Лекции о Солнце

Оценки, сделанные В. А. Бронштэном, таковы. Нужно, чтобы на Солнце каждую секунду падали два триллиона тонн метеоритного вещества! В год набирается примерно одна сотая масса Земли. Сегодня мы знаем, что Солнце существует около пяти миллиардов лет. За это время на светило должно было непрерывным потоком высыпаться вещество, масса которого в 150 раз больше массы самого Солнца! Кстати говоря, из этого потока и на Землю бы что-то попадало, и тогда на нашу планету из космоса обрушивалось бы примерно в миллион раз больше, чем мы наблюдаем на практике. Идея приводит к явным нестыковкам.

Возможно, для спасения своей гипотезы Майер и предложил (впервые!) идею о том, что масса Солнца со временем уменьшается, поскольку солнечные излучения уносят с собой часть массы светила. Это действительно так: Солнце является источником так называемого солнечного ветра – непрерывного потока частиц (ядер атомов водорода и гелия). Кроме того, на Солнце иногда происходят импульсные события – выбросы плазмы, когда в межпланетное пространство выбрасываются многие миллиарды тонн солнечного вещества. Майер ничего не знал ни о солнечном ветре, ни о выбросах (его гипотеза оказалась верным прогнозом). Но организовать баланс за счет этого фактора все равно не удается: часть массы действительно уносится, но она на много порядков величины меньше и гипотетического притока метеоритов, требуемого для обеспечения энергетического выхода Солнца, и массы самого Солнца.

В дальнейшем мы узнаем, что благодаря так называемым термоядерным реакциям масса Солнца ежесекундно уменьшается примерно на четыре миллиона тонн. Но это тоже мизерная величина по сравнению с огромной массой светила. Естественно, об этом эффекте Майер тоже не мог даже догадываться.

Существовал еще один мощный довод против гипотезы Майера: потемнение солнечного диска к краю. Этот факт, отмечавшийся наблюдателями еще со времен Галилея и Шейнера, можно объяснить только тем, что энергия Солнца поступает из его недр. Разогрев метеоритами, несомненно, должен был приводить к разогреву снаружи.

Заметим, что согласно современной теории, гипотеза Майера объясняет высокую светимость Солнца очень давно, более 4,5 миллиардов лет тому назад. Тогда в центре масс огромного газопылевого облака под воздействием силы тяготения формировался обширный сгусток вещества – тех же самых газа и пыли. Этот сгусток притягивал к себе окружающее вещество, и постоянный поток газа и пыли, ускоряясь, обрушивался на него. Кинетическая энергия падающего потока превращалась в тепло – центральный сгусток быстро нагревался и начал светиться. Расчеты показывают, что светимость протосолнца была достаточно высокой, и фактор падения вещества на него (астрофизики такое падение под воздействием гравитации называют аккрецией

) вполне объясняет, почему молодое Солнце ярко светилось. Со временем, когда падение вещества закончилось (бóльшая часть того, что могло упасть на Солнце, уже упала), фактор аккреции должен был уменьшиться и в конечном итоге исчезнуть. Подобные процессы мы и сейчас наблюдаем в молодых газопылевых дисках, где происходит на наших глазах формирование новых звезд. Но светимость зрелых звезд, на которые уже ничего не падает, объяснить гипотезой Майера не получается.

В 1855 году появилась новая гипотеза, с которой выступил немецкий естествоиспытатель Герман Людвиг Гельмгольц (1821–1894). Обратив внимание на тот факт, что тела разогреваются при сжатии, он предположил, что именно сжатие солнечного шара является источником его нагрева. В этом случае энергия действительно должна поступать из глубины. Причина сжатия была очевидна: это сила тяготения! Огромная масса вещества, собравшаяся в шар, под действием силы тяготения должна, согласно новой концепции, сжиматься, при этом сильно нагреваясь. Идея Гельмгольца о выделении тепла вследствие притяжения частиц, из которых состоит Солнце, известна в истории науки под названием контракционной гипотезы.

Гельмгольц, в отличие от Майера, подтвердил свою идею расчетами. Оказалось, что если Солнце будет сжиматься хотя бы на 60–70 метров в год, то будет выделяться тепло, которого вполне хватило бы на разогрев всей массы Солнца до нужных температур.

На первый взгляд, все сходилось! При огромном радиусе Солнца (696 тысяч километров) заметить эффект постепенного сжатия на какие-то мизерные десятки метров в год можно было, лишь наблюдая за светилом многие сотни (или даже тысячи) лет. Поэтому эффект незначительного уменьшения размеров Солнца со временем незаметен. Но для обеспечения одинаковой мощности излучения на протяжении всей жизни Солнца получалось, что возраст светила не может превышать 20 миллионов лет – иначе за миллионы лет Солнце сжалось бы до совсем небольших размеров.