Вселенная полна загадок - Зигель Феликс Юрьевич (читаемые книги читать онлайн бесплатно полные .txt) 📗
Причиной столь сильных для мира атома разрушений может быть только исключительно высокая температура— около миллиона градусов! Как это ни странно, но и другие факты приводят к тому же неожиданному выводу: солнечная корона «раскалена» до температуры 1 миллион градусов!
Слово «раскалена» мы не случайно поставили в кавычки. Термин «температура» употребляется учеными в различном смысле. В житейской практике мы имеем дело с температурой как мерой энергии движения молекул тела. Такая температура тесно связана с физиологическим ощущением тепла.
Что же касается сверхвысокой температуры солнечной короны, то в данном случае под температурой астрофизики понимают нечто иное. В солнечной короне нет молекул. Да и атомы там сильно ионизированы, то есть разрушены, и недосчитывают порой многих полагающихся им электронов. Степень ионизации атомов характеризуется так называемой ионизационной температурой, а мера энергии движения электронов солнечной короны— электронной температурой. Когда говорят о «раскаленности» короны, то имеют в виду именно эти температуры.
Мы привыкли к тому, что раскаленное тело внутри горячее, чем снаружи. На Солнце все наоборот. Самая внешняя его оболочка несравненно горячее фотосферы и лишь немногим уступает температуре солнечных недр. Все это тем более удивительно, что в области солнечной короны постоянно движутся протуберанцы, температура которых не превышает 15 тысяч градусов! Такое «сосуществование» еще более странно, чем сохранение льда в раскаленной доменной печи!
Свет внутренней короны вызван не только светящимися газами, но и хаотически движущимися с колоссальными скоростями свободными электронами. Сами электроны, конечно, не светятся, но зато они сильно рассеивают падающий на них солнечный свет. Серебристость света короны и ее лучей вызвана именно свободными электронами.
С высоты над поверхностью Солнца в 0,3 его радиуса начинается внешняя корона. Она состоит из множества мельчайших твердых частичек, рассеивающих солнечные лучи. По своей природе они неотличимы от частиц знакомого нам зодиакального света. Строго говоря, внешняя корона не является частью Солнца. Это скорее ореол солнечного света, образованный на частицах той мельчайшей космической пыли, которая, по-видимому, обволакивает всю планетную систему. Он немного напоминает ореол, возникающий вокруг уличных фонарей в густом тумане.
Главная загадка короны — ее необычайно высокая температура — пока не нашла общепризнанного объяснения.
Вероятно, прав московский астроном профессор И. С. Шкловский, который считает, что разогрев короны вызван электрическими силами, возникающими при изменении магнитных полей на Солнце. Общеизвестно, что электрический ток способен нагреть проводник до очень высокой температуры. Весьма возможно, что солнечная корона в некоторой степени похожа на проводник, разогреваемый электрическими токами.
Как показали недавние исследования американских астрономов, хромосферные вспышки оказывают существенное влияние на процессы, происходящие в солнечной короне. По-видимому, вспышки сильно подогревают корону и увеличивают внутри нее количество свободных электронов.
В целом же можно считать, что Солнце остается непонятным. Природа главных, основных явлений, наблюдаемых на Солнце, как, например, пятен или протуберанцев, далеко еще не разгадана. Не случайно поэтому на изучение Солнца брошены сейчас основные силы огромной армии астрономов. Оно и понятно: жизнь на Земле тесно связана с Солнцем, с процессами, на нем происходящими. Изучение главного для нас небесного тела имеет не только теоретическое, но и большое практическое значение.
ПОЧЕМУ СВЕТЯТ ЗВЕЗДЫ
Удивительные процессы, происходящие на Солнце, имеют своим источником его внутреннюю энергию. То же можно сказать и о других солнцах — далеких звездах. Тихое, ласкающее наш взор сияние звезд и ослепительный блеск Солнца имеют одну природу, одно происхождение.
Людям, далеким от современной астрономии, может показаться, что свечение звезд, в том числе и Солнца, объясняется просто. Все эти космические тела необычайно сильно раскалены — неудивительно поэтому, что они испускают мощные потоки света.
Простота такого объяснения только кажущаяся. Оно оставляет невыясненным главное: что именно заставляет звезды быть самыми горячими из всех небесных тел и почему температура их, как правило, остается практически неизменной в течение колоссальных промежутков времени.
В поисках ответа на эти вопросы были высказаны различные предположения. Попытались сначала допустить, что свечение Солнца вызвано его горением. Этим общеизвестным словом называют процесс соединения молекул горящего вещества с молекулами кислорода, в результате чего выделяется тепло и образуются более сложные молекулы.
Легко понять, что гореть Солнце не может. Во-первых, в окружающем Солнце безвоздушном пространстве нет кислорода. Во-вторых, при температурах, существующих на Солнце, молекулярные соединения не образуются, как при горении, а, наоборот, разлагаются на атомы. Наконец, в-третьих, если бы Солнце состояло целиком из самого лучшего угля, то и в таком случае оно полностью бы «сгорело» за несколько тысяч лет. Между тем возраст Земли измеряется несколькими миллиардами лет и, как доказывают факты, в течение всего этого времени Солнце светило почти так же, как и теперь. Значит, продолжительность жизни Солнца и звезд, то есть, иначе говоря, продолжительность их свечения, измеряется десятками, а может быть, и сотнями миллиардов лет.
Одно время думали, что Солнце непрерывно подогревается падающими на его поверхность метеоритами. Подсчеты показали, что в этом случае нагретыми были бы только поверхностные слои Солнца, а его недра остались бы холодными. Да и энергии выделялось бы несравненно меньше, чем наблюдается. К тому же падающие на Солнце метеориты быстро увеличивали бы его массу, что, однако, не замечается.
Пришлось отбросить и гипотезу сжатия Солнца. Ее сторонники утверждали, что газовый шар, называемый Солнцем, непрерывно сжимается, а при сжатии газы разогреваются. Но, как показывают расчеты, тепла, выделяемого при сжатии, не хватит для того, чтобы объяснить продолжительность жизни Солнца и звезд. Если бы Солнце даже первоначально было бесконечно большим, то, выделяя наблюдаемую энергию, оно должно было сжаться до современного состояния всего за двенадцать миллионов лет. Признать Солнце таким молодым — значит не считаться с фактами.
Правда, как выяснилось в последнее время, на некоторых этапах развития звезды сжатие может играть роль основного источника энергии. Именно таким способом, по-видимому, поддерживают свою жизнь очень молодые и очень старые звезды.
В конце прошлого века была открыта радиоактивность. Выяснилось, что при радиоактивном распаде урана, радия и других веществ выделяется значительное количество энергии. Впервые человечество познакомилось с мощью атомной энергии и естественно, что некоторые астрофизики попытались объяснить загадку свечения Солнца и звезд радиоактивными процессами.
Атомы урана и радия распадаются крайне медленно.
Для распада половины данного количества атомов урана требуется четыре с половиной миллиарда лет, а для радия — тысяча пятьсот девяносто лет. Поэтому, распадаясь, уран и радий в единицу времени выделяют очень мало энергии. Если бы Солнце целиком состояло из урана, то и в таком случае «урановое» солнце светило бы гораздо слабее настоящего.
Есть радиоактивные элементы, распадающиеся очень быстро — за сутки, часы или даже минуты. Но эти элементы не годятся в качестве источников энергии Солнца и звезд по другим причинам: они не объясняют необычайную продолжительность жизни космических тел.
Но все-таки «радиоактивная» гипотеза принесла пользу науке. Она убедила астрофизиков в том, что причиной свечения Солнца и звезд может быть только атомная энергия.
Недра Солнца скрыты от наших глаз. Несмотря на это, можно высказать некоторые совершенно достоверные утверждения о состоянии солнечных недр.
