Вселенная полна загадок

Во-вторых, перемешивание газовых струй, называемое в физике конвекцией, значительно ускоряет этот процесс. В-третьих, еще быстрее передается тепло через лучеиспускание. Вы подносите руку к плитке и сразу же ощущаете на своей ладони ее «жар». Тепло от спирали к руке перенесли лучи света, испускаемые плиткой. Их энергия затем преобразовалась в быстрое тепловое движение молекул вашей руки.

Участок солнечной поверхности с гранулами.

Все три процесса (теплопроводность, конвекция и лучеиспускание) ведут к одной цели — к выравниванию температуры.

Что же выравнивает температуру в фотосфере: теплопроводность, конвекция или лучеиспускание?

Конвективные токи в фотосфере существуют, и о них мы еще поговорим. Однако роль их в выравнивании температур оказывается невелика. Еще меньшую роль в этом процессе играет теплопроводность солнечных газов. Главная причина заключается в лучеиспускании.

Лучи света являются передатчиками тепла от горячих внутренних слоев Солнца к его атмосфере. Количество энергии, получаемое фотосферой из недр Солнца, всегда равно тому количеству энергии, которое фотосфера излучает. Говорят поэтому, что фотосфера находится в состоянии лучистого равновесия. Выражается это равновесие фотосферы в постоянстве ее температуры.

Даже в небольшие телескопы заметно, что фотосфера состоит из множества светлых зерен, разделенных более темными промежутками. Зерна, называемые гранулами, не остаются постоянными. Наоборот, они быстро меняются, и в среднем продолжительность существования каждой из гранул исчисляется тремя — пятью минутами.

Гранулы возникают и исчезают, непрерывно изменяясь по величине и форме. Замечено, что они слегка и притом хаотично смещаются вдоль солнечной поверхности со средней скоростью около 4 километров в секунду. Сорок процентов поверхности Солнца занято гранулами, а остальные 60 процентов — темными промежутками между ними. Темнота их, впрочем, относительна — они лишь на 10–20 процентов уступают по своей яркости гранулам.

Гранулы только кажутся маленькими. На самом деле их средний поперечник близок к 1000 километрам.

В последние годы удается фотографировать Солнце с больших высот. Французский астроном Дольфус, поднявшись в гондоле воздушного шара на высоту 7 километров, получил с помощью телескопа прекрасные фотографии солнечных гранул. Еще больших успехов добились американские астрономы. На специальном стратостате они достигли высоты 25 километров. Здесь с помощью 12-дюймового телескопа и автоматической фотокамеры ими было сделано более восьми тысяч фотоснимков Солнца. Качество таких снимков очень высокое, так как крайне разреженные слои стратосферы практически не мешают наблюдениям.

Теоретические подсчеты показывают, что в фотосфере, «подстилаемой» изнутри более горячими слоями газов, неизбежно должна возникнуть конвекция. Из глубин фотосферы поднимаются горячие и потому более яркие струи газов, а на их место опускаются массы охлажденных газов. Верхушки бьющих изнутри раскаленных газовых фонтанов мы и наблюдаем как гранулы. Промежутки между ними заняты опускающимися более холодными газами.

Миллиарды лет происходит это непрестанное движение. Оно помогает лучеиспусканию выравнивать температуру фотосферы.

Характерными образованиями в фотосфере являются солнечные пятна. Наибольшие из них видны даже невооруженным глазом (разумеется, через темный фильтр или сравнительно прозрачное облако). Мельчайшие из пятен, называемые порами, можно наблюдать только в телескопы.

В крупном солнечном пятне легко различить две его части — темное центральное ядро, называемое тенью, и окружающую его более светлую кайму — полутень. Тень обычно кажется равномерно темной, а в полутени иногда легко различить расходящиеся радиально от ядра светлые полоски — волокна.

Пятна кажутся темными лишь по контрасту с окружающей их ослепительно яркой фотосферой. На самом деле температура пятен всего на 1500 градусов ниже температуры фотосферы. Поэтому, если бы их можно было поместить на небе отдельно, вне Солнца, они казались бы почти такими же яркими, как и Солнце.

Солнечное пятно, окруженное факелами.

Поперечники больших пятен нередко превышают диаметр Земли. Пятна, видимые невооруженным глазом, имеют в поперечнике более 40 тысяч километров, а были случаи, когда на Солнце появлялись пятна с поперечником 200 тысяч километров.

Удивительно, что эти колоссальные по земным масштабам образования непрерывно изменяются. Пятна меняют свою форму, размеры, интенсивность. Они несколько смещаются по солнечной поверхности и, конечно, вместе со всей фотосферой участвуют во вращении Солнца вокруг его оси.