Чтение онлайн

Пятна кажутся темными лишь по контрасту с окружающей их ослепительно яркой фотосферой. На самом деле температура пятен всего на 1500 градусов ниже температуры фотосферы. Поэтому, если бы их можно было поместить на небе отдельно, вне Солнца, они казались бы почти такими же яркими, как и Солнце.

Солнечное пятно, окруженное факелами.

Поперечники больших пятен нередко превышают диаметр Земли. Пятна, видимые невооруженным глазом, имеют в поперечнике более 40 тысяч километров, а были случаи, когда на Солнце появлялись пятна с поперечником 200 тысяч километров.

Удивительно, что эти колоссальные по земным масштабам образования непрерывно изменяются. Пятна меняют свою форму, размеры, интенсивность. Они несколько смещаются по солнечной поверхности и, конечно, вместе со всей фотосферой участвуют во вращении Солнца вокруг его оси.

Так как Солнце состоит из газов, его экваториальные слои движутся быстрее умеренных и полярных. В среднем период оборота Солнца вокруг оси равен двадцати семи суткам. Бывали случаи, когда отдельные пятна сохранялись в течение нескольких оборотов Солнца. Обычно же продолжительность их жизни исчисляется сутками и реже — неделями. Но на смену исчезнувшим пятнам появляются новые в других местах солнечного диска.

Пятна возникают из маленьких темных пор. С каждым днем они растут, обзаводятся полутенью, нередко делятся на части. Иногда можно наблюдать, как несколько ядер разделившегося пятна охвачено общей полутенью.

Как правило, пятна возникают и располагаются на Солнце группами. В движении группы пятен, обусловленном вращением Солнца, часто «предводительствует» наиболее крупное пятно.

Было время, когда пятна считали теми местами Солнца, где последнее начинает покрываться твердой корой. Наивность этих взглядов очевидна.

Более правдоподобной выглядела другая гипотеза. В ней солнечные пятна считались исполинскими вихрями раскаленных газов. Казалось, что в вечно бушующем океане раскаленных газов, которым представляется нашему сознанию фотосфера, образование таких смерчей — вполне естественное явление. В воронке вихря газы поднимаются наружу и, расширяясь при этом, должны охлаждаться, поэтому они и кажутся темными. Тень пятна — это воронка вихря, а полутень — его края.

К сожалению, нарисованная картина далека от действительности, хотя она и подкупает своей простотой. Неоспоримые факты не позволяют считать солнечные пятна простыми вихрями, подобными земным смерчам. Природа их гораздо сложнее.

Если бы охлаждение газов в пятнах вызывалось их расширением, то в этом случае постоянство температуры пятен имело бы причиной конвекцию. Однако детальные исследования солнечных пятен показали, что по своим оптическим свойствам они во всем сходны с остальной фотосферой. Иначе говоря, газы солнечных пятен находятся не в конвективном, а в лучистом равновесии. Значит, постоянство температуры пятен вызвано не расширением заключенных в них газов.

Газовый «вихрь» вокруг солнечных пятен.

С другой стороны, еще в 1909 году астроном Эвершед обнаружил, что движение газов в солнечных пятнах весьма своеобразно: в нижних слоях газы вытекают из пятна, а в верхних слоях, наоборот, втекают в пятно. Скорость этих движений близка к нескольким километрам в секунду.

Таковы факты, с которыми должна считаться любая теория солнечных пятен.

Сторонники вихрей иногда ссылаются на то, что в окрестностях солнечных пятен газы располагаются по спиралеобразным кривым, напоминающим как бы застывший вихрь (см. рисунок). Заметим, что подобные снимки пятен сделаны с помощью спектрогелиографа — инструмента, позволяющего снимать Солнце в определенных лучах. Поэтому застывшие вихри образуют только те газы (например, водород), которые излучают именно эти лучи.

Еще в 1908 году обнаружилось, что солнечные пятна обладают магнитными свойствами, или, как говорят, магнитным полем. Казалось, что этот факт подтверждает теорию вихрей. Ведь при той высокой температуре, которая господствует в фотосфере, атомы газов лишаются части своих электронов. Увлекаемые газовым вихрем, электроны движутся кругообразно, а при этом, как известно, должно возникнуть магнитное поле.

Такое объяснение, однако, не выдерживает критики. Допустим, что в газовом вихре, порождающем пятно, образовались свободные, покинувшие атомы электроны. Но ведь в той же массе газа должны остаться и лишенные электронов атомы, электрический заряд которых в точности скомпенсирует заряд свободных электронов. Ясно, что газовое облако в целом останется электрически нейтральным и образовать магнитное поле не сможет.

Что же касается вихреобразного расположения некоторых газовых волокон вокруг солнечных пятен, то эта картина вызвана действием магнитных сил. Газы располагаются подобно железным опилкам в магнитном поле, и вихреобразного движения здесь не наблюдается.

Добавим к этому, что и всякие другие гипотезы, объясняющие магнитное поле пятен движущимся избытком электрических зарядов, несостоятельны. Оказывается, солнечные газы пропускают электрический ток не хуже металлов, и если бы даже возник где-нибудь в фотосфере какой-нибудь избыточный электрический заряд, то отличная проводимость фотосферы заставила бы его быстро рассосаться. Почему солнечные пятна обладают свойствами магнитов, пока неизвестно.

Если дело ограничивалось бы только перечисленными фактами, это еще было бы неплохо. Но пятна (и не только они!), как бы издеваясь над астрономами, задают такие загадки, что неясно даже, с какой стороны подойти к их решению.

Вот, например, одна из главных загадок Солнца — необъясненный пока удивительный ритм его жизни. Он выражается в том, что ряд явлений на Солнце изменяется с периодичностью около одиннадцати лет. К числу таких явлений относятся солнечные пятна.

Через каждые одиннадцать лет число пятен на Солнце достигает максимума, ближайший из которых приходился на 1958 год. В такие годы пятна на Солнце наблюдаются ежедневно. Они покрывают значительную долю солнечного диска и достигают иногда исключительных размеров. Затем в течение последующих пяти с половиной лет пятнообразовательная деятельность Солнца начинает спадать. В годы минимума нередки дни, когда на Солнце вовсе не видно пятен. Пройдет еще пять с половиной лет, и число пятен станет наибольшим.

Любопытно, что в начале каждого нового цикла (после очередного минимума) пятна появляются главным образом в околополярных и умеренных областях, затем с каждым годом они постепенно начинают как бы сползать к экватору. В конце цикла экваториальный пояс Солнца усеян немногочисленными пятнами, а в это время в его «высокоширотных областях» появляются пятна нового цикла. Перемещение пятен происходит всегда в одном направлении — от полюсов Солнца к его экватору.

Не менее странен другой факт. Представьте себе, что в северном полушарии Солнца наблюдается группа из двух пятен. Оказывается, что если головное из них (по направлению вращения Солнца) имеет магнитное поле северной полярности (N), то следующее за ним пятно будет похоже по магнитным свойствам на южный полюс магнита (S). Иначе говоря, такая пара пятен ведет себя, как концы прямолинейного магнита.

Если в северном полушарии имеются другие подобные пары пятен, то расположение магнитных полюсов у всех них будет одинаковым: головное пятно проявляет себя, как северный магнитный полюс, а последующее пятно имеет противоположную южную полярность.

В это время в другом полушарии Солнца наблюдается противоположная картина: ведущие пятна имеют южную полярность, ведомые — северную. В конце одного цикла солнечной деятельности и при переходе к следующему полярность пятен как по команде резко изменяется на противоположную. Теперь в северном полушарии Солнца ведущие пятна будут иметь южную полярность, а в южном полушарии — наоборот.