Страница 10 из 11
Тщательное изучение явлений позволяет выяснять не только настоящее, но и прошлое небесных тел солнечной системы. Например, становится всё более ясным, что кометы — это продукты мощных выбросов, типа вулканических извержений, происходивших и происходящих на поверхности некоторых планет и их спутников. По-видимому, такова же природа кольца Сатурна.
Ближайшая звезда — Солнце
Почти все процессы, происходящие на Земле, — физические, химические и биологические — связаны с энергией, которую даёт Земле Солнце.
Без солнечных лучей не могут существовать растения. Сжигая каменный уголь — окаменелые древние растения, — мы освобождаем накопленную солнечную энергию и заставляем её служить человеку. Используя силу воды и ветра, мы опять-таки пользуемся энергией солнечного излучения. Круговорот воды и воздуха на нашей планете происходит под влиянием солнечного тепла. Без Солнца была бы невозможна жизнь на Земле.
Что же представляет собой Солнце?
Солнце — это раскалённый газовый шар диаметром около 1 391 000 км. Оно является одной из многих миллиардов звёзд, входящих в грандиозное звёздное скопление — Галактику. Его объём в 1 306 000 раз превышает объём Земли. Масса вещества, образующего Солнце, более чем в 330 000 раз больше массы Земли и в 750 раз больше общей массы всех планет солнечной системы.
Температура на поверхности Солнца достигает 6000°, а в его недрах температура исчисляется десятками миллионов градусов. Количество света и тепла, идущего от Солнца, колоссально. За секунду Солнце излучает энергию, равную 0,3 миллиарда триллионов киловатт. Земля получает лишь одну двухмиллиардную часть этой энергии, но и это число велико — 150 000 миллиардов киловатт. Только одна тысячная доля от этого количества энергии используется для жизни растений, животных и нужд человека. Остальная часть уходит неиспользованной обратно в межпланетное пространство. Нужны были бы сотни миллионов таких электростанций, как Днепрогэс, чтобы общее количество вырабатываемой ими энергии равнялось тому, что Земля получает от Солнца.
Откуда же Солнце, которое, почти не изменяясь, существует уже много миллиардов лет, получает столь огромную энергию? Оказывается, что при температурах и давлениях, существующих внутри Солнца, происходят непрерывные превращения вещества: из более лёгких химических элементов образуются более тяжёлые. Эти реакции сопровождаются освобождением энергии, скрытой в ядрах атомов[4]. Запасы атомной энергии Солнца столь грандиозны, что они поддерживали и будут поддерживать его излучение на протяжении ещё многих миллиардов лет.
Солнце состоит из раскалённых газов или паров тех же химических элементов, из которых образованы как Земля, так и все другие космические тела. Этот важный вывод, подтверждающий учение о единстве материи во вселенной, был получен с помощью спектрального анализа.
Современная астрономическая наука вооружена замечательными методами и приборами, которые позволяют с большой точностью изучать процессы, происходящие на Солнце. Установлено, что вещество на нём находится в постоянном движении. На поверхности Солнца наблюдаются тёмные пятна. Это гигантские вихри, захватывающие огромные области, часто во много раз превосходящие размеры Земли. Пятна существуют несколько дней и даже недель, постепенно изменяясь.
Рис. 7. Современный телескоп системы Д. Д. Максутова.
Процессы, происходящие на Солнце, сопровождаются электрическими и магнитными явлениями.
Активные процессы происходят не только на видимой нам поверхности Солнца — его фотосфере. Они происходят и в его оболочке, состоящей из более разреженного раскалённого газа. В период усиления солнечной деятельности потоки частиц с огромными скоростями вылетают из активных областей Солнца. Если Земля попадает в этот поток, то магнитное и электрическое состояния земной атмосферы резко меняются. При этом обычно нарушается нормальная работа радио.
Процессы, происходящие на Солнце, в сильной степени влияют и на метеорологические явления, происходящие на Земле. Поэтому в настоящее время ведётся непрерывное наблюдение за Солнцем. На наших обсерваториях существует специальная служба Солнца. Астрономы тщательно следят за всеми изменениями, происходящими на солнечной поверхности. На основе наблюдений составляются характеристики активности Солнца, которые используются для решения важных народнохозяйственных задач[5].
В мире звёзд
Как мы видели, звёздное небо учёные наблюдали уже давно. Однако раскрыть природу звёзд удалось сравнительно недавно. Колоссальные расстояния звёзд от Земли не позволяли долгое время изучать их особенности. Только примерно со второй половины XIX столетия астрономы начали собирать сведения о звёздах, их расстояниях и характере движения в космическом пространстве. Постепенно выяснилось, что звёзды значительно отличаются друг от друга по действительной яркости или так называемой светимости. Солнце, например, отнесённое мысленно на расстояние звезды Веги, было бы по яркости в 35 раз слабее её. Замечено было различие и в цвете звёзд.
С открытием спектрального анализа наука о звёздах пополнилась важнейшими сведениями. Тщательное изучение спектров звезд показало значительное различие в температурах, существующих на поверхности звёзд — от 2000 до 30 000 и более градусов; отдельные звёзды имеют температуру, доходящую до 100 000 и даже до 500 000 градусов. Были определены и размеры звёзд; при этом Солнце по сравнению с другими звёздами оказалось звездой средней величины.
Кроме множества отдельных звёзд, учёные открыли большое число двойных, а также тройных и кратных звёзд. Эти звёзды, отличаясь каждая своими размерами и другими особенностями, образуют вместе физически связанную систему тел. Например, яркая звезда из созвездия Близнецов — Кастор — состоит из трёх составных частей, каждая из которых в свою очередь является двойной звездой.
Многие звёзды оказались переменными по своей яркости: их светимость периодически меняется.
Встречаются также звёзды, находящиеся в неустойчивом состоянии. С их поверхности в космическое пространство улетают большие количества вещества, из которого состоит звезда. Иногда этот процесс сопровождается мощными вспышками, приводящими к появлению так называемых «новых» звёзд[6].
Все эти многочисленные и разнообразные звёзды, звёздные скопления, а также массы рассеянной материи входят в нашу гигантскую звёздную систему Галактику, которая насчитывает примерно около ста пятидесяти миллиардов звёзд.
По форме Галактика напоминает сплюснутую дискообразную фигуру (рис. 8), диаметр её около 85 000 световых лет[7].
Рис. 8. Схема строения нашей звёздной системы — Галактики.
Звёзды, образующие Галактику, обращаются вокруг её ядра, представляющего собою скопление миллионов звёзд. Чем ближе звёзды Галактики находятся к её ядру, тем быстрее они обращаются вокруг него, но периоды обращений звёзд измеряются десятками и сотнями миллионов лет. Солнце находится от центра Галактики на расстоянии почти в 23 000 световых лет и делает полный оборот вокруг ядра примерно за 180 миллионов лет.
Но Галактикой, хотя она и колоссальна, не ограничивается вселенная.
Мощные современные телескопы позволили учёным открыть многочисленные туманности, имеющие самые различные размеры и формы.
4
Об атомах и атомной (ядерной) энергии см. книжку: В. A. Лешковцев, Атомная энергия, «Научно-популярная библиотека» Гостехиздата.
5
Подробнее о Солнце см. книжку в серии «Научно-просветительная библиотека» Гостехиздата, Г. А. Аристов, Солнце.
6
Подробнее о мире звёзд см. брошюру «Научно-популярной библиотеки» Гостехиздата: проф. К. Ф. Огородников, Сколько звёзд на небе.
7
Световой год — расстояние, которое световые лучи проходят за год. Он равен 9,5 тысячам миллиардов км. Это расстояние в 63 тысячи раз больше расстояния от Земли до Солнца.