Фрэнк Форрестер - Тысяча и один вопрос о погоде

3. Далеко ли от Земли до Солнца? Солнце — ближайшая к нам звезда. Оно отстоит от Земли в среднем на 149 млн. км. В начале июля, когда Земля наиболее удалена от Солнца (афелий), это расстояние увеличивается до 151 млн. км. В начале января оно уменьшается примерно до 146 млн. км (перигелий). Среднее расстояние между Землей и Солнцем — 149 млн. км — принято в астрономии за единицу измерения. Это астрономическая единица, или, сокращенно, АЕ.

Чтобы избежать громоздких расчетов, астрономические расстояния можно выражать и через скорость света, равную примерно 300000 км/сек. При такой скорости свет доходит от Солнца до Земли приблизительно через 8 1/ 3 минуты. Следовательно, можно сказать, что Земля удалена от Солнца на 8 1/ 3 световой минуты. Альфа Центавра, вторая после Солнца ближайшая к нам звезда, отстоит от Земли примерно на 4 1/ 3светового года. Сириус (созвездие Большого Пса) отдален от нас на 8 3/ 4 светового года, а яркая звезда Вега — на 26 1/ 2 светового года.

4. Как велика температура Солнца? Ученым удалось довольно точно определить температуру на поверхности Солнца. Средняя температура поверхности солнечного диска приближается к 6000° К. Температура же более холодных ее участков — солнечных пятен — составляет примерно 4400° К. Относительно же температуры внутри диска мы можем лишь догадываться. Основываясь на знании законов, которым подчиняются химические и физические процессы, и на экспериментах с лабораторными «солнцами», ученые предполагают, что температура в центре Солнца приближается к 23 000° К.

5. Как велико Солнце? Этот пылающий центр нашей солнечной системы имеет диаметр 1,38 млн. км, т. е. равен примерно 100 диаметрам Земли. Масса его в 330000 раз больше массы Земли. Солнце газообразно от поверхности до центра, но этот газ не совсем то разреженное и невесомое вещество, которое мы обычно подразумеваем под понятием «газ». Плотность газа в центре Солнца намного превосходит плотность любого земного металла, а давление превышает давление нашей земной атмосферы в несколько миллиардов раз.

6. Что представляет собой Солнце в сравнении с другими звездами? Величина Солнца весьма внушительна, и все же наше Солнце — самая обычная звезда. Его яркость, объем, плотность и диаметр такие же, как у тысяч других звезд, а многие из них даже превосходят его. В то же время существуют тысячи звезд, во многом уступающих Солнцу. По массе наше Солнце также ничем не выделяется среди других звезд: 90 % всех звезд имеют массу, в десять раз меньшую или в десять фаз большую, чем масса Солнца.

7. Из чего состоит Солнце? Солнце — это масса, состоящая из раскаленных газов. Около 4 / 5солнечной атмосферы приходится на долю водорода, около 1 / 5 — на долю гелия, а доля кислорода составляет лишь около 3 %. На Солнце обнаружены следы железа, никеля, алюминия и множества других элементов, встречающихся на Земле, например натрия, углерода, кремния и кальция. На Солнце имеется около двух третей всех химических элементов, известных на Земле. Ослепительная поверхность Солнца, которую можно наблюдать через светофильтр или телескоп, называется фотосферой, или светосферой. Толщина этого слоя около 800 км. За ней следует хромосфера, или окрашенная сфера, обязанная этим названием своей окраске, которую можно наблюдать во время солнечных затмений. Хромосфера простирается примерно на 40000 км. Следующий слой солнечной атмосферы носит название «корона». Ее можно увидеть во время затмения; иногда толщина этого слоя достигает величины диаметра Солнца или даже превышает его.

8. Движется ли Солнце? Многие думают, что Солнце всегда стоит на месте, распространяя вокруг свое величественное сияние. В действительности же Солнце движется. Во-первых, оно, как и Земля, вращается вокруг своей оси с запада на восток. Один его оборот в области экватора происходит в течение 25 земных суток; на полюсах же Солнце вращается еще медленнее. Во-вторых, оно движется со скоростью 20 км/сек. по отношению к соседним звездам. Несясь через пространство, оно увлекает за собой Землю и другие планеты. И, в-третьих, вместе с миллионами других звезд Солнце обращается вокруг центра созвездия Млечный Путь со скоростью 320 км/сек.

9. Как создается энергия Солнца? Вследствие огромной температуры и фантастически высокого давления внутри солнечного ядра происходит распад атомов, электроны отрываются от своих ядер. Слияние атомов приводит к превращению элементов. Водород превращается в гелий, и в ходе этой цепной реакции рождается лучистая энергия. Этот процесс высвобождения энергии ученые воспроизвели на Земле в ядерных взрывах.

10. Может ли Солнце «сгореть»? Как мы только что говорили, Солнце постоянно воспроизводит энергию посредством цепной реакции. И в то же время каждую секунду разрушается около 4 млн. т его массы. Но масса Солнца слишком велика, чтобы это разрушение могло на ней существенно сказаться. Ученые считают, что обитатели Земли заметят уменьшение количества солнечной энергии лишь через 30 миллиардов лет. А так как нашей планете всего лишь 4 миллиарда лет от роду, то нам предстоит еще очень долгий путь, и надо думать, что прежде чем охлаждение Солнца станет насущной проблемой, у человечества найдется множество более важных причин для беспокойства.

11. Какую долю энергии Солнца получает Земля? Наша Земля (около 12 740 км в диаметре), удаленная от Солнца на 149 млн. км, получает ничтожно малую долю солнечной энергии, излучающейся в пространство во всех направлениях. Эта доля равна одной двухмиллиардной.

12. Как велика энергия Солнца, если выразить ее в лошадиных силах? Лошадиная сила — единица, принятая для выражения количества энергии. Это сила, которую нужно приложить, чтобы поднять 75 кг на высоту 1 м. Чтобы выразить в лошадиных силах количество энергии, излучающееся в космическое пространство со всей поверхности Солнца, нужно написать число 5000, сопроводив его 20 нулями! С каждого квадратного метра поверхности Солнца в пространство поступает поток энергии, примерно равный 72 000 л. с. И хотя на земной шар поступает бесконечно малая доля всей излучаемой Солнцем энергии, все же на каждый квадратный километр земной поверхности приходится около 2 500 000 л. с. Следует иметь в виду, что к Земле проникает лишь часть энергии, поступающей в верхние слои атмосферы. Вследствие отражающей и поглощающей способности атмосферы только 70 % этой энергии достигает поверхности Земли. Если бы мы могли подчинить себе энергию, в конце концов пробивающуюся к земной поверхности, мы не знали бы больше нужды в энергии.