Наука
Ад в небесах
Солнце — всего лишь рядовая звезда, одна из 200 миллиардов в галактике Млечный Путь. Но для нас она особенная. С помощью целого флота космических зондов земляне следят за своим светилом в надежде разгадать его секреты. А их у Солнца еще очень много
Мифическое адское пекло — уютный домашний очаг по сравнению с Солнцем. Там клокочет расплавленная материя, бьют в космос фонтаны раскаленного газа. Чудовищные разряды молний прошивают огненный шар. Дьявольское световое шоу не замирает ни на минуту.
Вплоть до конца двадцатого века астрономы могли изучать лишь поверхность Солнца — заглянуть глубже не позволяли технические возможности. Но в 1995 году НАСА совместно с Европейским космическим агентством (ЕКА) отправили в космос обсерваторию SOHO, к которой спустя пятнадцать лет присоединилась еще одна — американская SDO. И им удалось «просветить» нашу звезду насквозь.
«Благодаря гелиосейсмологии мы получили базовые представления о внутреннем строении Солнца», — говорит физик из ЕКА Бернхард Флек, который руководит «солнечной миссией» SOHO.
Мощные потоки материи заставляют толщу Солнца постоянно вибрировать, как раскачивающийся колокол. Космические зонды фиксируют различные типы вибраций, которые могут рассказать много интересного о солнечных недрах.
При резкой переориентации магнитных полей Солнца происходит колоссальный выброс энергии. В космос извергаются миллионы тонн вещества. Когда облако частиц устремляется к Земле, становится опасно
Например, выяснилось, что Солнце имеет трехслойное строение. В верхнем слое циркулирует плазма — раскаленная смесь элементарных частиц, в которой электроны отделены от своих атомов. Два внутренних слоя — ядро и зона лучистого переноса — вращаются настолько синхронно, что напоминают единый плотный шар типа земного. И совершают один полный оборот за 27 дней.
А над ними царит хаос. В конвективной зоне, которая начинается на глубине примерно 210 тысяч километров от поверхности, скорость вращения плазмы на разных широтах варьируется. Если на солнечном экваторе период обращения составляет 25 дней, то на 60-й широте — уже 31.
«Дифференциальная ротация» — так физики называют этот феномен. В глубине звезды, на границе между стабильным ядром и подвижной зоной конвекции, рождается главная движущая сила грандиозной поверхностной активности. Солнечный генератор, вырабатывающий мощное магнитное поле.
Серия снимков с космического зонда SOHO иллюстрирует колебания активности Солнца за два 11-годичных цикла. Желтые зоны энергетических вспышек сосредоточены в основном вокруг солнечных пятен
Что за неисчерпаемый источник энергии таится внутри Солнца? Из всех его загадок ученые пока разгадали только эту. Да и то не до конца.
Но скоро все может измениться. На подмогу SOHO и SDO в 2018 году будут запущены еще два зонда — Solar Orbiter и Solar Probe+. Собранные ими новые данные приблизят астрофизиков к ответу на многие вопросы.
Тем более что самая главная тайна уже раскрыта, уверен Бернхард Флек.
Почему Солнце светит?
Самая большая загадка – как может поддерживаться горение столь неимоверной силы. Ни одно открытие в области химии не дает нам ответ на этот вопрос.
Солнечная печь вырабатывает и извергает в космос гигантское количество энергии. Свечение Солнца настолько мощное, что даже на отдалении в 150 миллионов километров тает земной снег и возникают ожоги на коже. Как это возможно?
Первое, что приходит на ум: звезда полыхает, как гигантский костер, и постепенно сгорает. Но температура на поверхности Солнца почти 5500 градусов Цельсия. Еще в XIX веке английский астроном Джон Гершель заявил, что «классическая» реакция горения древесины и угля никак не может дать столько тепла и поддерживать нагрев на таком уровне миллионы лет.
Простой математический расчет показывает, что если бы Солнце состояло из самого лучшего угля, оно бы полностью выгорело примерно за пять тысяч лет.
Ключом к разгадке стали два открытия, сделанные физиками в начале XX века. Первое: Альберт Эйнштейн установил, что масса эквивалентна энергии. И описал их зависимость в знаменитой формуле E=mc2 . Второе: оказалось, что четыре атомных ядра водорода, состоящие из одного протона, обладают большей массой, чем ядро атома гелия из двух протонов и двух нейтронов.
В конце 1930-х физики-атомщики описали фундаментальные процессы, протекающие на Солнце. Температура в его ядре достигает 15 миллионов градусов Цельсия. В таких экстремальных условиях четыре ядра водорода, пройдя ряд промежуточных стадий, сливаются в ядро гелия. Из килограмма водорода получается 993 грамма гелия, а оставшиеся семь граммов, по формуле Альберта Эйнштейна, почти целиком превращаются в чистую энергию. И хотя на Солнце каждую секунду «плавится» 600 миллионов тонн водорода, этого топлива хватит на миллиарды лет.