Описанные выше явления в достаточной степени выяснили тот факт, что великое светило не находится в покое, а, наоборот, развивает кипучую деятельность, волнуясь беспрестанно; причем в проявлении этой страшной энергии замечаются то моменты сильного и бурного подъема, то моменты относительного покоя или временного затишья.
В этой смене максимума и минимума напряжения энергии удалось подметить правильную периодичность. Многочисленными наблюдениями установлено, что в конце каждого одиннадцатого года число пятен, извержений и взрывов достигает максимума, затем это число начинает последовательно уменьшаться, достигает минимума через 6—7 лет, затем снова увеличивается и т. д.
Эта периодичность была впервые замечена астрономом- любителем Швабе, который с 1825 по 1867 год ежедневно делал рисунки Солнца, считая при этом число видимых на нем пятен. Варрен де ла Рю продолжал эти работы с 1868 года, а с 1873 года подробные наблюдения над состоянием солнечной поверхности стали производиться в Гринвичской обсерватории и продолжаются до сих пор в целом ряде астрономических обсерваторий.
На основании огромного материала, собранного за этот промежуток времени, была составлена очень наглядная диаграмма, изображающая в форме кривых последовательное периодическое нарастание и убывание числа солнечных пятен.
Такому периодическому изменению подвергаются не одни только солнечные пятна, но также и извержения. Деля количество выступов, замеченных на Солнце в течение года, на число дней, в которые эти выступы были сосчитаны, мы узнаем, сколько извержений в среднем выпадает на одни сутки.
Из года в год периодически изменяется проявление солнечной энергии. Из этого, однако, нельзя сделать заключения, что между числом пятен и числом извержений существует какая-нибудь определенная связь. Эти явления, невидимому, независимы друг от друга, но одиннадцатилетний период вообще, как видно, играет очень важную роль во всех явлениях физической жизни, замечаемой на Солнце.
В чем же заключается причина этих явлений?
Чем вызывается появление пятен, извержений и возмущений, происходящих на солнечной поверхности?
Раньше все эти явления объясняли влиянием Юпитера, планеты, которая совершает полный оборот вокруг Солнца в 11,86 года. В течение этого времени расстояние планеты от Солнца значительно изменяется. Разница между афелием и перигелием, то есть между наибольшим и наименьшим расстоянием от Солнца, составляет около 76 миллионов километров. Юпитер, вращаясь вокруг Солнца, притягивает к себе обращенную к нему сторону Солнца с большей силой, чем центр Солнца, то есть вызывает в газах солнечного шара приливы, подобные тем, какие Луна вызывает в земных океанах. Это притяжение то усиливается, то ослабевает в зависимости от расстояния. Можно допустить, что передвижение газов в солнечной массе под влиянием притяжения Юпитера сказывается для нас в появлении пятен, число которых достигает максимума в тот момент, когда Юпитер ближе всего подходит к Солнцу, и минимума, когда он дальше всего отстоит от него.
Это было бы очень просто, если бы время обращения Юпитера в точности совпадало с периодичностью пятен; но время обращения Юпитера—11,86 года, а периоды максимального и минимального числа пятен составляют в среднем 11,1 года. Таким образом, через 13—14 оборотов, сделанных Юпитером, наибольшее притягательное влияние, оказываемое им на центральное светило, сопровождалось бы наименьшим количеством пятен на его поверхности.
Притягательное действие других планет — Земли, Венеры, Меркурия — ничтожно по сравнению с притяжением гиганта Юпитера.
Таким образом, объяснение возмущений, происходящих на Солнце, влиянием планет, окружающих его, не выдерживает критики.
Причина периодичности, может быть, будет когда-нибудь открыта при более подробном изучении других физических явлений, которые также изменяются периодически.
Между солнечными пятнами и явлениями земного магнетизма существует удивительная связь.
Мы упоминали уже, что магнитная стрелка не всегда остается неподвижной в плоскости магнитного меридиана и иногда отклоняется в сторону. Эти отклонения бывают вековые, годичные и суточные.
Во время суточных колебаний магнитная стрелка больше всего отклоняется к востоку в 8 часов утра. Тут стрелка останавливается, возвращается к плоскости магнитного меридиана, переходит ее и достигает наибольшего отклонения к западу в 1 час. 15 мин. пополудни; затем стрелка возвращается назад к востоку, останавливается около 8 часов вечера, опять отклоняется на запад до 11 часов и, начиная с этого момента, решительно поворачивает на восток, достигая максимального отклонения в 8 часов утра.
Это явление общее и повсеместное, оно наблюдается везде на земном шаре, с той только разницей, что размахи колебаний неодинаковы: в Париже максимальное отклонение стрелки измеряется 9' дуги, на тропиках же это отклонение достигает всего 1—2'. Но для данной местности отклонения магнитной стрелки довольно постоянны.
Эти суточные колебания магнитной стрелки, обусловленные изменениями, происходящими в температуре и электричестве атмосферного воздуха, подвержены изменениям, именно величина размаха суточных колебаний изменяется постепенно. Если из всех наблюденных суточных колебаний магнитной стрелки, сделанных за год, взять среднее арифметическое, то окажется, что, сравнивая эти числа за довольно большой промежуток времени, мы заметим, что через каждые 11 лет величина среднего суточного колебания магнитной стрелки почти удваивается. Этот одиннадцатилетний период замечательно хорошо совпадает с периодом солнечных пятен, который также длится 11 лет.
Если начертить кривую солнечных пятен, число которых изменяется периодически, а под ней — кривую магнитных колебаний за тот же промежуток времени, то мы получим удивительное совпадение максимумов и минимумов.
Мы видим, что годы, в которые отклонение маленькой стальной иглы — наибольшее, совпадают с теми годами, когда на Солнце наблюдается наибольшее количество пятен, и наоборот. Это поразительное совпадение невольно возбуждает в нашем уме массу различных вопросов. Существует ли какая-нибудь магнитная связь между гигантским солнечным шаром и нашей планетой?
Известны случаи, что сильные возмущения на Солнце, наблюдавшиеся различными астрономами, сопровождались беспокойными движениями магнитной стрелки.
Так, 1 сентября 1859 года астрономы Карингтон и Ходгсон, производившие наблюдения в разных местах, заметите ли необыкновенно яркую полосу света, блеснувшую среди солнечных пятен, рассматриваемых в телескоп.
В то же время все магнитные стрелки, находившиеся в обсерваториях, пришли в сильное беспокойство и стали метаться из стороны в сторону, как сумасшедшие.
В тот же день наблюдались северные сияния в различных частях земного шара — в Риме, Калькутте, на острове Кубе, в Австралии и в Южной Америке, — причем магнитные возмущения были повсюду так сильны, что телеграф во многих местах перестал действовать.
Аналогичное явление наблюдалось 3 августа 1872 года в Америке: очень бурное волнение солнечной хромосферы сопровождалось сильными колебаниями магнитной стрелки.
Далее, 18 ноября 1882 года через центральный меридиан Солнца прошло одно из величайших по своим размерам пятен, которые когда-либо наблюдались. Это пятно было видно простым глазом, что нисколько не удивительно, если принять во внимание, что оно имело в поперечнике свыше 100 тысяч километров. Но в то же время на земном шаре происходили сильные магнитные возмущения: в Соединенных штатах телеграфные аппараты перестали работать, во Франции, Англии и других местах магнитные приборы зарегистрировали чрезвычайно фантастические колебания магнитной стрелки.
Такие же странные колебания замечаются, как мы уже упоминали, во время появления северных сияний, число и величина которых периодически изменяются через каждые 11 лет; при этом максимум сияний совпадает с максимумом солнечных пятен и извержений. Во Франции, где северные сияния так редки, эти явления наблюдались в большом числе и в очень красивой форме в 1869, 1870, 1871 и 1872 годах, когда на Солнце были видны в большом количестве солнечные пятна.
Очевидно, между процессами, происходящими на Солнце и на Земле, между солнечными пятнами, извержениями, северными сияниями, с одной стороны, и явлениями земного магнетизма — с другой, существует какая-то зависимость.
1 Природа полярных сияний и характер физической связи солнечной деятельности с земными явлениями в прошлом столетии не были известны. Современная наука решила эту загадку. Полярные сияния представляют собой электрическое свечение верхних слоев земной атмосферы под действием столкновения ее частиц с электрически заряженными частицами, выбрасываемыми Солнцем в области солнечных пятен и достигающими Земли. Эти электрические явления и оказывают влияние на магнитную стрелку. — Прим. ред.
Теперь мы остановимся несколько на физическом строении солнечного шара.
Если мы приблизимся к Солнцу, то первое, что мы встретим, — это солнечную корону; корона со всех сторон окружает лучезарное светило и имеет в ширину более полумиллиона километров. Что такое представляет собой эта корона? На основании некоторых наблюдений можно с уверенностью сказать, что вещество короны не представляет собой истинной атмосферы, то есть не состоит из плотной газовой оболочки. Дело в том, что некоторые светила, как, например, кометы, проходят иногда сквозь самую корону Солнца и, несмотря на колоссальную скорость передвижения— 563 километра в секунду, — не испытывают ни малейшего сопротивления на своем пути. Между тем известно, что камешки, несущиеся в пространстве со скоростью около 60 километров в секунду, так накаляются, когда влетают в нашу атмосферу, что на высоте 100—150 километров целиком превращаются в пар и производят при этом на наблюдателя впечатление падающей звезды. До какой степени должна быть разрежена атмосфера солнечной короны, если кометы могут проходить через нее, не только не уничтожаясь, но не испытывая при этом ни малейшего сопротивления на своем пути!
Корона, по всей вероятности, представляет собой пространство, наполненное огромным количеством частиц, которые отделились от поверхности Солнца и находятся в состоянии пара вследствие чрезвычайно высокой температуры. Весьма возможно, что корона состоит из веществ, которые беспрестанно выбрасываются вверх Солнцем и которые снова падают на него, но для этого скорость движения выбрасываемых тел должна быть не меньше 300 километров в секунду, причем извержения должны происходить на всей поверхности Солнца.
Солнечная корона, как полагают, связана с так называемым зодиакальным светом. Зодиакальным светом называется сияние, которое замечается иногда у нас после заката Солнца или перед восходом его. Оно имеет вид конуса, растянутого в направлении полосы зодиакальных созвездий и захватывающего в наших широтах около половины неба.
Непосредственно под короной лежит хромосфера.
Хромосфера — это огненная оболочка, имеющая в толщину 10—15 тысяч километров. Из нее вырываются громадные раскаленные массы, которые мы ради образного сравнения называем, огненными языками.
Рис. 50 Северное сияние.
13 состав хромосферы входят пары магния, железа и других металлов. Выступы, или протуберанцы, представляют собой огромные массы водорода и кальция, выбрасываемые со скоростью до 240 километров в секунду.
Извержения длятся иногда несколько часов,, даже дней; при этом огромные световые облака висят почти без движения над солнечной поверхностью, пока, наконец, не обрушатся на нее в виде огненного ливня. Как дать представение о колоссальной мощи явлений на Солнце? Если хромосфера — огненный океан, то необходимо прибавить, что этот океан жарче самого накаленного плавильного горна, а глубина его равняется ширине Атлантического океана. Если свирепствующие на его поверхности бури мы сравним с ураганами, то должны иметь в виду, что наши ураганы несутся со скоростью 150 километров в час, тогда как на Солнце они пролетают то же самое пространство в одну секунду. Что такое извержения наших вулканов по сравнению с солнечными? Везувий похоронил под своей лавой два города — Геркуланум и Помпею; но если бы солнечное извержение случилось у нас, то, ввиду того что оно
в несколько секунд достигает высоты сотни тысяч километров, оно залило бы всю Землю морем огня и мгновенно испепелило бы все живущее на ней. Если бы земной шар упал на Солнце, то он быстро растаял бы и обратился в пар, как маленькая снежинка.
Видеть солнечную корону и хромосферу мы можем только либо во время полных солнечных затмений, либо с помощью спектроскопа; та ослепительно яркая поверхность, которую мы видим простым глазом или в зрительную трубу, — это фотосфера; над ней расположена область, занятая хромосферой, о которой речь была выше.
Фотосфера и есть великий источник света и тепла, получаемого нами от гигантского светила.
В каком состоянии находится фотосфера? Она не тверда, не жидка, а газообразна и состоит из подвижных образований, которые имеют вид облаков, рассматриваемых с воздушного шара. Эти гранулы, или зерна, как раскаленные искры, величиной с наши Альпы, носятся в океане газа, из которого состоит весь солнечный шар.
Невольно напрашивается вопрос, каким образом поддерживаются солнечные теплота и свет, ежесекундно разбрасываемые в огромных количествах в мировое пространство. Если бы Солнце состояло из одного громадного горящего куска каменного угля, то его хватило бы только на 6 тысяч лет, и Солнце, значит, давным-давно погасло бы.
Жизнь лучезарного светила поддерживается еще другими источниками энергии, которых мы еще не знаем со всей определенностью; тем не менее не подлежит сомнению, что Солнцу все-таки суждено погаснуть, и тогда последние следы жизни на Земле исчезнут бесследно. Наступление этого момента нужно ожидать, во всяком случае, не раньше, как через много миллиардов лет.
Таково то светило, без благодетельных лучей которого наше существование было бы немыслимым. От его светящейся, волнующейся поверхности, обуреваемой вечным ураганом, исходят волнообразные колебания, несущие свет, тепло и жизнь во все миры нашей планетной системы.
Таковы наши теперешние сведения о физическом устройстве Солнца; дальнейшим исследованиям в этой области, принадлежащим к числу самых интересных в научном отношении, предстоит решить еще много весьма любопытных и важных проблем, относящихся к природе гигантского светила.
