Сергей Язев - Лекции о Солнце

История представляет именно Галилея в роли первооткрывателя солнечных пятен. Мы увидели, что формально это не совсем так. Но нужно признать, что именно Галилей в 1613 году первым доказательно оповестил мир о том, что темные образования на сияющем фоне солнечного диска суть детали самого Солнца, а не гипотетические планеты, проецирующиеся на светило.

Тем временем, посрамленный и, видимо, оскорбленный Шейнер продолжал регулярные и настойчивые наблюдения Солнца, тогда как Галилей их прекратил. В 1630 году была опубликована книга Шейнера, где содержались многочисленные зарисовки солнечных пятен. Книга вышла под названием Rosa Ursina sive Sol («Роза дома Орсини») и была посвящена, как тогда было принято, некоему герцогу. На гербе герцогов Орсини фигурировали роза и медведь, что, собственно, и вызвало к жизни название, столь странное для восприятия сегодняшнего дня.

Рис. 9. Рисунок из Rosa Ursina sive SolХристофора Шейнера

Первая часть книги посвящена критике Галилея, далеко не во всем справедливой. Но этот трактат важен, конечно, не этим. Работа Шейнера показала, насколько необходимы для науки систематические, длительные наблюдения природных явлений.

Во-первых, зарисовки Шейнера оказались едва ли не единственными свидетельствами уровня солнечной активности в начале XVII века, и поздние исследователи использовали его материалы для воссоздания картины пятнообразования на Солнце в эти годы. Уже из наблюдений Шейнера было видно, что число пятен на Солнце регулярно меняется – бывают периоды, когда их очень много, а бывает, что их нет совсем. Труды астронома-иезуита помогли впоследствии уточнить открытую позже закономерность: 11-летнюю цикличность солнечной активности.

Во-вторых, как и Галилей, Шейнер обнаружил, что пятна на Солнце появляются не где попало, а в пределах зоны, простирающейся на 30 градусов к северу и югу от экватора. Эту зону Шейнер назвал «королевской», так она называется на профессиональном языке гелиофизиков и по сей день.

В-третьих, регулярные наблюдения позволили Шейнеру выявить фундаментальное свойство вращения Солнца – его дифференциальность. Суть феномена заключается в том, что экваториальные слои Солнца вращаются быстрее, чем полярные, причем различие составляет почти 30 %! На сегодняшний день известно, что для широты 16 градусов средний синодический период (относительно Земли) составляет 27,275 суток. Во времена Шейнера в качестве реперов (опорных меток) на поверхности Солнца могли использоваться только пятна, поэтому о сказать что-либо о скорости вращения на высоких широтах было невозможно, – там просто не за что было зацепиться взгляду! Но дифференциальность вращения в королевской зоне наблюдалась (по пятнам) вполне отчетливо, и всякий мыслящий человек мог сделать заключение, что твердое тело так вращаться не может! Это был первый научный факт (конечно, кроме факта высокой излучающей способности и, соответственно, очевидно высокой температуры Солнца), который можно было использовать для понимания физической природы светила.

Наконец, на зарисовках из Rosa Ursina явственно видна неоднородная структура крупных пятен: темная «сердцевина» ( тень ) и окружающая ее серая «каемка» ( полутень ). Такие же выводы были сделаны и Галилеем.

Оба исследователя обратили внимание на то, что группы солнечных пятен, как правило, бывают окружены областью повышенной яркости. Эта область порой имела сложную форму, и в дни с хорошим качеством изображения было видно, что она состоит из множества ярких округлых узелков. Эти зоны первоначально были названы Шейнером «маленькими светочами», а позднее получили окончательное название – факелы . Удивительным было то, что факелы хорошо выделялись на восточном краю Солнца, но по мере того как Солнце поворачивалось ото дня ко дню и факелы оказывались в центральной зоне солнечного диска, их контраст почему-то резко понижался, и они становились неразличимыми. Приближаясь к западному краю Солнца по мере вращения светила, факелы снова становились заметными. Удалось отметить, что факельные поля меняют свою конфигурацию не так быстро, как пятна, могут появляться до пятен и исчезать существенно позже после исчезновения пятен.

И еще одно свойство (впрочем, не сразу замеченное) удалось отметить в процессе наблюдений Солнца в телескоп. Оказалось, что яркость светила неодинакова! Ближе к краям диска Солнце оказалось чуть темнее. Факт потемнения Солнца к краю свидетельствовал о каких-то его физических свойствах, которые также удалось расшифровать значительно позднее.

Впервые за всю историю удалось обнаружить хоть какие-то явления и процессы на Солнце. Светило оказалось «неидеальным». «Идеальность» (в смысле абсолютной неизменности) Солнца в прошлом не давала исследователям возможности понять его природу: им было не за что «зацепиться». Выдвигались совершенно умозрительные (в смысле бездоказательности) версии о его сущности только потому, что фактически не было известно никаких свойств Солнца, которые можно было бы хоть как-то интерпретировать! Все известные свойства можно было выразить одной фразой: «излучающий свет и тепло гигантский диск (или шар) в небе». Теперь же становилось понятно, что на Солнце идут какие-то процессы, причем достаточно нерегулярные: динамика солнечных пятен и факелов выглядела первоначально совершенно хаотичной.

Было бы справедливо, если бы и Галилео Галилей, и Христофор Шейнер, и Иоганн Фабрициус вспоминались почаще благодарными потомками как первые ученые, заложившие основу телескопических наблюдений Солнца. Эти наблюдения позволили наконец после полуторатысячелетнего перерыва сделать новый шаг в понимании того, что же представляет собой дневное светило.

Так написал поэт Николай Зиновьев. Понятие «солнечные пятна» прочно вошло в культурный код человечества.