П. Я. ДАВИДОВИЧ.
Изучение Солнца сделало огромные успехи в течение последних 15—20 лет. Если в 19 столетии наши познания о Солнце носили преимущественно описательный характер, то теперь, благодаря введению новых методов исследования и новых остроумных приборов, стало возможным проникнуть в физическую сторону явлений, наблюдаемых на Солнце.
В настоящее время определенно установлено, что Солнце представляет собой газообразное тело, газовый раскаленный шар, в котором все переходы постепенны и плотность прогрессивно уменьшается от центра к периферии. Самый глубокий слой, доступный нашему наблюдению, это — ослепительно блестящая зернистая фотосфера, ограничивающая Солнце в виде шара c поперечником в 1.400.000 километров. Фотосфера оказывается ареной, где разыгрываются явления солнечных пятен; последние, по современным данным, нужно рассматривать, как такие области, в которых происходит циркуляция газов в вертикальном направлении. В наиболее глубоких частях пятна, доступных нашему наблюдению, — в фотосфере и в следующем за нею т. наз. обращающем слое, вещество растекается из пятна и поднимается в солнечной атмосфере вверх; при этом истечение замедляется и, начиная с некоторой высоты, в хромосфере (она окутывает Солнце поверх первых двух слоев) вещество уже устремляется к пятну. При поднятии паров они быстро охлаждаются, и эти сравнительно остывшие и темные массы мы и наблюдаем в виде пятен на Солнце.
Благодаря замечательным исследованиям в знаменитой обсерватории на горе Вильсон (Калифорния) мы узнали, что солнечные пятна являются аренами деятельности мощных магнитных сил, которые в несколько тысяч раз превышают силу магнетизма Земли. Весь солнечный шар в целом также обладает магнитными свойствами, которые, нужно заметить, похожи на магнетизм земного шара; именно, так же, как и у Земли, северный магнитный полюс Солнца находится около северного географического или, лучше сказать — гелиографического (Гелиос по греч. — Солнце) полюса, а южный — соответственно около южного полюса.
Каковы причины, вызывающие упомянутые выше движения газов в солнечных пятнах, мы достоверно пока не знаем. Также остается пока невыясненной причина периодичности пятен, а вместе с ними и всей 11-ти летней периодической деятельности Солнца. Возможно, что эта периодичность имеет свою причину в том, что Солнце вращается около его оси. Как известно, вращение Солнца происходит зонами (поясами), с различными скоростями в разных его широтах, и это вызывает трение соседних зон и род явлений, которые могут вызывать периодические пульсации в пятнообразовательной и иной деятельности Солнца.
Солнечная корона.
К фотосфере прилегает, окутывая ее, т. наз. обращающий слой, состоящий из паров более холодных, чем фотосфера, и потому поглощающий часть света форосферы. Обращающий слой охватывает беспрестанно волнующаяся, малинового цвета, оболочка, состоящая преимущественно из кальция и водорода и называемая хромосферой, которую постоянно пронизывают огромные взрывы, т. наз. протуберанцы.
А дальше простирается обширное нежное, матовое сияние солнечной короны, жемчужный блеск которой так слаб, что мы ее можем наблюдать лишь во время полных солнечных затмений, когда темный шар Луны закрывает ослепительный лик Солнца. Хромосферой, собственно говоря, кончаются готовые оболочки самого Солнца, солнечную же корону нельзя, по причинам которые мы здесь рассматривать не можем, считать его атмосферой в общепринятом смысле этого слова; скорее нужно предположить, что корона состоит из отдельных мельчайших частиц, которые, однако, не падают на Солнце, несмотря на его притяжение, вследствие того, что на них действует световое давление1) солнечных лучей, отталкивающее их от Солнца и тем уравновешивающее силу его притяжения. Плотность короны ничтожна.
Протуберанцы (сняты во время последнего затмения).
Важный вопрос о химической природе Солнца, получил недавно (1921 г.) новое интересное освещение; этим мы обязаны проф. Мег Саха (Megh Saha). Дело в том, что из 92 известных нам на Земле химических элементов, на Солнце найдено, по его спектру2), всего 32 элемента. Возникает вопрос, действительно ли на Солнце отсутствуют остающиеся 60 элементов. Благодаря работам М. Саха и некоторых других ученых мы узнали, что тот или иной химический элемент может быть обнаружен при помощи спектрального анализа лишь при совершенно опреленных физических условиях, в которых возбуждается свечение (и — спектр) этого вещества, и эти необходимые условия различны для разных химических элементов. И вот, поскольку мы теперь знакомы с физическими условиями господствующими в газовых оболочках Солнца, эти условия таковы, что если пока не относительно всех, то по крайней мере уже некоторых элементов, которые нам не удается обнаружить в спектре Солнца, мы с уверенностью можем сказать, что эти элементы благополучно могут, инкогнито для нас, находиться на Солнце, ибо условия господствующие во внешних слоях Солнца, неблагоприятны для возбуждения доступного нам спектра этих элементов. К таким элементам относятся, редкие металлы Рубидий и Цезий.
Чрезвычайно большой интерес представляет вопрос об излучении и температуре Солнца. Было время, когда о температуре Солнца можно было лишь строить догадки, но в наше время измерение его радиации (излучения) и определение его температуры построено на прочном физическом базисе.
К проблеме, интересующей нас, можно подойти с разных отправных точек. Можно поставить вопрос о том, каково то количество тепла, которое посылается Солнцем в пространство в течении определенного промежутка времени.
Это приводит нас к определению, так называемой солнечной постоянной; под последней подразумевают то количество тепла, которое в течении одной минуты получает один квадратный сантиметр поверхности Земли, при вертикальном падении солнечных лучей, и при том, если бы Земля была лишена ее атмосферы. Обычно, солнечную постоянную выражают в калориях, при чем как известно из физики, калорией, (малой) называется то количество тепла, которое нужно затратить, чтобы 1 грамм воды нагреть на 1 градус Цельсия. Точное определение солнечной постоянной очень затрудняются тем, что непосредственные измерения тепла посылаемого Солнцем необходимо затем освобождать от того ослабления (поглощения), которое они перетерпевают при пронизывании атмосферы Земли. Наиболее тщательные и современные работы Аббота (Abbot) и его сотрудников (в Америке), дают для солнечной постоянной число 1,94, или округляя 2 калории. Отсюда можно подсчитать, что того количества тепла, которое посылает нам Солнце в течении одного года, достаточно, чтобы растопить слой льда в 40 метров толщиной, если бы он сплошной оболочкой покрывал Землю. Изумление овладевает нами, перед этим процессом передачи в природе энергии на расстояние, когда Солнце с коллосального расстояния в 150 миллионов километров, отделяющих его от Земли, посылает нам энергию в количестве не более и не менее как 250 биллионов лошадинных сил. И нужно сказать, что это лишь ничтожная часть всего потока энергии, расточаемой Солнцем по всем направлениям в мировое пространство, которую нужно оценить не менее, чем в 580.000 триллионов лошадинных сил3).
Раз известна солнечная постоянная, то дальше уже легко определить температуру Солнца, для чего нужно воспользоваться физическим законом Стефана (Stefan), который связывает полное излучение тела с его температурой.
Другой способ определения температуры Солнца дает нам закон Вина (Wien), по которому произведение из температуры тела на длину световой волны наиболее ярких лучей в спектре этого тела, есть величина постоянная. Эта постоянная в законе Вина определяется опытным путем в лабораториях.
Если измерять в спектре Солнца интенсивность (яркость) лучей с разной длиной волны, т. е. — разного цвета, то можно определить, какие именно лучи являются наиболее интенсивными в его спектре, и тогда легко можно вычислить при помощи закона Вина температуру Солнца.
Наконец, можно измерить интенсивность лучей в нескольких или двух каких-нибудь местах спектра, и тогда также можно будет вычислить температуру Солнца, применяя на этот раз физический закон Планка (Planck), который связывает температуру светящегося раскаленного тела с интенсивностью (яркостью) лучей какой-нибудь определенной длины волны (т. е. определенного цвета).
Изменение формы солнечного пятна в течении 4 дней.
Эти различные способы дают весьма согласные выводы касательно температуры Солнца, которую мы можем принять равной 6.000 градусов. Разумеется, это не есть температура Солнца в целом, а лишь температура определенного слоя, того именно, который испускает большую часть солнечного излучения — т. наз. фотосферы. Но так как над фотосферой лежит, как мы знаем, слой более холодных газов, поглощающих свет (т. наз. обращающий слой и хромосфера), то температура фотосферы должна быть на самом деле несколько выше. Учитывая упомянутое поглощение, мы получаем для температуры собственно фотосферы 6.500°.
Более глубокие слои Солнца, лежащие под фотосферой, обладают значительно более высокими температурами, а в самом центре Солнца температура должна достать по новейшим (1922 г.) теоретическим рассчетам проф. Эддигтона (Eddington) 18 миллионов градусов.
Солнечная обсерватория на горе Вильсон
(Калифорния).
Возвращаясь к солнечной постоянной, мы отметим, что многолетние ее определения проливают свет на важный вопрос о том, изменяется-ли сила солнечного излучения. Тщательные исследования этого рода, производившиеся долгое время Абботом и его сотрудниками, привели его не так давно к заключению, что сила солнечного излучения, величина солнечной постоянной, периодически изменяется на целых 4%, следуя известной одиннадцатилетней периодической деятельности Солнца. Однако этот важный результат находится в противоречии с тем, который несколько лет тому назад получил независимо и из наблюдений другого рода Гутник (Guthnick) в Германии. Таким образом вопрос о постоянстве солнечной радиации опять остается открытым.
1) Свет, как показал теоретически Максвель (Maxwell), и опытным путем доказал впервые П. Н. Лебедев, оказывает давление на тела, находящиеся на пути лучей: понятно, это давление весьма мало.
2) Спектором, как известно из физики, называется радужная, цветная полоска, на которую разлагается луч белого света (белый свет — сложный), если его пропустить через призму (скажем, — стеклянную). Спектр Солнца пересечен множеством темных тонких линий, которыми и пользуются, опираясь на лабораторные исследования спектров, для определения химической природы Солнца так, как это делается при спектральном анализе света (см. элем. физику).
3) На странице журнала здесь рукописная пометка: 580 квадрильонов (примечание составителя).
