Лекции о Солнце

Появление множества новых данных о физических условиях на Солнце дало возможность обоснованно рассуждать о природе светила. Достижения физики (в частности, термодинамики) во второй половине XIX века показали, что идея Гершеля-старшего (холодное, темное Солнце и ярко излучающий облачный слой фотосферы) невозможна. Даже если бы излучающий слой существовал (его фантастическая природа выглядела все более неправдоподобной по мере развития физики), Солнце внутри не могло бы оставаться холодным – оно бы стремительно прогрелось до таких же температур. Напомним, что идея холодного Солнца была основана на простом желании населить солнечную поверхность живыми существами, а также на идее аналогии: все небесные тела хотелось уподобить Земле. Природа оказалась более разнообразной. Устройство звезды по имени Солнце и планет оказалось существенно различным.

Становилось ясно, каким Солнце не может

быть.

Но какова же все-таки его природа?

Вопрос о том, что же все-таки такое Солнце, неразрывно связан с вопросом об источниках его энергии. Прямые (пусть первоначально и неточные) измерения потока солнечной энергии, падающего на Землю, показали, что энерговыделение Солнца чудовищно велико. Никакое горение не может дать такую величину. Что заставляет светило ежесекундно извергать гигантские потоки энергии?

С идеями было плоховато (не рассматривать же всерьез идею с горящим углем!..). Анализируя выдвигавшиеся в прошлом идеи, будем следовать обзору известного российского астронома, эрудита и специалиста по истории астрономии Виталия Александровича Бронштэна (1918–2004), опубликованному в журнале «Звездочет» в 1997 году. Более подробно об этом В. А. Бронштэн писал в книге «Гипотезы о звездах и Вселенной», опубликованной издательством «Наука» в 1974 году.

Итак, судя по всему, первая серьезная попытка научно обосновать происхождение солнечной энергии принадлежала английскому физику Юлиусу Роберту Майеру (1814–1878), врачу по образованию. В 1840 году он пришел к идее взаимного превращения механической работы и теплоту, что позднее позволило ему впервые сформулировать закон сохранения энергии. Приложение его концепции к Солнцу потребовало искать источники огромной энергии светила, и Майер в 1849 году нашел их за пределами Солнца! Майер предположил, что Солнце непрерывно бомбардируется метеоритами, при этом кинетическая энергия падающих метеоритов превращается в тепло. Собственно, это, согласно гипотезе, и разогревает Солнце, заставляя его светиться.

Идея Майера, на самом деле, абсурдной не является. Сравнительно недавно (по тем временам) было признано, что камни действительно могут падать с неба. В те годы еще продолжалась знаменитая «столетняя война» между учеными, объяснявшими многочисленные кратеры на Луне падениями крупных метеоритов, и учеными, которые связывали кратеры с лунным вулканизмом. Все больше доводов приводилось в пользу ударной гипотезы. Огромные воронки (кратеры), достигавшие в диаметре многих десятков (иногда – сотен!) километров, свидетельствовали о том, что в космосе бывают катастрофические столкновения. Большое число кратеров указывало на то, что на Луну могла быть привнесена этими ударами значительная энергия.

Становилось ясно, что, если уж вся Луна покрыта следами ударов, то Земля тоже должна быть вся в шрамах, – даже в большей степени (Земля как мишень больше Луны, и притяжение у нее сильнее). Если сегодня вся поверхность Земли не покрыта кратерами, то только потому, что активные процессы стирают их с лица нашей планеты: это вода, ветер, землетрясения – факторы, которых нет на Луне (лунотрясения, как показали прямые измерения американских сейсмометров, в тысячу раз слабее землетрясений). И даже несмотря на это на поверхности Земли все-таки обнаружены десятки так называемых астроблем

(в переводе с греческого «звездных ран») – древних следов столкновений с астероидами.

Солнце, как уже было известно во времена Майера, вместило в себя более 99,9 % всей массы Солнечной системы. Это самый крупный объект с диаметром почти 1 400 000 километров. Понятно, что шансы упасть на Солнце у любого небесного тела гораздо больше, чем столкнуться с любой планетой. Более мощное поле тяготения Солнца должно разгонять до огромных скоростей падающие тела, и сила ударов также должна быть значительной. Отсюда, в рамках этой логики, и тепло нашего светила…

Однако в науке любые рассуждения должны подкрепляться доказательствами. В данном случае несложно, зная мощность излучения (или, как говорят астрофизики, светимость) Солнца, прикинуть, сколько же метеоритов должно на него падать, чтобы обеспечить необходимый приток энергии.