Сергей Язев - Лекции о Солнце

Но все эти разделы физики, закономерности и правила были открыты, опробованы, испытаны и экспериментально проверены существенно позже. Доказательства невозможности модели темного Солнца появились в середине XIX века. Тогда же была сделана череда фундаментальных открытий, которые позволили наконец подойти ближе к пониманию загадочной природы Солнца.

Уместно вспомнить, что замечательный русский ученый Михаил Васильевич Ломоносов (1711–1765) еще в своем XVIII веке не сомневался, что Солнце – объект горячий:

Достаточно адекватное художественное представление Солнца, как оказалось…

Вопрос о природе Солнца оставался открытым.

Идея «огненного шара» требовала пояснений. Если шар – это сгусток огня, то что, собственно, горит? И почему горит так долго и так стабильно? Весь опыт человека говорил о том, что для горения требуются как минимум топливо и воздух.

Есть ли в космическом пространстве воздух, было непонятно. В Древней Греции полагали, что воздухом (и эфиром) заполнен весь мир. Спустя много веков стало ясно, что воздуха, скорее всего, нет: его гигантская толща не позволила бы видеть удаленные светила, да и трение должно было мешать движению планет. Отсутствие воздуха (точнее, кислорода) – несомненно, проблема для гипотезы о горении. Вторая проблема была не менее значимой: что же все-таки горит в небе?

В XIX веке получила широкое распространение идея, что на Солнце (твердом и темном) ярко горит уголь… Происхождение идеи очевидно: именно уголь уверенно становился главным источником энергии для человечества (нефть и газ – это реалии следующего века), и уже не первый раз люди переносили свой земной опыт на небо. Но почему солнечный уголь горит так ровно, без дыма, и как минимум тысячами лет не прогорает? Было ясно, что такое объяснение грешит многочисленными нелогичностями, и многое оставалось непонятным.

Французский философ Огюст Конт (1798–1857), основатель философского направления, которое обычно именуется позитивизмом, писал в 1835 году: «Мы представляем себе возможность определения их (небесных тел. – С. Я. ) форм, расстояний, размеров и движений, но никогда, никакими средствами мы не сможем изучить их химический состав, их минералогическое строение, природу органических существ, живущих на их поверхности… Я остаюсь при своем мнении, что любое знание истинных средних температур звезд неизбежно должно быть навсегда скрыто от нас».

Воистину, «никогда не говори никогда»! Наука дала, дает и, несомненно, еще будет давать потрясающие примеры того, как становится возможным, привычным и обыденным то, что еще вчера считалось абсолютно недопустимым.

Действительно, казалось бы, о природе Солнца ничего нельзя узнать, поскольку расстояние до него чрезвычайно велико. Прогресс астрономии позволил уже в XIX веке довольно точно определить расстояние от Солнца до Земли – почти 150 миллионов километров. Это огромное расстояние, и поэтому нет никаких шансов, что вещество Солнца сможет попасть на Землю. Мы лишены возможности взять кусочек солнечной материи на анализ. Мы не можем измерить непосредственно температуру светящейся видимой поверхности Солнца (фотосферы). Поэтому утверждение Конта выглядело более чем убедительно.

По сути, наш контакт с Солнцем осуществляется только через его излучение. На поверхность Земли попадает не вещество светила, но его свет, электромагнитное излучение! (Конечно, можно заметить, что во все стороны от Солнца распространяются и мельчайшие частицы вещества – так называемый солнечный ветер. Но сквозь земную атмосферу они до поверхности Земли, где находятся наблюдатели, не долетают.)

Оказалось, тем не менее, что свет Солнца несет в себе громадный объем информации о самом светиле. Проблема заключалась лишь в том, чтобы суметь ее оттуда извлечь…

В 1811 году выдающийся французский физик, астроном, политический деятель и блестящий популяризатор астрономии Доминик Франсуа Араго (1786–1853) изобрел первый в истории астрофизический прибор – полярископ. Применив прибор к изучению солнечного света, Араго открыл эффект так называемой хроматической поляризации света. На основании этого обнаруженного им явления Араго сделал убедительный вывод: сияющая солнечная фотосфера, похожая, как говорил Уильям Гершель, на кожу апельсина, не может быть ничем иным, кроме как раскаленным самосветящимся газом! Несмотря на это, концепция твердого и холодного Солнца, прикрытого снаружи горячей фотосферой, существовала, как указано в предыдущей лекции, еще несколько десятилетий…

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…