Колин Стюарт - Вселенная на ладони [litres]

С начала 1960-х годов физики разрабатывали все более изощренные эксперименты, которые позволили бы им уловить хоть небольшую горсточку этих частиц в момент их прохождения сквозь нашу планету. Однако они сразу же заметили, что на Землю поступает недостаточное количество этих частиц. Ученым удалось зафиксировать лишь примерно треть того количества нейтрино, которое было предсказано на основе пп-циклов. Предположительно это объяснялось тем, что нейтрино видоизменяется – меняет «аромат», – превращаясь на своем пути к Земле в два других типа нейтрино. Следовательно, предыдущие эксперименты с нейтрино, чувствительные только к одному его типу, игнорировали два других типа этих частиц. Поэтому они регистирировали только треть того, что ожидали получить.

В период между 1998 и 2006 годом эксперименты в Америке и Японии показали, что в действительности имеются три разновидности нейтрино и каждая конкретная частица может переходить, или осциллировать, в одну из этих разновидностей. С учетом этих осцилляций, количество нейтрино, приходящих на Землю, оказывается ровно таким, каким оно должно бы быть, если бы пп-цикл являлся источником энергии Солнца.

Представьте, что вы разрезаете Солнце пополам, чтобы увидеть его слои. Точно в центре вы увидели бы его ядро, занимающее примерно четверть внутреннего слоя. Именно здесь гравитационное давление, оказываемое лежащим сверху веществом, вызывает подъем температуры и давления до уровней, достаточно высоких, чтобы синтезировать гелий из водорода посредством пп-цикла. Температура колеблется в районе 15 миллионов градусов по Цельсию, а давление настолько высокое, что ядерное вещество достигает плотности в тринадцать раз большей, чем плотность свинца.

Свет выходит из ядра в радиационную зону, простирающуюся на 70 % ширины Солнца. По мере выхода и отдаления от ядра температура постепенно снижается до тех пор, пока на вершине радиационной зоны не становится равной примерно 1,5 миллиона градусов по Цельсию. В то время как плотность вещества также постепенно снижается, частицы продолжают оставаться вблизи ядра в уплотненном состоянии. В среднем частица света не может продвинуться больше чем на сантиметр до того, как она налетает на что-либо и сбивается с курса.

Солнечный шар подразделяется на множество слоев, идущих от центра к его наружной короне

Если бы вы прослеживали путь отдельно взятой частицы света (фотона), вам пришлось бы ждать от 100 тысяч до 1 миллиона лет, чтобы увидеть, как она появляется из этой невообразимой сумасшедшей радиационной зоны, напоминающей машину для игры в китайский бильярд. Часто можно слышать, как люди говорят, что возраст видимого нам света составляет восемь минут, – именно столько времени необходимо свету, чтобы достичь поверхности Земли. Это время путешествия света, начинающегося от края Солнца, но свет зарождается не на краю, а в солнечном ядре. К тому времени, когда свет достигает наших глаз, ему уже исполняется 100 тысяч лет.

Переход через зону конвекции происходит значительно стремительней. Обычно для высвобождения энергии требуется всего три месяца. Как только свет достигает зоны конвекции, он абсорбируется газом. Это приводит к нагреванию газа, что делает его легче, и он поднимается еще выше по направлению к краю солнечного диска. Здесь он охлаждается, становится тяжелее и опускается обратно, вытесняя более теплую материю. В результате таких циклов конвекции энергия выводится из краевой части радиационной зоны в фотосферу – видимый наружный слой солнечного шара, который мы можем наблюдать. По мере того как атомы, находящиеся в краевой части конвекционной зоны, охлаждаются, происходит высвобождение энергии в форме света, который теперь может устремиться вовне и осветить всю Солнечную систему.

Теперь, когда вы в следующий раз почувствуете тепло солнечного света на своем лице и будете купаться в его лучах, возраст которых не меньше миллиона лет, остановитесь на мгновение, чтобы призадуматься о том, какой колоссальный путь проделала солнечная энергия, высвободившаяся из солнечного ядра и достигшая поверхности нашей кожи.

Структура солнца не заканчивается фотосферой, имеются также значительно более тонкие слои, обрамляющие его, а именно хромосфера и корона. Хромосфера является обиталищем 500-километровых струй – своеобразных молний в виде трубок-конусов синего цвета, называемых спикулами. В каждый конкретный момент времени на Солнце имеются сотни тысяч таких спикул.

Температура падает в направлении от ядра к фотосфере, но затем, по мере выхода из фотосферы, внезапно начинает расти, достигая 8 тысяч градусов по Цельсию на вершине хромосферы. Температура продолжает увеличиваться и при переходе через узкий 100-километровый коридор под названием транзитная зона, а достигнув основания короны, достигает до 500 тысяч градусов по Цельсию. В пределах солнечной короны температура возрастает до миллионов градусов по Цельсию. Никто в действительности не знает, почему Солнце внезапно и вновь начинает разогреваться – эта проблема коронального разогрева является основной темой в современных исследованиях Солнца.

Это означает, что физики, работающие в области исследований Солнца, намерены как можно тщательнее изучить корону, однако ее очень тонкую натуру затмевает блеск нижележащих слоев.

Раньше нужно было ждать полного солнечного затмения, когда Луна создавала благоприятные для наблюдений условия, закрыв остальную часть Солнца. Но в настоящее время в нашем распоряжении появились современные телескопы для исследования околосолнечного пространства, оборудованные коронографами – специальными дисками, блокирующими Солнце и создающими искусственное затмение, чтобы астрономы имели возможность регулярно исследовать солнечную корону.

Эти глаза, направленные на Солнце, фиксируют не только видимый свет. Они чувствительны и к другим частям электромагнитного спектра, включая ультрафиолетовый и рентгеновский спектры. Такие наблюдения позволили обнаружить корональные дыры – темные околополюсные области, которые почти не излучают радиацию. Возникнув, эти области продолжают существовать месяцами и являются источником высокоскоростных солнечных ветров.

Солнце – это далеко не неизменный желтый шар, появляющийся на нашем небосводе. Напротив, это невероятно динамичное и стремительно меняющееся небесное тело с бурлящей поверхностью и постоянно меняющимися очертаниями, сформированное под воздействием интенсивной магнитной активности.