5 мифов о Солнце

Эксперты развенчивают мифы о единственной звезде нашей планетной системы и объясняют общепринятые заблуждения. Мы попросили ведущих физиков рассказать о причинах, по которым сформировались те или иные устоявшиеся представления о Солнце.

На Солнце нет воды

Это неправда. Фраза о том, что на Солнце есть вода, звучит очень странно, тем не менее вода на Солнце есть, и ее довольно много. Откуда она там берется и в каком виде существует? Вода имеет очень простую формулу: для ее образования нужен только водород и кислород. И того и другого на Солнце в избытке. Тем не менее этого вовсе не достаточно, чтобы вода непременно образовалась. Например, на Солнце есть все компоненты, чтобы сделать молекулу ДНК, но это не значит, что эта молекула может там существовать, так как, конечно же, она будет сразу разрушена под действием температуры. Иными словами, на Солнце могут существовать не все молекулы, а лишь самые устойчивые, самые неприхотливые. Такой молекулой является, в частности, угарный газ (CO), который на редкость стойкий благодаря так называемой тройной валентной связи. Еще одна молекула — азот (N2). И как ни странно, это и молекула воды, являющаяся, благодаря счастливому стечению обстоятельств, одной из самых прочных в природе. Так что вода на Солнце есть, и хотя в процентах молекулы воды составляют ничтожную долю от массы Солнца, в абсолютных величинах запасов пресной воды на Солнце больше, чем где бы то ни было в нашей Солнечной системе.

Можно отметить, что, так как молекулы, в том числе молекулы воды, чувствительны к температуре, то преимущественно они образуются в областях низкой температуры. На Солнце такими участками являются солнечные пятна, имеющие температуру всего около 4,5 тысяч градусов (окружены они областями с температурой 6 тысяч градусов). Именно в пятнах, а также в очень узком слое под поверхностью Солнца, называемом областью температурного минимума, сосредоточены основные запасы воды на Солнце. Так что в некотором смысле, когда в Средневековье люди полагали, что солнечные пятна — это озера воды на солнечной поверхности, они были в каком-то смысле не очень далеко от истины.

Сергей Богачев
доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник Лаборатории рентгеновской астрономии Солнца ФИАН

Солнце все время находится на одном месте

Это неправда. Солнце является типичной звездой, которых очень много во Вселенной. Оно находится в космосе, где сосредоточена большая часть газа и звезд, которые образовались из этого газа. Наша Галактика имеет спиральную структуру, и звезды концентрируются в ее рукавах, между ними и так далее. Все они, как и Солнце, вращаются вокруг центра Галактики. Для Солнца движение вокруг центра Галактики происходит со скоростью 217 километров в секунду. Скорость высокая, но, поскольку масштабы огромные, свой оборот Солнце делает примерно за 250 миллионов лет (галактический год). Таким образом, Солнце непрерывно движется в космическом пространстве вокруг центра Галактики.

Солнце является центром Солнечной системы, в которую входит само Солнце как центральное тело и планеты, которые имеют очень маленькую массу и поэтому вращаются вокруг Солнца, мало влияя на движение самого Солнца. Масса Солнца гораздо больше масс всех планет, поэтому центр масс Солнечной системы находится внутри самого Солнца. Поскольку планеты движутся с разной скоростью и меняют свое положение по отношению к Солнцу, центр масс перемещается внутри Солнца, и Солнце вращается вокруг этого перемещающегося внутри него центра масс. Таким образом, движение Солнца происходит вокруг центра Галактики и центра масс Солнечной системы.

Владимир Кузнецов
доктор физико-математических наук, директор Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн РАН, действительный член Международной академии астронавтики

Летом Солнце ближе к Земле, чем зимой

Это неправда.

Начнем с того, что расстояние между Солнцем и Землей действительно не является постоянным, а меняется в течение года. Это связано с тем, что Земля вращается вокруг Солнца не по кругу, а «почти по кругу». Фигура, которую представляет собой орбита Земли, как и орбиты всех других планет нашей Солнечной системы, называется эллипсом. В целом орбиты планет могут быть сколь угодно вытянутыми. Такую орбиту, в частности, имеет Плутон, который во время плутонианского лета приближается к Солнцу на расстояние «всего» 4,5 миллиарда километров, а «зимой» удаляется от Солнца на 7,5 миллиардов. К слову, год на Плутоне длится 250 лет. Если бы орбита Земли была бы похожа на орбиту Плутона, то видимый размер Солнца на небе в течение года менялся бы в два раза, а потоки тепла и света, падающие на Землю зимой и летом, различались бы в 4 раза. Средняя температура на Земле зимой была бы около минус 50 °C на экваторе, а у полюсов — в районе минус 150 °C, и, скорее всего, эти строки просто некому было бы читать. К счастью, орбита Земли — это почти круг. Среднее расстояние от Солнца до Земли составляет почти 150 миллионов километров (свет проходит это расстояние чуть более чем за 8 минут). В ближней точке орбиты Земля приближается к Солнцу на 2,5 миллиона километров, а в дальней точке удаляется на такое же расстояние. Соответствующее изменение расстояния составляет всего 1,5%. На такую же долю меняется видимый размер диска Солнца на небе в течение года. Разумеется, большинство людей этого даже не замечает.

И все же, когда Солнце ближе всего к Земле — летом или зимой? Ответ на это вопрос известен: Земля проходит через ближнюю точку своей орбиты каждый год примерно в одно и то же время — почти сразу после новогодних праздников, около 3–4 января. Иными словами, в это время на небе можно увидеть Солнце максимально большого размера. Становится ли в этот день хоть немного теплее? Строго говоря, да, так как близость к Солнцу увеличивает среднюю температуру на 2–3 градуса, но, конечно же, смена времен года при той орбите Земли, которую мы имеем, никак не связана с расстоянием до Солнца. Гораздо более важной в нашей земной жизни является высота Солнца над горизонтом и, как следствие, плотность падающих на поверхность Земли солнечных лучей. А она, особенно на высоких широтах, на которых находится большая часть нашей страны, меняется в течение года не на 1–2%, а в несколько раз.

Впрочем, есть и гораздо более простой способ понять, что времена года никак не связаны с расстоянием до Солнца. Достаточно вспомнить, что январь является центральным месяцем зимы лишь в северном полушарии. В южном полушарии на это же самое время приходится пик лета. Соответственно, для большинства жителей той же Южной Америки тот факт, что Солнце ближе всего в январе, вероятно, не кажется таким удивительным, как для нас.

Сергей Богачев
доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник Лаборатории рентгеновской астрономии Солнца ФИАН

Солнце состоит из огненной лавы

Это неправда. Солнце, как типичная звезда, образовалось при сжатии протооблака. Считается, что Солнце является звездой третьего поколения. Когда произошел взрыв и образовалась Вселенная, возникли элементарные частицы и водород, газ начал гравитационно сжиматься, образуя скопления галактик, галактики, скопления звезд и сами звезды. Потом эти звезды взорвались, и их вещество было выброшено в межзвездное пространство. Солнце образовалось из межзвездного вещества, два раза побывавшего в звездах, которые сжимались и взрывались. Помимо водорода, в нем есть тяжелые элементы, которые образуются при высоком давлении, то есть при сжатии звезды.

Вещество, из которого состоит Солнце, соответствует космической распространенности элементов, среди которых преобладает водород. Также в нем образовались и небольшие примеси различных тяжелых элементов, и если мы смотрим на Солнце, мы видим линии излучения этих элементов, то есть это плазма, нагретая до высокой температуры. Она не может превратиться в вещество, которое мы видим на Земле, в твердое тело и так далее, потому что она нагрета до высокой температуры, и источником этой энергии являются термоядерные реакции, которые проистекают в недрах Солнца. Это та термоядерная энергия, которую мы хотим получить на Земле. Условия для протекания ядерных реакций возникают за счет высокого давления и высокой температуры в центре Солнца, в виде излучения выделяющаяся ядерная энергия распространяется наружу, и все ионизует — и внутренности Солнца, и солнечную корону. Далее солнечная плазма переходит в солнечный ветер, и мы регистрируем его частицы. Это и есть то, что истекает из самого Солнца, это та плазма, из которой оно состоит.

Владимир Кузнецов
доктор физико-математических наук, директор Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн РАН, действительный член Международной академии астронавтики

В будущем Солнце увеличится и уничтожит все живое на Земле

Это правда. Существуют звезды, которые называются «красные гиганты». Они имеют приблизительно такую же массу, что и Солнце, но примерно вдвое старше него. И при той же самой массе их размер в десятки раз превышает размер нашего Солнца. Теория звездной эволюции, которая сейчас неплохо разработана, объясняет это достаточно естественным образом — как результат эволюционных изменений, происходящих в звездах после того, как в их недрах, где сейчас происходит термоядерная реакция превращения водорода в гелий, постепенно заканчивается термоядерное горючее (водород). Такое же увеличение размеров непременно произойдет и с Солнцем. В будущем оно постепенно должно раздуться до таких размеров, что, вероятно, орбита Венеры окажется внутри нашей звезды. При этом количество энергии, которую Солнце будет излучать, многократно превзойдет современный уровень.

Конечно, в это время не только жизнь на Земле будет невозможна, но и вообще с нашей планеты исчезнет вода, улетучится атмосфера, останется сухая раскаленная пустыня. Но это будет в очень далеком будущем, спустя не менее 5 миллиардов лет от нашего времени. Это колоссальный срок, он почти в сто раз длиннее, чем отрезок времени, который отделяет нас от эпохи динозавров, когда людей вообще еще не существовало. Поэтому нам не нужно беспокоиться о судьбе наших далеких потомков. Если до того времени доживет высокоразвитое общество, его возможности будут непредставимо высокими для нас, и люди наверняка придумают способ найти себе более подходящее место для жизни.

Анатолий Засов
доктор физико-математических наук, профессор кафедры астрофизики и звездной астрономии физического факультета МГУ, заведующий отделом Внегалактической астрономии ГАИШ МГУ