Триумф солнечного века. Революция возобновляемых источников

Их число, видимо, было очень невелико – порядка 5000, и они составили первичное «звездное население», которое теперь принято называть поколение III (Population or POP III), так как оно было открыто в последнюю очередь. Это население составили безуглеродные звезды, достигающие огромных масс – сотен или даже тысяч масс Солнца. Зажигаясь, эти гигантские звезды создают такое давление излучения вокруг себя, что разгоняют окружающее их вещество и в результате не могут подпитываться материей, захватываемой их полем тяготения. В результате, спустя примерно 5 миллионов лет, исходное топливо подходит к концу, звезда теряет устойчивость и происходит катастрофический взрыв; большинство звезд начального населения взорвались как сверхновые, освободив тем самым тяжелые элементы. Еще через 2 миллиона лет оставшаяся часть туманности окончательно сжалась, что привело к образованию второго поколения звезд (Population or POP II). Некоторые из этих звезд имели массу порядка 30 масс нашего Солнца (это неустойчивые красные гиганты, склонные к распаду).

В конце концов одна из этих тяжелых звезд примерно 100 000 лет спустя выбросила тот самый материал, из которого родилось современное звездное поколение (Population I), к которому относится наше Солнце и тысячи других звезд.

Это произошло 4,5682 миллиарда лет назад – такой возраст Солнца получается на основе астероидной методики датировки, созданной Матье Гунелле. Звездные сестры Солнца скрылись в глубинах галактик, а спустя несколько миллионов лет огромная звезда, которая выбросила материал для образования Солнца и его сестер, сама превратилась в очередную сверхновую. Ацтеки называли ее Коатлике – матерью Солнца и матерью богов.

И еще: Солнце со своими планетами сегодня немного меньше в диаметре, чем 4,6 миллиарда лет назад, но светит ярче. Оно еще не прошло половины своего жизненного цикла, поскольку в его составе все еще 74 % «топливного» водорода и только 24 % гелия. Ожидается, что Солнце достигнет «совершеннолетия» в возрасте 10,5 миллиардов лет. В результате небольшого уплотнения ядра солнечная радиация увеличивается на 7 % каждый миллиард лет; сегодня оно излучает почти на 30 % энергии больше, чем при рождении. Термоядерный синтез происходит в центральной «плотной» зоне ядра Солнца при температуре около 15 миллионов градусов Цельсия. Однако при таких температурах вещество Солнца непрозрачно, поэтому прохождение тепла от ядра к излучающей поверхности возможно только вследствие теплопроводности, на что требуется в среднем около 100 000 лет; при этом поверхность Солнца охлаждается уносящим тепло излучением и имеет температуру, к счастью, «всего» 5778 К. К счастью, поскольку излучение солнечного ядра с температурой в миллионы градусов, выйди оно на поверхность, несомненно, выжгло бы на Земле все, включая Мировой океан.

Спектральный максимум излучения поверхностного слоя (фотосферы) Солнца находится в области видимых зелено-голубых волн, для которых атмосфера Земли почти прозрачна, тогда как другие длины волн, в том числе губительного жесткого и коротковолнового ультрафиолетового излучения, атмосфера в основном не пропускает. Мощность потока излучения, поступающего на внешнюю поверхность атмосферы Земли, составляет 1,367 кВт/м^2. После прохождения атмосферы часть света рассеивается и интенсивность потока снижается до 1 кВт/м^2 на поверхности Земли на уровне моря.

Интересные результаты дало проведенное недавно сравнение усредненной солнечной радиации над Европой в течение двух временных отрезков: с 1965 по 1988 год и с 1989 по 2012 год – оно точно выявило вклад загрязнения воздуха. Оптимистичность этого результата состоит в том, что в последние годы поток излучения возрос на 2–3 Вт/м^2. Это совсем не много, но прелесть результата в том, что фактически измерен эффект от снижения загрязнений. Это проявилось, например, в исчезновении кислотных дождей: они были бичом Европы XX столетия, а в нашем веке повсеместно исчезли.

В целом же энергия, излучаемая Солнцем, умопомрачительно велика. Каждую секунду 627 млн т водорода превращается в ядре Солнца в гелий – применительно к звездам и нашему Солнцу этот элемент справедливо носит свое греческое имя (Гелиос – Солнце). Невероятное количество энергии Солнце излучает во всех направлениях, а энергия, которую получает Земля, составляет всего миллиардную часть общей светимости Солнца, которую оно обеспечивает 4,6 млрд лет. В 2017 году исследователи обнаружили сюрприз, связанный с ускоренным вращением солнечного ядра. Выяснилось на основе данных, собранных спутником SOHO, исследующего Солнце, что не только поверхность Солнца, но и его объем подвержены дифференциальному вращению: на поверхности скорость вращения максимальна на экваторе (25 дней/оборот) и уменьшается до 35 дней на полюсах, при этом скорость вращения увеличивается и с глубиной, становясь в области ядра в 3–4 раза выше, чем на поверхности, т. е. ядру требуется всего неделя на один оборот.