Лекции о Солнце

Понятно, что правило работает не всегда – прежде всего тогда, когда мы сталкиваемся с такими фактами, где наш опыт уже не работает. Проблема заключается в том, что наперед неизвестно, можно ли для объяснения новых фактов использовать накопленный в других ситуациях опыт или нет. Но всегда имеет смысл попробовать это сделать и искать иные объяснения только тогда, когда окажется, что все известные объяснения противоречат другим фактам.

Попытки объяснить новые факты, касающиеся Солнца, в основном опирались на известный опыт. Время показало, что эти первые попытки оказались ошибочными. Применение (сознательное или несознательное) подхода, предложенного Оккамом, в данном случае не сработало: человечество столкнулось с фактами за пределами имеющегося опыта.

Любопытно, что почти за два века до наблюдений солнечных пятен Галилеем и его коллегами по цеху астрономов, о природе Солнца рассуждал кардинал Николай Кузанский (1401–1464) – широко образованный ученый, сын рыбака с берегов Мозеля. Николай Кузанский написал трактат De docta ignorantia («Об ученом невежестве»), который стал одним из заметных литературных памятников Раннего Возрождения. В этом трактате кардинал Кузанский рассуждает, помимо прочего, о Солнце:

«Для зрителя, находящегося на поверхности Солнца, незаметен тот блеск, который мы видим, так как центральное ядро Солнца похоже на Землю и помещено внутрь оболочки света и тепла, а в промежутке между ними заключена атмосфера воды, облаков и прозрачного воздуха… Так же и Земля должна казаться сияющей звездой для всех, кто находился бы по ту сторону огненного элемента».

Это замечательное рассуждение, конечно, было выполнено под влиянием древних представлений о существовании различных стихий – земли, воды, воздуха и огня. При этом сделана попытка «находить аналогии между небесными светилами и нашей ничтожной Землей», как писала Агнесса Кларк по поводу трактата кардинала. Согласно этому рассуждению, все светила оказываются одинаковыми и похожими на Землю. Они твердые и окружены воздушными атмосферами с облаками, на твердой поверхности может быть вода. Но снаружи все небесные тела окружены сияющими, ярко светящимися оболочками, и Земля со стороны должна выглядеть так же, как и Солнце!

В рамках такой модели специальный слой облаков должен спасать холодную поверхность твердого Солнца от жара внешней светоносной оболочки…

Рис. 10. Холодное Солнце по Гершелю. Внешний светоносный слой излучает наружу. Жителей Солнца спасает от потока света и тепла непрозрачный слой облаков

Такие представления, развитые в XV веке, опередили свое время. Позднее, в XVIII веке, эта точка зрения получила дальнейшее распространение – в частности, ее поддерживал и развивал великий английский астроном-наблюдатель, открыватель планеты Уран Уильям Гершель (1738–1822). По Гершелю, Солнце представляло собой холодный, темный твердый шар, поверхность которого «украшена горами и долинами, одета богатейшей растительностью и обильно снабжена живыми существами». Этот шар «прикрыт тяжелыми облаками от невыносимого зноя светоносной области, где ослепительный слой солнечных сполохов мощностью в несколько тысяч километров выделяет запасы света и тепла, дающие жизнь всему нашему миру».

«Этот взгляд на Солнце и его атмосферу, – писал далее Гершель, – уничтожает великую рознь между строением центрального светила и строением других больших тел Солнечной системы. Солнце, так истолкованное, является ничем другим, как планетой, громадной и сияющей, наибольшей среди остальных и даже, строго говоря, единственной планетой, так как остальные – просто его спутники. А полное сходство Солнца с планетами, выраженное в одинаковой прочности и твердости, одинаковой атмосфере, в веселом пейзаже поверхности, во вращении вокруг оси, в свойстве притягивать весомые тела – такое сходство ведет к заключению, что, по всей вероятности, Солнце, подобно всем остальным планетам, населено живыми существами, организмы которых, конечно, приспособлены к особенностям условий жизни на этом громадном шаре»[2].

Гершель в своей статье, опубликованной в 1795 году, приводил замечательные соображения против доводов, что жар светоносного слоя может опалить расположенную внизу темную поверхность: «На достаточно высоких вершинах гор… мы всегда находим участки, покрытые льдом и снегом. Теперь, если сами солнечные лучи передали все тепло, которое мы находим на этом небесном теле, они должны быть самыми горячими там, где их ход меньше всего прерывается. Опять же, наши аэронавты подтверждают, что в верхних слоях атмосферы холодно…»

Гершель полагал, что нижние слои атмосферы и темная твердая поверхность Солнца не способны подвергаться какому-либо особому воздействию лучей светоносного слоя.

Воистину, это была красивая идея, оказавшаяся абсолютно неверной. Она основывалась на стремлении «не вводить новые сущности» и объяснить все небесные тела одинаковым образом, знакомым на примере Земли. Наглядны здесь и попытки привлечь для объяснения солнечных явлений результаты наблюдений процессов и явлений на Земле (использование имеющегося опыта). Впрочем, для этой идеи все-таки понадобилась некая новая сущность: пришлось декларировать существование таинственного яркого светоносного слоя, охватывающего небесные тела над слоем непроницаемых облаков.

Заметим попутно, что идея кардинала Кузанского в приложении к Земле разбивается самим фактом возможности созерцать ясное звездное небо с поверхности нашей планеты: где же тогда охватывающий Землю светоносный слой? Или он анизотропен – излучает почему-то только вверх, а для нас, смотрящих снизу, прозрачен?

Второй удар по этой теории могли бы нанести наблюдения Луны: никакого светоносного слоя на Луне не видно, и еще Аристотель убедительно показал, что свечение Луны в небе полностью объясняется освещением ее Солнцем… Теоретики прошлого (впрочем, настоящего тоже!) иногда не видят очевидных фактов, опровергающих их концепции, и обсуждают только факты, говорящие в их пользу…

Но были и факты, которые интерпретировались в рамках концепции «холодного» Солнца. Речь идет об открытии солнечных пятен и факелов! Пятна на Солнце смотрелись черными, как уголь, на фоне ослепительно сверкающей поверхности Солнца. Как пытались современники Галилея объяснить эти новые для человечества явления?

Первую версию, объясняющую факт существования солнечных пятен через множество малых планет, проплывающих перед взглядом наблюдателя на фоне солнечного диска, мы уже упоминали. Автором этой версии был Христофор Шейнер, который высказал ее под контролем католических священников. Позднее эту же гипотезу высказывал Уильям Гаскойн – изобретатель микрометра. Но приверженцев этой версии было мало, особенно после убедительных контрдоводов Галилея.

Что думал сам Галилей о наблюдавшихся им солнечных пятнах? Он полагал, что пятна – это некие облака, плавающие в яркой атмосфере Солнца:

«На лике Солнца благодаря телескопу видны возникновение и распад плотных и темных материй, по внешности очень похожих на облака вокруг Земли, и многие из них столь обширны, что значительно превосходят не только поперечник Средиземного моря, но всю Африку и даже всю Азию», – произносит персонаж по имени Сальвиати в книге Галилея «Диалог о двух главнейших системах мира – птолемеевой и коперниковой». (Сальвиати в книге – это alter ego, второе «я» самого Галилея.)

Астроном и врач Симон Мариус выдвинул предположение, что пятна на Солнце – это шлак, плавающий на поверхности светила. В 1618 году эта точка зрения, как казалось, нашла дополнительные подтверждения. На небе тогда наблюдались три яркие кометы, а пятен на Солнце не было видно вообще (настал минимум солнечной активности, как мы говорим сегодня). На основании этих наблюдений появилась следующая версия: пятна – это пепел, продукт горения солнечного пламени. Теперь этот пепел оказался выброшенным в космическое пространство (он-то и наблюдался в виде комет!), а Солнце разгорелось с новой силой, как свеча, с которой сняли нагар.

2

Цитируется по уже упомянутой книге Агнессы Кларк «Общедоступная история астрономии в XIX столетии» в переводе товарища (заместителя) председателя Русского астрономического общества В. В. Серафимова, изданной в Одессе в 1913 году.