Пятая стихия. Глава 1. Жёлтый карлик

«…Тамбов на карте генеральной
кружком означен не всегда; …»

М. Ю. Лермонтов

Не зря эпиграфом к этой главе взяты слова М.Ю. Лермонтова из «Тамбовской казначейши». Желтый карлик – а так астрономы величают наше Солнце, по масштабам Вселенной уж не такая «знаковая величина», перед которой нужно снимать шляпу. Карлик – он всегда карлик, хотя для нас, для землян, Желтый карлик это – ВСЁ.
Как часто все мы, сами того не замечая, вспоминаем или говорим о Солнце. Мы радуемся его свету, его теплу и грустим, когда Солнце уходит за горизонт или прячется за облака. Солнце – практически единственный источник тепла на Земле. Его тепло является основой почти всех физических процессов и явлений на Земле и в атмосфере.
Действительно, наше Солнце – небольшая звезда во Вселенной. Звезды – это тела из раскаленного светящегося газа. Во всей Вселенной их около 100 миллиардов. Они очень сильно различаются между собой по размеру, массе и температуре. Цвет звезды определяется ее температурой: самые «горячие» звезды – голубые, самые «холодные» - красные, а наше Солнце желтое. Поэтому оно и зовется «Желтым карликом». Если говорить «по науке», то Вселенная – это материальный мир, нас окружающий. Он состоит из многих тел и систем, находящихся в постоянном движении и развитии. Космические тела связаны между собой, в основном, силами гравитации. Эти тела возникают и исчезают в результате естественного кругооборота материи, никогда не исчезающей и ниоткуда не прибывающей, а только меняющей форму своего существования.
По одной из гипотез в современном виде Вселенная находится уже около 20 млрд. лет и пробудет еще в этом же состоянии около 100 млрд. лет. На наш век, пожалуй, хватит.
Существует две версии возникновения Вселенной: научная и библейская.
По научной гипотезе было время, когда Вселенной не существовало. Она находилась в особом состоянии, сжатая в точку громадным давлением и огромной температурой. Моментом возникновения Вселенной ученые считают миг, когда эта точка взорвалась, и Вселенная стала расширяться в пространстве и времени.
По библейской версии Вселенную создал Бог за семь дней. В первый день он создал небо и землю. Она не имела формы и находилась в вечной тьме. И тогда Господь произнес: «Пусть будет свет!». Свет появился, Творец отделил его от тьмы и назвал одну часть днем, а другую – ночью.
На второй день Бог создал небосвод.
На третий Всевышний собрал воду в одно место, и так возникла суша. И повелел Он, чтобы на суше появились растения и деревья, приносящие плоды.
На четвертый день Господь создал Солнце, Луну и все звезды.
На пятый день были созданы птицы и все живое в воде. Им Всевышний велел размножаться, дабы постоянно заполнять землю и воду.
На шестой день Бог создал ползучих гадов, огромное количество разных зверей и, в конце концов, - человека, чтобы тот владычествовал в мире. С одной стороны, обидно, что Бог создал нас в один день с ползучими гадами, но и здесь Всевышний не ошибся. С другой стороны, пожалуй, Творец к шестому дню уже устал, и его творение (человек) получилось не самым лучшим. Действительно, шерсти нет, клыков нет, слух, зрение и обоняние неважные, созревает до взрослого состояния через 15-20 лет. Правда, Всевышний дал человеку разум, но далеко не всегда человек им разумно пользуется. Только человек придумал столько всяких «жестокостей» для того, чтобы убивать себе подобных. Мерзкое существо.
На седьмой день Господь отдыхал от трудов праведных, и с тех пор воскресенье – праздник, и воскресенье – последний день недели.
Какая версия возникновения Вселенной вам, уважаемый читатель, больше по душе – ту и выбирайте.
А теперь давайте поговорим о нашем светиле, о нашем Солнце.
Солнце – одна из небольших звезд во Вселенной. Солнце имеет свою планетную систему, которую мы привыкли называть солнечной системой. В эту систему входит девять планет (по мере удаления от Солнца): Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер (самая крупная планета Солнечной системы и её 92 спутника), Сатурн (83 спутника), Уран, Нептун и Плутон, а также 134 (по другим данным – 61) спутника этих планет, около миллиона астероидов, болидов и комет и огромное количество метеоров (метеоритов).
В 2006 году астрономы всего мира объединившись понизили статус планеты Плутон. Теперь она считается карликовой планетой, а планет Солнечной системы осталось восемь. Справедливости ради нужно сказать, что не все с этим согласны, но решение о Плутоне принято. Спорить об этом можно, но бесполезно.
Болид – это очень яркая падающая звезда, которая может по пути своего движения «терять» метеоры. Астероиды, в отличие от болидов, это малые планеты, которые вращаются вокруг Солнца по постоянным орбитам и «не падают».
               
Как звезда Солнце образовалось около 5 миллиардов лет назад и, по мнению многих ученых, будет так же светить на Землю еще примерно столько же времени. Солнце состоит почти только из водорода и гелия. Они составляют 99,8% массы Солнца. Как видно, на кислород,  магний, азот, кремний, углерод, железо, кальций и неон, которые тоже есть на Солнце, остается всего 0,2% его массы.

Размеры Солнца впечатляют: его радиус равен 700 000 км   (радиус Солнца более чем в 100 раз превышает радиус Земли), а масса Солнца составляет 330 000 масс Земли. Масса Солнца настолько велика, что ее уменьшение на 4,3 млн. тонн в секунду  за счет излучения практически ничего не меняет в Солнечной системе. А ведь 4,3 млн. тонн – это кое-что!
Солнце – это огромный газовый шар. Рядом с Землей Солнце выглядело бы как арбуз рядом с песчинкой. Температура на поверхности Солнца около 6000 °С, а внутри него она достигает миллионов градусов. Откуда же Солнце берет такое огромное количество тепла?
По существу Солнце – огромный термоядерный реактор. Примерно 4 млн. тонн водорода превращается в нем в гелий за одну секунду, выделяя при этом в пространство гигантское количество энергии. Только в сторону Земли Солнце каждую секунду излучает такое количество тепла, которое получается от сгорания в одном месте 11 600 миллиардов тонн каменного угля, а это всего лишь одна полумиллиардная часть солнечного излучения!
По пути от Солнца к Земле значительная часть энергии рассеивается в космосе или «пролетает мимо Земли», но и то, что доходит, обеспечивает на Земле всю жизнь, все протекающие на Земле процессы.
Вся жизнь на Земле и в атмосфере зависит от Солнца, хотя оно удалено от нас на 150 миллионов километров. Пушечный снаряд пролетает это расстояние за 9 лет. Если бы у человека была рука длиной в 150 млн. км, то после прикосновения к Солнцу, человек ощутил бы боль от ожога только через 167 лет, так как ощущения передаются по нервам со скоростью 28 м/с (значит не дожил бы такой человек до боли от ожога). Даже свету, который распространяется со скоростью 300000 км/с, нужно 8,3 минуты на то, чтобы пройти такое расстояние, а современный скоростной самолет долетит до Солнца (если долетит) только через 20 лет.
150 млн. километров – громадное расстояние, но, между прочим, это «всего» двести радиусов Солнца.   


Солнце состоит (несколько упрощенное изложение) из ядра, зоны радиации, зоны конвекции, хромосферы и фотосферы. Энергия Солнца распространяется от ядра к фотосфере (видимой поверхности), где она покидает Солнце в виде тепла и света.
Как уже говорилось, поверхность Солнца имеет температуру 6000 градусов, а в более глубоких слоях эта температура доходит до миллионов градусов.
Солнце постоянно излучает волновую радиацию, к которой относятся тепловые и световые лучи, радиоволны, ультрафиолетовые и рентгеновские лучи. Кроме волновой радиации, Солнце посылает на Землю потоки электрически заряженных частиц – корпускул.
Прежде чем попасть на Землю солнечные лучи должны пройти через земную атмосферу. Это не так-то просто. Некоторые газы, входящие в состав атмосферы Земли (об атмосфере Земли мы поговорим чуть позже), поглощают значительную часть солнечного излучения. В среднем  атмосферой  поглощается примерно четверть излучения Солнца, и только три четверти его достигают земной поверхности.
Ученые смогли определить так называемую «солнечную постоянную» - количество тепла, которое поступает на один квадратный сантиметр поверхности на верхней границе земной атмосферы, перпендикулярной солнечным лучам, за одну минуту. Эта «солнечная постоянная» равна 2 кал/см2•мин. Если учесть, что 1 кал = 4,1868 Дж, то в системе «современных единиц» солнечная постоянная равна  8,37 Дж/см2•мин.
Говоря о Солнце, нельзя не вспомнить о солнечных пятнах и протуберанцах. Солнечные пятна – это участки поверхности Солнца, которые темнее всей его поверхности. С этих участков во Вселенную произошел с поверхности Солнца такой громадный выброс электромагнитной энергии, что температура на этих участках понизилась на 1000 – 1500 градусов. Вот поэтому и выглядят темнее (пятнами) отдельные участки поверхности Солнца. Астрономы давно следят за площадью, конфигурацией и сохранением пятен на Солнце, а потом стараются связать все происходящее в атмосфере с этими пятнами. В этом что-то есть, но четкой, однозначной связи ни с каким «земным» явлением пока установить не удалось.
Хочется вспомнить об одном советском учёном – Анатолии Витальевиче Дьякове. Собственно говоря, «остепененным учёным» он никогда не был – не дали ему защититься. А. Дьяков ещё до Отечественной войны закончил физико-математический и астрономический факультет МГУ, знал четыре языка, но за свой собственный язык был сослан в Темир-Тау, в Кемеровскую область на только что построенный Новокузнецкий  металлургический комбинат (не в той компании рассказал политический анекдот). Там, в Горной Шории он стал начальником метеорологической станции и передавал свои прогнозы погоды руководству комбината.
Считая, что все процессы на Земле зависят от Солнца и солнечной активности, А. Дьяков стал наблюдать за Солнцем, солнечными пятнами, и по их числу, форме, расположению и т.д. давал свои прогнозы. За свою работу он был награжден орденом Трудового Красного Знамени, получил много благодарностей из-за рубежа от правительств тех стран, которые он предупреждал о стихийных бедствиях, но в своей стране, своей «родимой гидрометеослужбой» признан не был. Так и перестала существовать единственная в СССР гелиометеорологическая станция. А жаль! В исследованиях А. Дьякова было много интересного. Если вас, уважаемый читатель, заинтересовал этот исследователь, постарайтесь найти журнал «Сибирские огни» за 1968 год (ссылка на этот журнал есть в списке литературы) и в нём вы сможете прочитать большую статью о А. Дьякове.
Несколько слов о протуберанцах. Протуберанцы – это светящиеся образования из раскаленных газов, наблюдаемые на краю солнечного диска. Такие выбросы газов могут происходить на расстояние до десятков, а то и сотен тысяч километров от поверхности Солнца. А ведь это все ЭНЕРГИЯ! И если вся эта «лишняя энергия» случайно направлена в сторону Земли и попадает на Землю, вот тогда все наши четыре стихии могут вести себя непредсказуемо.
Выше, на фотографии Солнца вы, уважаемый читатель, сами можете различить и пятна, и протуберанцы, а в следующей главе мы с вами поговорим о нашей Земле и ее атмосфере.
Сколько же и какого тепла идет от Солнца к Земле? Специальные приборы установили, что площадка в 1 квадратный метр за день получает столько тепла, что его хватило бы для нагрева 750 литров воды (четыре больших бочки) от 0 до 100°С.
Излучение Солнца слагается из потоков энергии, которые несут с собой электромагнитные волны разной длины. Если весь спектр солнечного излучения разделить на три части: ультрафиолетовую, оптическую (видимую) и инфракрасную, то на долю первой приходится 10% суммарной энергии излучения, на долю второй – 40% и на долю третьей – 50%.
Ни ультрафиолетовую, ни инфракрасную части спектра мы не видим, но прекрасно ощущаем на себе. Ультрафиолетовые лучи биологически активны, и им мы обязаны загару, а инфракрасные лучи переносят тепло.
Самая жёсткая часть излучения Солнца – рентгеновское излучение – «теряется» ещё в верхней атмосфере на высотах 80-100 км. Поглощается «жёсткий» ультрафиолет озоном, который есть в атмосфере на высотах от Земли до 80 км. Несмотря на то, что максимальная концентрация озона наблюдается на высотах 20-25 км, уже на высоте       50-55 км  «жёсткого» ультрафиолета почти не остается – он весь поглощается озоном. Не будь этого, все живые организмы на Земле погибли бы в результате разрушения клеток «жёстким» ультрафиолетовым излучением. Вот почему многих учёных, и не только их, испугала «озоновая дыра».
Какая же часть солнечной радиации доходит до земной поверхности? Если принять всю солнечную радиацию на верхней границе атмосферы за 100%, то оказывается, что в ясный день до поверхности Земли доходит примерно 80% всей солнечной энергии, направленной к Земле, а при наличии облачности – только 25%.
Вот так Солнце «снабжает» нас теплом и светом, обеспечивает нам жизнь на планете Земля. Мы во всём зависим от Солнца и от его активности. Без Солнца, или как его ещё называют астрономы, без «Желтого карлика», нам никак нельзя, некому было бы сказать «МЫ».