Солнце — это центр нашей планетной системы, основной ее элемент, без которого не было бы ни Земли, ни жизни на ней. Наблюдением за звездой люди занимаются с древних времен. С тех пор наши знания о светиле значительно расширились, обогатились многочисленными сведениями о движении, внутренней структуре и природе этого космического объекта. Более того, изучение Солнца вносит огромный вклад в понимание устройства Вселенной в целом, особенно тех ее элементов, которые аналогичны по своей сути и принципам «работы».
Зарождение
Солнце — это объект, существующий, по человеческим меркам, очень давно. Его формирование началось примерно 5 миллиардов лет назад. Тогда на месте Солнечной системы находилось обширное молекулярное облако. Под воздействием сил гравитации в нем начали возникать завихрения, подобные земным смерчам. В центре одного из них вещество (в основном это был водород) начало уплотняться, и 4,5 млрд лет назад тут появилась молодая звезда, которая спустя еще продолжительный период времени получила имя Солнце. Вокруг него постепенно стали формироваться планеты — наш уголок Вселенной начал приобретать привычный для современного человека вид.
Желтый карлик
Солнце — это не уникальный объект. Его относят к классу желтых карликов, сравнительно небольших звезд главной последовательности. Срок «службы», отпущенный таким телам, составляет примерно 10 миллиардов лет. По меркам космоса, это совсем немного. Сейчас наше светило, можно сказать, в самом расцвете сил: еще не старое, уже не молодое — впереди еще полжизни.
Желтый карлик — это гигантский шар газа, источником света в котором являются термоядерные реакции, происходящие в ядре. В раскаленном сердце Солнца непрерывно идет процесс преобразования атомов водорода в атомы более тяжелых химических элементов. Пока эти реакции осуществляются, желтый карлик излучает свет и тепло.
Смерть звезды
Когда выгорит весь водород, ему на смену придет другое вещество — гелий. Произойдет это примерно через пять миллиардов лет. Исчерпание водорода знаменует наступление новой стадии в жизни звезды. Она превратится в красного гиганта. Солнце начнет расширяться и займет все пространство вплоть до орбиты нашей планеты. При этом температура его поверхности снизится. Еще примерно через миллиард лет весь гелий в ядре превратится в углерод, и звезда сбросит свои оболочки. На месте Солнечной системы останется белый карлик и окружающая его планетарная туманность. Таков жизненный путь всех звезд, подобных нашему светилу.
Внутреннее строение
Масса Солнца огромна. На ее долю приходится примерно 99% от массы всей планетной системы.
Температура в солнечной сердцевине достигает 15 млн Кельвинов. Здесь же самый высокий показатель плотности, другие внутренние области Солнца гораздо более разреженные. В таких условиях протекают реакции термоядерного синтеза, обеспечивающие энергией само светило и все его планеты. Ядро окружено зоной лучистого переноса, затем располагается зона конвекции. В этих структурах энергия при помощи двух разных процессов перемещается к поверхности Солнца.
Из ядра в фотосферу
Ядро граничит с зоной лучистой передачи. В ней энергия распространяется дальше через поглощение и излучение веществом квантов света. Это достаточно медленный процесс. Из ядра в фотосферу кванты света попадают за тысячи лет. По мере своего продвижения они двигаются то вперед, то назад, и достигают следующей зоны преобразованными.
Из зоны лучистого переноса энергия попадает в область конвекции. Здесь движение происходит по несколько иным принципам. Солнечное вещество в этой зоне перемешивается подобно кипящей жидкости: более горячие слои поднимаются к поверхности, остывшие же опускаются вглубь. Гамма кванты, образовавшиеся в ядре, в результате серии поглощений и излучений, становятся квантами видимого и инфракрасного света.
За зоной конвекции размещается фотосфера, или видимая поверхность Солнца. Здесь вновь энергия движется посредством лучистого переноса. Достигающие фотосферы горячие потоки из нижележащей области создают характерную гранулярную структуру, хорошо заметную практически на всех снимках светила.
Внешние оболочки
Выше фотосферы располагается хромосфера и корона. Эти слои гораздо менее яркие, поэтому с Земли они доступны для наблюдения только во время полного затмения. Магнитные вспышки на Солнце возникают именно в этих разреженных областях. Они, как и другие проявления активности нашего светила, вызывают большой интерес у ученых.
Причина возникновения вспышек — генерация магнитных полей. Механизм таких процессов требует внимательного изучения в том числе и потому, что солнечная активность приводит к возмущению межпланетной среды, а это оказывает непосредственное влияние на геомагнитные процессы на Земле. Воздействие светила проявляется в изменении численности животных, на него реагируют практически все системы человеческого организма. Активность Солнца сказывается на качестве радиосвязи, уровне грунтовых и поверхностных вод планеты, климатических изменениях. Поэтому изучение процессов, приводящих к ее увеличению или уменьшению, является одной из самых важных задач астрофизики. На сегодняшний день далеко не все вопросы, связанные с солнечной активностью, получили ответы.
Наблюдение с Земли
Солнце оказывает воздействие на все живые существа на планете. Изменение продолжительности светового дня, повышение и понижение температуры непосредственно зависят от положения Земли относительно светила.
Движение Солнца по небосводу подчинено определенным законам. Перемещается светило по эклиптике. Так называется годовой путь, который проходит Солнце. Эклиптика — это проекция плоскости земной орбиты на небесную сферу.
Движение светила нетрудно заметить, если понаблюдать за ним какое-то время. Точка, в которой происходит восход Солнца, перемещается. Это же характерно и для заката. Когда приходит зима, Солнце в полдень расположено гораздо ниже, чем в летнее время.
Эклиптика проходит через зодиакальные созвездия. Наблюдение за их смещением показывает, что ночью нельзя увидеть те небесные рисунки, в которых в данное время располагается светило. Любоваться получается лишь теми созвездиями, где Солнце гостило примерно полгода назад. Эклиптика наклонена к плоскости небесного экватора. Угол между ними составляет 23,5º.
Изменение склонения
На небесной сфере располагается так называемая точка Овна. В ней Солнце меняет свое склонение с южного на северное. Светило достигает этой точки каждый год в день весеннего равноденствия, 21 марта. Солнце летом поднимается гораздо выше, чем зимой. С этим связано изменение температурного режима и продолжительности светового дня. Когда приходит зима, Солнце в своем движении отклоняется от небесного экватора к Северному полюсу, а летом — к Южному.
Календарь
Светило располагается точно на линии небесного экватора два раза в год: в дни осеннего и весеннего равноденствия. В астрономии время, которое требуется Солнцу для перемещения из точки Овна и возвращение к ней, называется тропическим годом. Длится он примерно 365,24 дня. Именно продолжительность тропического года лежит в основе Григорианского календаря. Он используется сегодня практически везде на Земле.
Солнце — это источник жизни на Земле. Процессы, происходящие в его недрах и на поверхности, оказывает ощутимое влияние на нашу планету. Значение светила было понятно уже в древнем мире. Сегодня мы знаем достаточно много о явлениях, происходящих на Солнце. Природа отдельных процессов благодаря достижениям техники стала понятной.
Солнце — единственная звезда, расположенная достаточно близко для непосредственного изучения. Данные о светиле помогают понять механизмы «работы» других схожих космических объектов. Однако Солнце еще хранит немало тайн. Их только предстоит разведать. Такие явления, как восход Солнца, его перемещение по небу, излучаемое им тепло, когда-то тоже представляли собой загадки. История изучения центрального объекта нашего кусочка Вселенной показывает, что со временем все странности и особенности светила находят свое объяснение.
