Наше Солнце — это термоядерный взрыв, который длится вот уже несколько миллиардов лет. Благодаря крохам его энергии, долетающей до Земли, на нашей планете существует жизнь.
Солнце — гигантский газовый шар. Его масса в 330 тысяч раз больше массы Земли. Диаметр Солнца составляет почти 1,4 миллиона километров. Поэтому потоки энергии, образовавшейся в центре Солнца благодаря термоядерному синтезу, достигают его поверхности через миллионы лет. Поверхность нашего светила напоминает суп, кипящий в глубокой кастрюле. Из его недр постоянно поднимаются гигантские потоки газа, нагретого почти до 6 тысяч градусов. Диаметр таких «газовых столбов» достигает 20–50 тысяч километров. Между ними могут располагаться чуть менее нагретые области с температурой около 4300 °C. На более ярком фоне наблюдателю с Земли они кажутся темными пятнами. Внешняя излучающая поверхность Солнца называется хромосферой (греч. chroma — «цвет»). Ее толщина составляет 7–8 тыс. км. Под ней находится фотосфера (греч. photos — «свет»). Поверхность Солнца можно увидеть, если посмотреть на него через закопченное стекло (смотреть на Солнце без защиты нельзя — можно повредить зрение и обжечь глаза). Выше фотосферы и хромосферы располагается разряженная солнечная корона, которая видна только во время солнечных затмений. С помощью телескопов со специальными фильтрами на поверхности Солнца можно наблюдать огромные факелы раскаленного газа — протуберанцы. Высота некоторых из них достигает десятков и даже сотен тысяч километров.
Видимый свет несет лишь часть энергии, которая долетает от Солнца до Земли. Глаз человека не воспринимает ни инфракрасные, ни ультрафиолетовые солнечные лучи. Раскаленный докрасна шар скоро перестает светиться, но он еще долго остается горячим, испуская невидимые инфракрасные (тепловые) лучи. Ультрафиолетовые лучи гораздо более опасны. От ультрафиолетовой радиации Солнца нас защищает слой газа озона, расположенный на высоте 20–25 км над поверхностью Земли.
Поверхность Солнца испускает огромное количество заряженных частиц — атомных ядер и электронов. Ученые называют их поток солнечным ветром. От этого опасного излучения нас защищает магнитное поле Земли. Под воздействием этого поля несущиеся от Солнца заряженные частицы отклоняются от своего пути и как бы обтекают нашу планету. Отдельные вспышки излучения Солнца приводят к увеличению интенсивности солнечного ветра. Это явление порождает на Земле магнитные бури и полярные сияния.
СОЛНЦЕ НА НЕБЕ
Наша планета вращается, словно гигантская Рас крученная юла. Одновременно она совершает свой годовой путь вокруг Солнца, двигаясь по воображаемой линии — орбите (лат. orbita — «колея», «дорога»). Мы не ощущаем этого перемещения Земли в пространстве и видим то же, что и наши далекие предки: каждое утро оранжевое Солнце поднимается из-за горизонта на востоке и, прокатившись по небосводу белым раскаленным диском, разливает на западе багровые краски заката.
Положение Солнца на небе зависит от времени года. В разгар зимы оно лениво прокатывается по небу, показываясь из-за горизонта всего на треть суток. Поздний зимний рассвет быстро сменяется ранними сумерками. Зато летом Солнце взлетает высоко вверх и совершает долгий путь, который длится порой до 16 часов. Такие различия видимого перемещения Солнца по небу в разные сезоны года возникают благодаря наклону земной оси. Эта воображаемая линия соединяет Северный и Южный полюса нашей планеты, иными словами — ее самую северную и самую южную точки. Проткните апельсин с помощью спицы и начните крутить его вокруг этой оси — получите модель вращения нашей планеты. Чтобы картинка была более точной, спицу надо немного наклонить. Не случайно ось вращения школьных глобусов тоже располагается не строго вертикально.
Орбита Земли, двигающейся вокруг Солнца, не является идеальным кругом. Она слегка вытянута, то есть является эллипсом. Это означает, что дважды в году Земля находится чуть ближе к Солнцу и дважды — чуть дальше. Можно подумать, что приближение к Солнцу и отдаление от него и вызывает смену времен года на нашей планете. Однако это не так. Причиной наступления зимы или лета является все тот же наклон земной оси.
Во время движения Земли по околосолнечной орбите этот наклон не меняется. В результате на одной части своей траектории наша планета больше повернута к Солнцу своей нижней половинкой (Южным полушарием). На другом отрезке пути больше солнечной энергии получает верхняя часть земного шара (Северное полушарие). Представьте себе, что вы греетесь у костра, наклонившись к огню и протянув к нему руки. Не меняя положения тела, обойдите костер и встаньте с другой его стороны. Теперь греться будут ноги и задняя часть туловища. Примерно такая же ситуация происходит и с нашей планетой во время ее движения вокруг Солнца. Если бы смена времен года зависела от расстояния, которое отделяет нашу планету от Солнца, тогда зима и лето наступали бы дважды в течение года.
Моменты, когда высота Солнца над горизонтом в полдень максимальна или минимальна, называют солнцестояниями. Летнее солнцестояние приходится на 21–22 июня. Именно в это время день длится дольше всего. Самый короткий день — во время зимнего солнцестояния, 21–22 декабря. Весной, 20–21 марта, и осенью, 23 сентября, наступают моменты равноденствия, когда продолжительность дня равна продолжительности ночи.
Во время вращения Земли вокруг своей оси и по солнечной орбите иногда возникают моменты, когда диск Солнца полностью закрывается Луной. Дневной свет меркнет, ненадолго наступают сумерки, а на небе становятся видны звезды. Если лунный диск перекрывает Солнце лишь своим краем, говорят о частичном солнечном затмении. Лунная тень образует на поверхности Земли пятно диаметром около 100 км. Поэтому полное солнечное затмение видно не в любой точке земной поверхности. Благодаря вращению Земли вокруг своей оси лунная тень скользит по Земле, образуя длинную полосу. Последний раз полное солнечное затмение в восточной части России произошло 9 марта 1997 г.
ЭНЕРГИЯ СОЛНЦА И ЧЕЛОВЕК
Электроэнергию, которую люди потребляют в своих квартирах, обычно измеряют в киловатт-часах. Ежемесячно каждый житель развитых стран тратит на свои нужды несколько сотен киловатт-часов, регулярно оплачивая эти расходы. Между тем наша планета ежесекундно и совершенно бесплатно получает около 50 миллиардов киловатт-часов солнечной энергии. Ученые подсчитали, что для удовлетворения всех энергетических нужд человечеству хватило бы и десятитысячной доли от этого энергетического потока. К сожалению, пока даже самые современные технологии не позволяют людям в полной мере использовать даровую солнечную энергию в необходимых объемах. Пока лидерами ее потребления на нашей планете являются растения. Животные не могут ее использовать для поддержания собственной жизни.
Лежащий на пляже человек загорит, нагреется и проголодается. Он никогда не сможет жить только благодаря солнечной энергии. Растения обладают этой удивительной способностью благодаря особому веществу — хлорофиллу (греч. chloros — «зеленый», phylum — «лист»). С его помощью из молекул углекислого газа они производят разновидность сахара — глюкозу (греч. glykys — «сладкий»). Такой процесс называется фотосинтезом (греч. photos — «свет», synthesis — «соединение»), то есть соединением (синтезом) простых веществ в более сложные под воздействием солнечной энергии. Другими словами, с помощью солнечной энергии растения производят пищу буквально из воздуха!