Наше Солнце, представляющееся нам огромным, на самом деле является весьма обычным небесным телом: около 90 % всех звезд имеют примерно такую же величину, а 10 % – даже превосходят своими размерами наше светило.
Почему Солнце, как и другие звезды, служит источником света? Какие процессы в его недрах приводят к выделению огромного количества энергии?
В процессе эволюции любая звезда проходит несколько стадий – от образования в результате гравитационного сжатия и разогрева газово-пылевого облака до гибели, после того как все ее энергетические ресурсы окажутся исчерпанными.
Солнце образовалось около 5 млрд. лет назад. После того как в процессе сжатия плотность и температура его внутренних областей достигли достаточно больших значений (по современным оценкам, они составляют соответственно «150 г/см3и га 20 000 000 градусов), в недрах Солнца стали возможны реакции термоядерного синтеза, при которых ядра атомов водорода превращаются в ядра гелия с выделением довольно значительного количества энергии. Эта энергия выделяется в виде ускоренных частиц (тепловая форма) и в виде рентгеновского и гамма-излучения. Несмотря на высокую скорость распространения излучения, лишь примерно через двадцать тысяч лет очередная его «порция» прорвется через плотные слои Солнца наружу. За это время оно настолько преобразится из-за взаимодействия с веществом Солнца, что мы сможем воспринимать его уже в виде света. С каждого квадратного метра поверхности нашего светила в секунду излучается количество энергии, равное 63 тысячам килоджоулей, или, иначе говоря, каждый квадратный метр поверхности Солнца «имеет мощность» 63 000 киловатт, что сравнимо с мощностью двигателей нескольких современных самолетов.
До нас доходит лишь двухмиллиардная часть отдаваемой Солнцем энергии, но и это – громадная величина по нашим обыденным представлениям. Для сравнения заметим, что количество солнечной энергии, падающей на Землю за три дня, могло бы быть получено лишь при сжигании всех земных запасов топливных ископаемых, вместе взятых. Солнечное излучение – первичный источник всех земных видов энергии (кроме ядерной), без него жизни на Земле не было бы.
Однако диапазон расстояний от Солнца, в котором тепловые условия на планете могут оказаться благоприятными для развития жизненных форм земного типа, довольно узок. И на Венере, и на Марсе – ближайших к Земле планетах – такие условия отсутствуют.
Структура Солнца, то есть строение его внутренних и внешних областей, весьма сложна. В самых глубинных, самых плотных и горячих недрах, как уже отмечалось, происходит процесс выделения энергии, которая затем в виде излучения, различного рода колебаний и конвективных движений как бы «просачивается» к внешним слоям. Из-за большой непрозрачности этих областей Солнца мы их не видим. Однако на некоторой «глубине» непрозрачность резко уменьшается, и все излучение, исходящее из того слоя, расходится уже без особых задержек во внешнее пространство. Этот слой называется фотосферой. Толщина его в масштабах Солнца очень мала – не более 300 километров, благодаря чему край солнечного диска кажется нам очень резким. На уровне фотосферы развиваются различные явления, связанные с процессами, происходящими в более глубоких слоях. Наиболее доступными для наблюдений являются солнечные пятна.
Выше фотосферы расположен относительно тонкий слой – хромосфера, толщина которой составляет около 10 000 километров, а еще дальше простирается солнечная корона – очень разреженная и горячая область солнечной атмосферы. Размеры ее огромны, они исчисляются многими десятками радиусов Солнца. Без использования специальных инструментов хромосферу, а тем более корону из-за их малой по сравнению с диском Солнца яркости можно наблюдать только во время полных солнечных затмений.
В хромосфере и короне происходит масса интереснейших явлений: именно там образуются протуберанцы, наблюдаются солнечные вспышки и др. Солнечные вспышки, в частности, относятся к таким явлениям, которые оказывают непосредственное воздействие на Землю. С ними связаны полярные сияния, магнитные бури. Вполне вероятно, что они вызывают также и погодные аномалии.
Такова краткая характеристика Солнца – одной из многих десятков миллиардов звезд, образующих местную звездную систему, или, говоря языком астрономии, Галактику. В Галактике наряду с огромным количеством звезд, общая масса которых примерно в сто миллиардов раз превышает массу Солнца, имеется чрезвычайно разреженное межзвездное вещество, состоящее из газа и пыли. Несмотря на его крайне небольшую плотность – в среднем около одного атома на 2 кубических сантиметра, – во всем объеме Галактики его содержится изрядное количество – около 5 % от массы всех звезд.