Очерки о Вселенной - Борис Александрович Воронцов-Вельяминов

Солнечные газы охвачены непрерывной и мощной циркуляцией, законы которой для нас все еще гораздо «темнее», чем сами пятна.

Покрывала Солнца

Хотя фотосфера сама состоит из разреженных газов, она окружена атмосферой, еще более разреженной. Быть может, лучше сказать, что Солнце окружено несколькими покрывалами или оболочками, как бы вложенными одна в другую, так что солнечная атмосфера состоит из нескольких слоев. Атмосфера Солнца, более разреженная, чем фотосфера, почти совершенно прозрачна. Через нее, как через чистое стекло, мы видим фотосферу, а ее самое не видим, так же как стекло. Атмосфера Солнца нагрета до нескольких тысяч градусов и потому испускает свет.

Сравнительно тонкий и разреженный слой атмосферы испускает не непрерывный спектр, а яркие линии, но их свет так слаб, что на светлом фоне неба вблизи края Солнца атмосфера не видна. Небо, освещенное Солнцем вблизи его края, ярче, чем атмосфера Солнца. Там же, где сквозь атмосферу видна фотосфера, свет последней поглощается по уже известным нам причинам в длинах волн, которые атмосфера испускает.

Поглощение атмосферой Солнца света в определенных длинах волн и производит появление в непрерывном спектре фотосферы темных, фраунгоферовых линий.

Но если атмосфера Солнца, проектирующаяся на его диск, прозрачна, а у его края невидима из-за яркого света неба, то можем ли мы узнать ее строение?

Рис. 124. Строение Солнца

Да, можем. Нам помогают в этом полные солнечные затмения. Когда Луна закрывает собой ослепительно яркий диск Солнца, то небо около Солнца, уже не освещаемое его прямыми лучами, темнеет. Тогда на потемневшем фоне неба из-за края Луны становится видна солнечная атмосфера, как яркое кольцо, окаймляющее темный круг Луны. Стоит выглянуть из-за Луны крошечному кусочку яркой фотосферы, как небо тотчас же опять светлеет, и атмосфера

Солнца снова делается невидимой. Атмосферу Солнца во время полного затмейия можно наблюдать всего лишь несколько минут, не больше. К тому же полные затмения Солнца, видимые в таких местностях, куда удобно снарядить экспедиции, бывают редко, так что в общей сложности таким путем солнечную атмосферу мы видели только около одного-двух часов, — и это с тех пор, как наука ею впервые заинтересовалась!

Солнечной атмосферой обычно называют слой газов, более разреженных, чем газы фотосферы, и убывающий в плотности с удалением от нее. Этот слой изменяющейся толщины во время полных затмений «высовывается» из-за темного края Луны либо в виде красноватого кольца, либо в виде серпа, в зависимости от обстоятельств и фазы затмения. За розовый цвет эту оболочку Солнца назвали хромосферой, а розовый цвет ей придает излучение водорода, которого в хромосфере всего больше. Спектр хромосферы состоит из ярких линий на темном фоне. Нижние ее части содержат все те газы, которые своим поглощением в более плотных наружных слоях Солнца вызывают появление в его спектре темных линий. Спектр нижних частей хромосферы, состоящий из множества ярких линий, виден очень недолго, обычно 2–3 секунды, и был назван спектром вспышки: его линии вспыхивают почти на мгновение. Линии разных химических элементов, составляющих хромосферу, наблюдаются до разной высоты. Выше всего наблюдаются линии ионизованного кальция — до 14 000 км, хотя он и тяжелее, чем водород.

Видимая граница хромосферы, различная для разных газов, кроме того, все время колеблется, так как она, по-видимому, не является неподвижным, спокойным напластованием слоев газа. Она образуется, скорее, за счет выбросов газов вверх в форме бесчисленных струй или фонтанов, вздымающихся из обращающего слоя или даже из фотосферы. Представьте себе бесчисленное множество мелких фонтанчиков, струи которых сливаются в сплошную водяную стену, — вот будет примерная модель хромосферы. Хромосфера, другими словами, является не статическим, а динамическим образованием.

Во всяком случае, наличие мощных вертикальных движений газа в хромосфере и из нее и даже взрыво-подобные выбросы газа наблюдаются нами непрестанно.

Высочайшие в мире фонтаны

Во время полных затмений Солнца даже невооруженным глазом видны выходящие из атмосферы гигантские фонтаны раскаленного газа, называемые протуберанцами. Впервые в истории такой протуберанец был отмечен в Древней Руси в 1185 г., но физическая природа протуберанцев была выяснена лишь многими веками позднее. Выброс газов происходит со скоростями, доходящими до нескольких сотен километров в секунду, но, как ни огромны эти скорости, они, как правило, недостаточны для отрыва протуберанцев от Солнца. На солнечной поверхности критическая скорость, при которой тело может уже преодолеть солнечное тяготение и улететь в бесконечность, составляет 617 км/сек. Газы протуберанцев, быстро вздымающиеся вверх, растягиваются в обширные облака, и рассеиваясь, снова оседают вниз. Высота выброса протуберанцев колоссальна. Например, в 1928 г. наблюдали протуберанец, достигший высоты 900 000 км, т. е. 1,3 солнечного радиуса. Это в 2 1/2 раза больше расстояния от Луны до Земли. В 1946 г. наблюдался протуберанец еще вдвое более высокий. При огромной скорости извержения изменения в протуберанцах происходят очень быстро, буквально на наших глазах.

Кроме таких протуберанцев, называемых изверженными, или эруптивными, и состоящими почти из всех газов, входящих в состав хромосферы, на краю Солнца видны еще спокойные протуберанцы. Они имеют вид огромных облаков, плавающих над хромосферой и соединяющихся с ней отдельными колоннами или отростками; они излучают линии водорода, ионизованного кальция и гелия. Длина их доходит иногда до 600 000 км — это в 50 раз больше диаметра Земли, а между тем такой протуберанец» — сравнительно лишь небольшой, временный придаток солнечной атмосферы.

Средний протуберанец плавает на такой высоте над поверхностью хромосферы, что по ней под протуберанцем свободно мог бы катиться земной шар. При средней толщине, равной диаметру Земли, при длине 20 000 км и высоте 50 000 км протуберанец имеет объем в 100 раз больше объема Земли, но так как он состоит из разреженных газов, то его масса равна всего лишь 1018 г, или массе куба воды с длиной стороны в 15 км, т. е. все же больше массы мелких астероидов.

Рис. 125. Фотографии, показывающие изменение вида протуберанца

Число протуберанцев на Солнце меняется ото дня ко дню, но в среднем оно растет и убывает вместе с размером площади, занятой солнечными пятнами. Кроме того, изверженные протуберанцы зарождаются вблизи солнечных пятен, тогда как спокойные протуберанцы встречаются в любых местах солнечной поверхности.

Протуберанцы видны «в профиль» на краю Солнца во время полных затмений, но их можно видеть и «сверху» в проекции на солнечный диск. Имея, как и хромосфера, температуру около 10000°, они поглощают свет фотосферы в длинах волн, соответствующих поглощательной способности атомов, из