Введение. Мы редко отдаем себе отчет в том, какое огромное значение имеет для нас Солнце. (Впрочем, то же можно сказать и о многих других силах природы.)

Солнце для нас — это нечто само собой разумеющееся, как воздух, которым мы дышим.

Первобытный человек относился к Солнцу по-иному. Для него Солнце было высшим божеством. Он понимал, что сияющий на небе раскаленный шар — это великий источник изобилия, дарующий пищу и тепло — все то, без чего жизнь невозможна. Он внимательно изучал поведение Солнца. Встревоженно наблюдал за ним поздней осенью, когда оно опускалось все ниже и ниже, и радовался, когда с приближением весны оно вновь начинало подниматься. В истоке многих наших праздников лежит чувство страха и благоговейного трепета, которое внушало Солнце первобытному человеку.

В наше время благодаря научным открытиям Солнце уже не кажется нам чем-то сверхъестественным. Но наука только подтвердила то, о чем древние инстинктивно уже догадывались: Солнце является мощным центром динамической энергии. Ветры, погода, даже сама паша жизнь неразрывно связаны с этим гигантским шаром, состоящим из раскаленных газов. Это поистине фантастическая лаборатория физических чудес, и ученые недаром уделяют изучению Солнца все больше и больше внимания, пытаясь доказать, что от солнечной активности зависит не только погода, но и множество других геофизических явлений.

Изучение Солнца и в дальнейшем будет давать нам важные результаты. Эти исследования будут непосредственно влиять на многие области человеческой деятельности. И, узнавая о Солнце все больше и больше, мы понемногу начинаем проникаться, тем благоговейным страхом, который оно внушало нашим далеким предкам.

1. Что является основным фактором, определяющим погоду? Энергия, идущая от Солнца к Земле. Обмен этой энергией между Землей и воздухом приводит, после множества физических и химических превращений, к тем или иным процессам, которые мы привыкли называть погодой. Бриз, торнадо, дождь — все эти явления в конечном счете можно объяснить воздействием солнечной энергии на нашу атмосферу. Погода, как и все живое, рождена союзом Солнца и Земли.

2. Почему метеорологи усиленно интересуются солнечной активностью? Прежде всего потому, что солнечная активность несомненно влияет на погоду. От нее зависят сезонные изменения в погоде или различия между температурами на экваторе и на полюсах. Но, быть может, еще большее значение имеют воздействия солнечной активности — как известные, так и предполагаемые— на верхнюю атмосферу. Там, в 80 кМ от Земли, происходят чрезвычайно важные явления, связанные с земным магнетизмом, полярными сияниями, космическими лучами, физикой ионосферы, дальней радиосвязью и сменой циклов погоды. Верхняя атмосфера, подверженная сильному воздействию солнечных излучений, уже стала магистралью для ракет, и в недалеком будущем она, возможно, станет воротами для космических кораблей.

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 / 3 светового 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 / 5 солнечной 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.

13. С помощью каких приборов изучают Солнце? Одним из самых важных приборов, служащих для изучения Солнца, является спектроскоп. Этот прибор, основанный на использовании призмы, разлагающей солнечный свет на составные части, дает возможность анализировать свет Солнца (или других небесных тел) и определять, из каких химических элементов состоит Солнце. Спектроскоп позволяет выделять индивидуальные световые сигналы каждого из элементов. Коронограф и спектрогелиограф — приборы, позволяющие фотографировать внешние части Солнца. С помощью этих приборов создаются условия полного солнечного затмения. Достигается это путем удаления изображения Солнца из фокусного устройства телескопа. Целостат — прибор, представляющий собой регулируемую часовым механизмом систему зеркал, которые ловят изображение Солнца. С помощью всех этих приборов в совокупности с солнечными башенными телескопами и другими специальными устройствами ученые смогли узнать очень многое о сложном составе и удивительных свойствах Солнца.

14. Что такое солнечные пятна? Солнечные пятна — это газовые вихри, рождающиеся в солнечном ядре. Достигнув поверхности Солнца, они расширяются и давление в них уменьшается. С Земли они обычно выглядят как темные участки, окруженные более светлым пространством. Участки эти кажутся более темными, так как они холоднее окружающей их поверхности. Диаметр темного центрального участка, или пятна, составляет от 800 км (небольшие пятна) до 80 000 км (наибольшие).

15. В каких районах Солнца возникают пятна? Солнечные пятна имеют некоторое сходство с земными ураганами. Эти газовые вихри образуются в двух зонах — в пределах 30–40° по обе стороны от солнечного экватора. Бессистемно увеличиваясь как в размерах, так и в числе, они движутся по направлению к экватору, но, еще не успев дойти до него, исчезают. Часто в это же самое время на смену исчезнувшим пятнам из более высоких широт приходят новые. Солнечные пятна обычно недолговечны — средняя продолжительность их существования колеблется от нескольких дней до недели.

16. Что такое цикл солнечных пятен? Как показывает многолетнее изучение солнечных пятен, почти в любое время на Солнце можно обнаружить несколько пятен. Но максимума их количество достигает через интервалы примерно в 11 лет. Период усиленного возникновения солнечных пятен, или период максимума, длится около двух лет. — Правда, вовсе не следует думать, что периоды максимума всегда наступают точно через 11 лет. Интервалы между годами максимума колеблются от 7 до 17 лет.

17. Что такое солнечные протуберанцы? Протуберанцы — это огненные облака светящихся газов, в основном водорода, которые вырываются из хромосферы («окрашенного» слоя атмосферы Солнца). В виде неустойчивых, очень быстро изменяющих свою форму вспышек протуберанцы за чрезвычайно короткое время распространяются на огромные расстояния — нередко они удаляются от поверхности Солнца на 400 000 км. Затем, приняв форму узкой ленты, они вновь направляются к поверхности. Чаще всего протуберанцы образуются по соседству с солнечными пятнами и, вероятно, связаны с деятельностью последних. Можно предполагать, что в результате этих мощных извержений какое-то количество солнечного газа достигает Земли.

18. Отчего образуются солнечные пятна? Человек начал наблюдать за солнечными пятнами и изучать их гораздо раньше, чем любые другие явления на Солнце. Несмотря на это, об их происхождении до сих пор мы не имеем точных сведений. Согласно гипотезе шведских ученых, они возникают как следствие магнитных возмущений: два взаимно отталкивающихся вихря движутся из глубины Солнца к его поверхности в виде подковообразного магнита, полюса которого находятся по обе стороны от экватора.

19. Как погода и другие явления, происходящие на Земле, связаны с солнечными возмущениями? Вспышки на Солнце и другие проявления солнечной активности имеют самое прямое отношение к полярным сияниям. Частицы, выбрасываемые Солнцем во. время солнечных возмущений, бомбардируя разреженные газовые пространства верхней атмосферы, вызывают их свечение. Полярные сияния нередко сопровождаются магнитными бурями. В таких случаях может серьезно нарушиться или даже совсем прерваться радиосвязь. Стрелки компасов в это время начинают метаться. Вот почему изучение солнечных пятен очень важно — как в практическом, так и в научном отношении.

О других воздействиях солнечной активности известно еще не очень много; наши знания о них мы строим пока лишь на предположениях. Так, некоторые ученые упорно пытаются установить зависимость между солнечной деятельностью и дождями, сменой циклов погоды и различными ее аномалиями. Рассказать здесь хотя бы коротко обо всех попытках установить связь между солнечными пятнами и самыми различными земными явлениями — довольно трудная задача. Побережем наше время и подождем результатов полевых и экспериментальных исследований. А до тех пор колебания курса акций и войны, рождения и смерти, ураганы и поведение животных, результаты спортивных состязаний и настроение людей по-прежнему будут ставить в зависимость от солнечных пятен.

20. Как движется Земля по отношению к Солнцу? Земля вращается вокруг своей оси. Один оборот вокруг оси Земля совершает за 23 часа 56 минут 4 (или несколько больше) секунды. Это движение является причиной смены дня и ночи. Вращаясь вокруг своей оси, Земля в то же время движется, или обращается, вокруг Солнца. Путь, или орбита, вращения представляет собой не окружность, а эллипс, причем форма его меняется с изменением расстояния между Землей и Солнцем. Период времени, за который Земля совершает оборот вокруг Солнца, равен одному году. Правда, в понятие «год» иногда вкладывается разное содержание. Обычный же год, который положен в основу календаря, называется тропическим и насчитывает 365 дней 5 часов 48 минут и 46 секунд.

Земля движется по своей орбите со скоростью 226 км/сек. А это значит, что, пока вы читали этот вопрос и ответ на него, Земля продвинулась на 1330 км!

21. Занимает ли Земля вертикальное положение по отношению к Солнцу? Нет. Ее ось отклонена от вертикали на 23,5°. (Под вертикалью мы подразумеваем перпендикуляр к плоскости земной орбиты.) Этот наклон земной оси остается неизменным как во время суточного вращения Земли вокруг своей оси, так и во время ее годового обращения вокруг Солнца.

22. Какое значение имеет такое положение Земли? Именно благодаря положению, которое занимает Земля по отношению к Солнцу, происходит смена времен года. Так как при вращении Земли вокруг Солнца наклон земной оси остается постоянным, то в какой-то определенный период Северный полюс будет наклонен к Солнцу, а в другой — в противоположном направлении. Когда Северный полюс наклонен к Солнцу, солнечные лучи в северном полушарии падают на каждую квадратную единицу более прямо и концентрированно; в это время в северной половине Земли наступает лето. Очевидно, что Южный полюс в это время отдален от Солнца и в южном полушарии господствует зима.

23. Что такое зимнее и летнее солнцестояние? Слово «солнцестояние» означает определенное положение Солнца по отношению к земному экватору. Когда, входе вращения Земли вокруг Солнца, оно достигает точки, наиболее удаленной к югу от экватора, наступает момент зимнего солнцестояния и в северном полушарии начинается зима (в астрономическом, но не метеорологическом смысле). Когда же Солнце максимально удаляется к северу от экватора, наступает летнее солнцестояние и в южном полушарии начинается зима.

24. Что такое равноденствие? Равноденствие — это момент времени, когда Солнце достигает средней точки между двумя солнцестояниями. Весеннее равноденствие наблюдается в тот момент, когда Солнце пересекает экватор во время своего видимого продвижения к северу. Для северного полушария это означает начало весны. Когда же Солнце проходит над экватором во время своего видимого движения к югу, наступает осеннее равноденствие.

25. Когда наступают солнцестояния и равноденствия? Зимнее солнцестояние бывает 21 декабря; весеннее равноденствие— 21 марта; летнее солнцестояние — 21 июня; осеннее равноденствие — 22 сентября. Однако эти даты могут смещаться примерно на день. Происходит так потому, что Земля не обязана согласовывать свое вращательное и поступательное движение с созданным человеком календарем, который не является верхом совершенства.