Лекции о Солнце

Рис. 11. Эффект Вилсона. Рисунок Вилсона из его работы 1774 года. Пятно на краю Солнца воспринимается как углубление в сияющей фотосфере: тень пятна напоминает отверстие, сквозь которое видно темное Солнце, полутень – конические края отверстия

Вилсон несколько лет проверял свои наблюдения на других крупных пятнах с полутенями. Эффект, несомненно, имел место: кольцо окружающей ядро пятна полутени расширялось на внешнем крае и сужалось или исчезало с внутреннего края, подобно скатам ямы. Таким образом, вырисовывалась следующая картина: солнечные пятна были подобны углублениям (воронкам) в сверкающей поверхности Солнца, и на дне этих воронок наблюдалось темное вещество тени пятна! Полутень при таком рассмотрении выглядела как пологие скаты воронки…

Эффект Вилсона был описан в его статье, изданной в 1774 году. Следует упомянуть, что последние, наиболее совершенные наблюдения Шейнера полтора столетия ранее уже давали основания полагать, что пятна – это своеобразные углубления в поверхностном слое Солнца, который немецкий астроном Иоганн Шретер (1745–1816) назвал фотосферой.

Французский астроном Филипп де ля Гир (1640–1718) в 1703 году и уже упоминавшийся Джованни Кассини в 1719 году обратили внимание, что пятно на краю Солнца (при хорошем качестве изображения) выглядело как зазубрина (углубление) в линии края диска. К выводам, подобным сделанным Вилсоном, пришел и пастор Шюлен из немецкого города Эссингена.

Неоднократно подтвержденный наблюдениями эффект Вилсона привел открывателя к интерпретации в духе теории темного Солнца.

«Нельзя ли допустить, – писал Александр Вилсон, – что великое, изумительное небесное тело сложено из веществ двух родов, совершенно различных по своим качествам: внутренняя, наибольшая часть Солнца тверда и темна, и этот темный громадный шар окружен покровом из тонкого слоя того сверкающего материала, который сообщает Солнцу все его живительное тепло и всю энергию?»

Далее исследователь писал, что впадины или пятна могут быть вызваны «действием каких-нибудь упругих газов или паров, образующихся в темном внутреннем теле Солнца», а светоносное вещество, достаточно жидкое, повинуясь силе тяжести, стекает вниз и растекается по всему темному ядру. Таким образом, по Вилсону, солнечные пятна оказывались не только углублениями, но даже отверстиями в светлой оболочке, через которые становилась видимой темная поверхность Солнца.

Собственно, публикация Вилсона и была развита Уильямом Гершелем спустя 20 лет, когда в 1795 году он красноречиво описал концепцию темного Солнца, наблюдаемого сквозь отверстия в сияющем светоносном слое, со ссылкой на результаты Вилсона.

Правильное объяснение эффекта Вилсона заключается в том, что в пятне, как выяснилось существенно позже, вещество прозрачнее, чем в окружающей фотосфере. По сути дела, работа Вилсона оказалась первым в истории физическим исследованием свойств солнечных пятен. Эта статья стоит особняком: и на протяжении предыдущих 100 лет, и на протяжении последующих 100 лет физикой пятен никто не занимался. Делались лишь попытки изучать статистику появления пятен на Солнце и закономерности их пространственного распределения (об этом позже).

Замечательные наблюдения и подробные описания эффекта Вилсона дали нам новые знания о Солнце. Но, к сожалению, интерпретация его результатов оказалась грубо неверной. Она лежала в ключе усиливавшей свои позиции концепции темного и холодного Солнца, окруженного тонким светоносным слоем.

Она (эта интерпретация) существенно упрочила позиции данной идеи, которая все в меньшей степени воспринималась как проявление безумия (см. выше историю суда над господином Эллиотом) и становилась базовой теорией строения Солнца. В первой половине XIX века эта концепция стала парадигмой.

Дополнительные соображения в пользу концепции, развивавшейся Уильямом Гершелем, высказал его сын астроном Джон Гершель (1792–1871). Он обратил внимание на давнее открытие Шейнера – возникновения пятен в «королевской» зоне, не далее чем в 30 градусах к северу и югу от солнечного экватора. Расположение пятен в этих двух широтных зонах, параллельных экватору, давало основания полагать, что образование пятен как-то связано с вращением Солнца. Вероятнее всего, как указал Джон Гершель, причина появления пятен кроется в круговоротах жидкой либо газообразной материи, аналогичной земным пассатам и антипассатам.

Тенденция переносить земной опыт на Солнце успешно продолжала развиваться!