прекращается на видимой поверхности светила, выше которой простирается многослойная прозрачная атмосфера, постепенно сходящая на нет на огромных расстояниях от Солнца.

Эдвард Гибсон (род. 1936), известный американский гелиофизик и астронавт, проводивший наблюдения Солнца на борту орбитальной станции Skylab , назвал свою книгу о светиле «Спокойное Солнце». Его книга посвящена тому, что происходит на Солнце везде и всегда. Эти процессы непросты, но, с другой стороны, не столь уж сложны для понимания и описания. Именно это, видимо, имел в виду английский астрофизик сэр Артур Эддингтон (1882–1944), однажды заявивший, что нет ничего более простого, чем звезда. Самая простая модель невращающейся звезды с математической точки зрения одномерна: все параметры меняются только вдоль радиуса, а в поперечных направлениях (на каждом концентрическом шаровом слое) все и всегда абсолютно одинаково.

В который раз природа показала, что все оказывается гораздо сложнее, чем можно было себе вообразить. То, что одномерные модели нельзя абсолютизировать, стало подспудно ясно уже 400 лет назад, когда было открыто вращение Солнца. Точки на разных широтах оказались неодинаковыми, поскольку вращаются с разными скоростями. И на поверхности, и в недрах (в конвективной зоне) можно выделить слои, которые проворачиваются друг относительно друга. Нетрудно догадаться, что этот феномен должен порождать какие-то новые процессы и явления в недрах и на поверхности Солнца.

Одно из наиболее важных явлений на Солнце – его магнетизм . Еще из курса средней школы мы должны помнить, что направленное движение заряженных частиц есть электрический ток, а ток всегда порождает магнитное поле. Если вспомнить, что Солнце состоит из плазмы, то есть заряженных частиц, и что в недрах происходят движения, становится ясно, что магнитные поля в соответствии с законами природы должны там появляться обязательно.

Законы природы исключений не допускают: Солнце оказалось магнитной звездой . Если движения потоков плазмы за счет вращения Солнца происходят на звезде в разных местах по-разному, то разными в разных местах должны быть и магнитные поля. Сочетание двух эффектов – дифференциального вращения Солнца и генерации магнитных полей в его недрах – приводит к новому сложнейшему феномену, имя которому – солнечная активность.

Оказалось (ниже мы еще вернемся к этому вопросу), что явления и процессы солнечной активности принципиально непостоянны: они возникают, исчезают, сменяют друг друга, повторяются по определенному закону. На фоне постоянного, сравнительно стабильного существования «спокойного» Солнца на светиле возникают бурные, относительно кратковременные проявления солнечной активности. Можно определить солнечную активность как все то, что меняется со временем на Солнце, как нестационарные процессы и явления, протекающие на фоне явлений и процессов спокойного Солнца.