Сергей Язев - Лекции о Солнце

Данные, полученные с помощью современных телескопов, которые работают уже не только на Земле, но и в космосе, позволили существенно продвинуться в понимании того, что же такое Солнце. Очень многое мы теперь знаем достоверно, и у нас есть уверенность, что новые наблюдения и проверки не зачеркнут положения существующих теорий, описывающих многое из того, что мы видим на Солнце.

Есть ли процессы и явления на Солнце, которые мы пока не изучили подробно и не можем объяснить окончательно? Безусловно, есть. Чтобы не повторять ошибок вековой давности, не будем утверждать, что мы знаем о Солнце все: специалистам по гелиофизике прекрасно известно, что это далеко не так. Во многих книгах, изданных уже в новом, третьем тысячелетии, честно об этом говорится: например, еще совсем недавно эксперименты показывали, что поток нейтрино от Солнца оказывался почему-то существенно меньше, чем предсказывала базовая теория. Это означало, что с теорией что-то неладно и что-то мы не учитывали. Было ясно, что теорию неизбежно придется менять – не полностью (очень многие прогнозы теории успешно подтверждались, и это означало, что она как минимум не совсем неверна), но, по крайней мере, в каких-то деталях, – возможно, существенных. Пока остается загадкой и феномен 160-минутных колебаний Солнца, о которых будет сказано ниже. Мы почти ничего не знаем об устройстве ядра Солнца, о долговременных ритмах нашего светила.

Однако не следует впадать и в другую крайность, считая, что мы не знаем достоверно ничего о нашем светиле. Люди, которые это утверждают, тоже есть: отвергая огромное количество доказанных экспериментами и наблюдениями фактов, они подчас выдвигают альтернативные теории, пытающиеся объяснить феномен Солнца иначе.

У этих альтернативных теорий, как правило, нет доказательной базы, и они противоречат принципу логичности, заложенному в научном методе: теория должна объяснять не только отдельные экспериментальные факты, а все известные факты. Если какие-то факты новая теория объяснить не может, то, по крайней мере, она не должна им противоречить. Подразумевается, что со временем все-таки удастся эти факты объяснить.

Обратимся к сегодняшним взглядам на Солнце и постараемся честно отметить, что мы знаем уже наверняка, а что еще предстоит изучать, чтобы понять и объяснить.

Здесь нам придется отказаться от использованного в первой главе исторического (хронологического) подхода и суммировать известное на сегодня. Задача восстановить, кто, что и когда узнал нового о Солнце в ХХ веке, практически неподъемна и потребовала бы громадной монографии, а не небольшой научно-популярной книги. Число гелиофизиков, как уже указывалось выше, непрерывно растет и насчитывает сегодня тысячи исследователей, работающих во всем мире. Выросло и число научных задач, которые в большинстве своем являются частными. Из множества научных статей, в которых излагаются результаты многочисленных частных исследований, слагается, как из элементов мозаики, грандиозная картина современной физики Солнца. Остаются не до конца решенными и некоторые стратегические, глобальные задачи физики Солнца – например, природы цикличности солнечной активности, о чем речь пойдет впереди, и некоторые другие.

И еще об одном важном моменте, прежде чем мы двинемся дальше. Исторический обзор исследований, проводившихся в предыдущие века, позволил, я надеюсь, упомянуть в основном все ключевые фигуры, участвовавшие в изучении Солнца. В ХХ веке к исследованиям Солнца подключились множество исследователей. Авторов статей и монографий, посвященных Солнцу, несколько тысяч! Кроме того, нельзя забывать оптиков, конструкторов, инженеров, техников, программистов, ракетчиков, создателей современной аппаратуры, устанавливаемой на космических аппаратах. Более 90 % всех исследователей Солнца за минувшие две тысячи лет – наши современники, которые продолжают работать и сегодня! Упомянуть их всех, подобно тому, как это делалось в предыдущей главе, в научно-популярной книге невозможно. Тем не менее, надо помнить, что каждый из них (подчеркиваю: каждый!) внес свой вклад в сокровищницу знаний о Солнце. Этот вклад, конечно же, различен, но он есть у всех солнечников.

Как быть? Здесь я счел необходимым указать хотя бы несколько ключевых имен. Это как если бы нужно было перечислить композиторов, внесших большой вклад в историю музыки. Мы бы, наверное, говорили в первую очередь о Моцарте, Бетховене, Чайковском, но ясно, насколько неполон этот перечень! Аналогично, говоря об истории изучения Солнца в ХХ веке, нужно обязательно упомянуть ряд выдающихся ученых, которые существенно изменили наши представления о дневном светиле. Это В. Бумба, Х. Д. и Х. Н. Бэбкоки, М. Вальдмайер, Г. Зирин, К. Кипенхойер, Е. Н. Паркер, Э. Прист, Д. М. Раст, Дж. О. Стенфло, П. А. Стеррок, Дж. Хэйл, З. Швестка, К. де Ягер. Это наши отечественные исследователи – И. С. Веселовский, Г. Б. Гельфрейх, М. Н. Гневышев, Ю. И. Витинский, В. М. Григорьев, В. Н. Карпинский, Э. В. Кононович, Г. В. Куклин, В. А. Крат, В. Д. Кузнецов, М. А. Лившиц, Э. Р. Мустель, В. Н. Обридко, С. Б. Пикельнер, А. А. Петрукович, А. Б. Северный, В. В. Соболев, Б. В. Сомов, В. Е. Степанов, А. В. Степанов, Б. П. Филиппов, И. С. Шкловский. Любой, кто в курсе дела, наверное, добавил бы к этому списку еще немало имен. Отдавая себе отчет в том, что список существенно неполон, будем иметь в виду, что излагаемые ниже концепции создавались очень и очень многими…

Итак, что же дали нам многолетние труды множества исследователей? Каким нам видится Солнце сегодня?

Известно, что Солнце – это огромный (по сравнению с Землей) раскаленный газовый шар. Нужно условиться, что же считать размерами Солнца: это все-таки не планета земной группы, где диаметр твердого каменного шара определяется однозначно. Разреженный газ Солнца простирается далеко вокруг него, и с теми, кто утверждает, что даже Земля погружена в атмосферу Солнца, трудно спорить. Тем не менее, мы наблюдаем на небе резко очерченный круг светила, который определяет его видимую поверхность!

Выяснилось, что разреженный газ, охватывающий Солнце, на определенной глубине становится непрозрачным, и наш взгляд не может проникнуть сквозь этот слой, внутрь светила. Этот ярко светящийся слой мы и воспринимаем как поверхность Солнца. Он называется фотосферо й («сфера света»).

Заглянуть под фотосферу мы, как уже было сказано выше, не можем и только по некоторым косвенным данным можем судить о том, что происходит в недрах Солнца. Над фотосферой, конечно же, тоже есть газ, но он прозрачен для наших взоров и, если не применять специальных методов, практически незаметен. Поэтому все, что находится выше фотосферы, условились называть атмосферой Солнца, а все, что ниже – собственно самим Солнцем. Фотосферу традиционно относят к атмосфере (ее нижнему слою). Если считать размеры Солнца по фотосферному уровню, у нас получится огромная величина – 1392 тысячи километров, что в 109 раз превышает диаметр Земли.