19 мая 2018, 21:29

Солнце, наши знания и немного космоса

Фотобиология

Наша Солнечная система — планетарная система, в которой вокруг одного центра массы вращается множество разнообразных космических объектов. Это восемь официальных планет: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун; по крайней мере три «карликовых планеты» (Плутон с 2006-го года классифицируется как карликовая планета); более 130 спутников планет и большое количество комет, астероидов, плавающих обломков, а также космическая пыль и газ. Однако совокупная масса всех этих объектов составляет всего лишь 0,13 % от массы Солнца. Само Солнце, соответственно, составляет 99,87% от массы Солнечной системы, но настоящий центр Солнечной системы даже не само Солнце, а ядро этой звезды. Из-за гигантской массы в недрах Солнца чрезвычайно высока плотность вещества, в результате чего возникают условия для протекания реакций термоядерного синтеза. Выделяющееся в результате реакций интенсивное электромагнитное излучение распространяется в окружающем пространстве, приводя к нагреву вращающихся вокруг Солнца небесных тел. На больших расстояниях излучение рассеивается, и освещенность и температура уделенных от звезды объектов уменьшается почти до нуля.

Согласно сегодняшним представлениям, солнечное излучение приняло непосредственное участие в возникновении жизни на Земле: древняя земная атмосфера, ещё лишенная кислорода (источника для озона), пропускала через себя несущее большое количество энергии ультрафиолетовое излучение. Под его воздействием постоянно разрушались молекулы газов древней атмосферы, и менялся её состав. Со временем это привело к возникновению более сложных веществ, являющихся основными компонентами биологической жизни. Очевидно, что без внешнего источника энергии разумная и высокоорганизованная жизнь невозможна, но помимо этого, маловероятно что без стабильного внешнего источника энергии будет способна возникнуть вообще какая-либо жизнь.

Эхнатон, "фараон-еретик" основал род монотеистической религии, с единственным и верховным богом - солнечным диском.

Солнце является причиной движения ветра, испарения воды и появления облаков - весь климат нашей планеты движется им. Солнечное излучение дает возможность существовать растениям, растения дают возможность существовать животным – чем сложнее организм, тем большее количество энергии он потребляет – но, в конечном, итоге, абсолютно всё живое, вся энергия нашей планеты - это пойманный и запасённый в разных формах свет Солнца. Животворная сила солнечного света осознанна человеком с доисторических времён, и нет, по-видимому, ни одного культурного обычая или ранней религии, в которых Солнце не играло бы центральную роль. Наиболее известные солнцепоклонники жили в Древнем Египте, и на египетских барельефах Солнце раздает свою силу буквально, руками с ладошками.

Религией дело не ограничилось: ежедневный восход и закат, монотонное и неизменное движение светила по небосводу, смена времен года и другие природные явления, источником которых является наша звезда, позволили начать накопление объективных знаний об окружающем мире. Астрономия – самая древняя наука, и первая наука, в рамках которой люди начали использовать наблюдение, расчеты, и моделирование. По всему миру разбросаны доисторические каменные обсерватории, самая известная из которых – Стоунхендж. Таким образом, в наблюдении за Солнцем лежат истоки и научного подхода. Люди всегда считали что небо – настоящий источник и сущность жизни, в более глубоком смысле, чем дающая просто продукты питания земля. Сходящие с неба свет и тепло, звёздная мозаика ночного неба, идущие по своим орбитам небесные тела – всё это заставило людей именно небо населить богами, и на небе искать ответы на свои вопросы. В астрономии слились как практическое начало – определение времени, календарь, навигация – так и мистическое. Ведь раз звёзды управляют всем на Земле, то и судьбой человека они управляют тоже. Изучая звёзды, можно проникнуть в высший мир, а ради этого стоит напрягать мышление и прилагать усилия.

Изучение Солнца всегда было центральным в астрономии. Для нас Солнце – самая важная звезда, и единственная «настоящая» звезда, известная человечеству до самого недавнего времени. Остальные обозреваемые с Земли звезды кажутся крохотными точками, и мало кто принимал всерьез теории о том, что эти звезды могут быть ничуть не меньше нашей. Однако теперь установлено, что наша Солнечная система - только часть галактики, которую мы называем Млечный Путь, содержащей не меньше 100 миллиардов звезд. Единственная звезда Солнечной системы не только не уникальна, но даже не является среди них чем-то выдающимся. Обозреваемые звёзды значительно различаются по размерам, температуре, яркости и плотности, и Солнце имеет примерно средние значения по этим характеристикам.

Солнце, как и все другие звезды, является гигантским раскаленным газовым шаром, любое твёрдое вещество в нем отсутствует. Поскольку на Солнце отсутствует твердая материя, разные части Солнца вращаются вокруг своей оси с разной скоростью. Так, в районе экватора один полный оборот происходит за 25 дней, в районе полюсов — за 35 дней. Возраст Солнца оценивается в 5 миллиардов лет. Масса Солнца равна 2×1030 кг., это приблизительно 330 тыс. масс Земли, диаметр солнечно диска - 1 395 000 км., на отрезке такой длины можно разместить 109 земных шаров.

Всем известно что Солнце большое, но люди нередко забывают, насколько. Оно гигантское, просто колоссальных размеров.

Земля является наиболее массивной из планет земной группы (состоящих из твёрдого вещества), но она гораздо меньше планет-гигантов (состоящих из газа). Масса Юпитера в триста раз больше земной, Сатурна – почти в сто, масса Урана и Нептуна больше земной в пятнадцать раз.

74% массы Солнца приходится на водород, 24% на гелий – это два самых распространенных газа во вселенной - остальную часть делят между собой атомы всех элементов, составляющих таблицу Менделеева. На Солнце есть почти всё, но в мизерных концентрациях относительно двух основных составляющих частей – водорода и гелия. Тем не менее, из-за исключительно большой массы Солнца абсолютная масса любого из неосновных элементов гораздо больше, чем на любой из планет Солнечной системы.

За поверхность Солнца условно принимается поверхность фотосферы – тонкого слоя около 400 км., под которым газ становится непрозрачным. Температура поверхности Солнца составляет 6000° C, но с продвижением вглубь звезды возрастает многократно – приблизительно до 15 миллионов градусов Цельсия. Средняя плотность солнечного вещества немного больше плотности воды, и составляет 1,4 г/см3, однако в солнечном ядре из-за огромного давления плотность вещества уже более 150 г/см3 [1]. Экстремальные давление и температура приводят к тому, что вещество уже не может сохранять упорядоченную структуру, и становится плазмой – в плазме ядра атомов движутся отдельно от электронов. Так создаются условия для протекания реакции ядерного синтеза.

В общих чертах она выглядит так: две молекулы водорода (т.е. четыре протона, ядра атомов водорода) при высокой температуре ускоряются настолько, что могут приблизиться друг к другу достаточно близко, чтобы под действием сил притяжения слиться в одно ядро атома гелия. Масса получившегося ядра гелия составляет только 70% (0.7%), от массы четырех протонов ядер атомов водорода, и «лишняя» масса преобразуется в энергию излучения. Этот процесс описывается знаменитой формулой Эйнштейна: E = mc2 т.е. законом сохранения энергии — массы. Уравнение постулирует что энергия (E) равна массе (m), умноженной на скорость света (c) в квадрате. Утверждение что энергия и масса равнозначны – это критически важная и революционная концепция. Поскольку скорость света очень велика (2.9979 × 108 метров в секунду, или почти 300 000 км/ч), даже небольшая по объёму масса способна создать огромное количество энергии.

Каждую секунду на Солнце возникают 1038 ядер гелия из приблизительно 700 миллионов тонн водорода. При этом процессе 5 миллионов тонн (0.7 процентов) материи переходит в чистую энергию. Масса Солнца, таким образом, постоянно уменьшается, и количество гелия на Солнце растет по отношению к водороду. Но, поскольку Солнце исключительно большое, оно будет оставаться стабильным источником излучения в ближайшие несколько миллиардов лет. По приблизительным подсчётам, за все время своего существования Солнце потеряло (превратило в энергию) только 0,1 процент своей массы [2].

Ядра гелия, в свою очередь, могут сливаться между собой, образуя ядра таких элементов как кислород, углерод и азот. Атомы этих элементов – предел для нашего солнца. Однако звёзды с большей массой могут повторить этот трюк: давление в их недрах настолько велико, что ядра кислорода, углерода и азота могут сливаться, образуя ещё более тяжелые элементы, например, ядра атомов железа. Тем не менее, синтез тяжёлых элементов генерирует гораздо меньше энергии, чем легких. Более того, на синтез атомов железа, в конечном итоге, энергия тратится. Таким образом, средняя звезда неспособна рутинно создавать тяжёлые элементы, а атомы ещё более тяжелых драгоценных металлов и радиоактивных элементов были созданы при взрывах сверхновых, когда температура и давление намного превышали показатели обычной работы звёзд.

Конечно, мы не можем увидеть, что происходит в центре Солнца, и пока не в состоянии построить водородно-гелиевый термоядерный реактор, чтобы подтвердить теорию экспериментом. Однако законы физики неизменны для любого объекта во Вселенной, и на их основе и построена современная модель структуры Солнца. Упрощённая модель основывается на том, что Солнце состоит из сферических слоев однородных материалов, расположенных на определенном расстоянии от центра. Именно удаленность от центра звезды и определяет плотность солнечного вещества и распределение температуры. В каждом из таких слоев своё давление, своя температура и плотность.

На текущий момент в Солнце различают следующие основные слои:

  • Ядро. Как уже упоминалось, ядро состоит из плазмы, и характеризуется экстремально высокой температурой (15 миллионов °C) и высокой плотность вещества, что приводит к реакции ядерного синтеза. Ядром считается небольшая центральная область, не больше 0,25-0,3 радиуса Солнца от его центра. И хотя ядро занимает только 7% объема Солнца, на него приходится 50% всей его массы. Выделяющееся в ядре количество энергии с трудом поддается осмыслению, приблизительное описание таково: взрыв 100 миллиардов водородных бомб каждую секунду. Энергия выделяется в виде квантов гамма-излучения, фотонов с очень короткой длиной волны.
  • Зона лучистого переноса. Эта зона находится на глубинах от 0,3 до 0,7 радиуса Солнца. Плотность вещества в зоне излучения уменьшается до 1-5 г/см3, и находящиеся в постоянном движении фотоны передают часть своей энергии в результате столкновений частицам солнечного вещества, или рассеивают её в результате столкновений с другими фотонами. Энергия таких фотонов уменьшается, переходя из гамма-излучения в рентгеновское. Энергия из ядра, таким образом, «просачивается» в расположенные выше слои чрезвычайно медленно: чтобы пройти через зону излучения, ей требуется около 170 тысяч лет.
  • Зона конвекции. Плотность этой зоны ниже, чем у воды, и основным способом переноса энергии является конвекция - процесс восхождения нагретого вещества к поверхности. Так, например, закипает вода в кастрюле. Вершины восходящих конвекционных потоков можно наблюдать в фотосфере - это так называемые «гранулы», аналоги пузырьков в кипящей воде.
  • Фотосфера. Слой фотосферы поддаётся прямому наблюдению, и именно на их основе строятся модели происходящих во внутренних слоях Солнца явлений. Толщина фотосферы небольшая – несколько сотен километров, и температура её самая низкая на Солнце - около 6000° C. В этом слое наблюдаются несколько характерных физических явлений: помимо солнечных гранул в фотосфере видны солнечные пятна. Пятна на Солнце — это тёмные области на фотосфере, диаметров около 10 000 км и температурой на 1500° C ниже, чем окружающая поверхность. Они формируются в ответ на мощные локальные магнитные поля, и живут от нескольких недель до нескольких месяцев. Однако для нас главную роль играет другой происходящий в фотосфере процесс – формирование солнечного света. Температура фотосферы достаточно низка, чтобы в ней могло существовать вещество в атомарном состоянии. При столкновении с поднимающимся из глубин Солнца фотоном атомы веществ приходят в возбужденное состояние, т.е. электроны переходят на более удаленную от атомарного ядра орбиту. При возвращении электрона на прежнюю орбиту он испускает фотон, но этот фотон уже несёт строго определённое количество энергии, или, что одно и то же, имеет определённую длину волны. Так вторично возникает электромагнитное излучение. Солнце покидает не более 3% энергии, возникшей непосредственно из реакций в солнечном ядре, подавляющее количество возникшей энергии претерпевает глубокие изменения. Солнце испускает весь спектр электромагнитного излучения, но большую часть солнечного излучения составляет свет, относящийся к видимой части электромагнитного спектра. Упрощая, можно сказать что термоядерная энергия ядра Солнца нагревает входящие в состав Солнца вещества, пока при определенной температуре они не начинают испускать свет. Принцип не сильно отличается от лампы накаливания, только Солнце самодостаточно, и работает очень медленно – чтобы подняться от ядра до фотосферы, энергии требуется около миллиона лет.
  • Хромосфера. Этот неоднородный прозрачный слой не имеет четких границ, и располагается в пределах от 2500 до 12000 км над фотосферой. Он состоит из разряженных газов, и, хотя по мере удаления от центра Солнца их плотность все больше падает, снова начинает расти температура. Хорошо известное явление фотосферы — протуберанцы. Они представляют собой облака плотного газа, похожие на языки пламени, вздымающиеся высоко над хромосферой. Этот газ существенно горящее окружающих областей, поэтому огромные столбы и дуги протуберанцев очень яркие.
  • Корона. Корона — последняя внешняя оболочка Солнца, простирающаяся на много миллионов километров. Именно «языки» короны видны с Земли во время полных солнечных затмений. Она представляет собой почти полностью ионизированный газ (плазму), температура которого в среднем составляет миллион, но может достигать двух миллионов градусов Цельсия. Причины роста температуры от относительно холодной фотосферы (6000) до экстремально горячей короны (до 2 000 000) не выяснены. Исходя из опыта известно, что с расстоянием температура падает, но не в этом случае. Корона сильно разрежена, и понятие «температура» не совсем точно описывает происходящие в ней процессы. Высокая температура означает, что кинетическая энергия частиц (электронов и протонов) растет с удалением от поверхности Солнца. Это может приходить, например, под воздействием мощных магнитных полей, которые возникают из-за разницы в скорости вращения солнечного вещества. Но, хотя температура короны очень высока, из-за очень низкой плотности вещества она излучает очень мало видимого света, в основном излучение короны приходится на ультрафиолетовое и рентгеновское излучение. Во время затмений корона представляется бледным, молочно-белым облаком, окружающим Солнце.

Солнечная корона достигает Земли, мы, собственно, в ней и живём. С удалением от Солнца плотность излучения падает, но, несмотря на это, поток частиц от Солнца заполняет всю Солнечную систему. Этот поток называют «солнечным ветром», и до сих не известно, где его граница, т.е. где поток излучаемых Солнцем частиц сравняется со звездным ветром других звезд.

Среднее расстояние Земли от Солнца составляет сто пятьдесят миллионов километров (150 000 000 км, или 1.5 × 1011). Это расстояние называют астрономической единицей, и оно принято в качестве основной единицы для измерения расстояний в Солнечной системе [3]. Истинную величину сухих нулей в астрономических расстояниях можно почувствовать, подумав о таком факте: солнечному свету требуется 8 минут, чтобы достичь Земли. Во Вселенной нет ничего быстрее скорости света, а мы видим Солнце, каким оно было 8 минут назад. Звёздное небо – это настоящая машина времени, мы видим только прошлое планет и звёзд, и многое из того, что находится на ночном небосводе, на самом деле уже изменилось или даже исчезло. Расстояние до следующей после Солнца ближайшей к нам звезды, Проксима в созвездии Центавра, в астрономических единицах составляет 260 000. И мы видим её такой, какой она была четыре года назад.

Закон квадратов расстояния. Интенсивность (количество) энергии излучения, которую несут электромагнитные волны, уменьшаеся по мере отдаления от источника излучения, поскольку энергия распределяется по большей площади.

Поскольку Солнце гораздо больше Земли, его лучи падают на нашу планету практически под прямым углом. По сути, солнечный свет — это гигантская стена электромагнитной радиации, распространяющаяся во всех направлениях. Количество поступающей от Солнца энергии всегда остается неизменным, и называется солнечной постоянной. Сейчас она принята равной 1370 Вт/м2. Это означает, что на каждый квадратный метр поверхности, перпендикулярной солнечным лучам и удаленной от Солнца на одну астрономическую единицу падает 1370 ватт солнечной энергии. Для сравнения, следующая от Солнца планета, Марс, получает только 445 Вт/м2, поскольку свет подчиняется закону квадратов расстояния, согласно которому освещенность уменьшается обратно пропорционально квадрату расстояния от источника света.

Солнечная постоянная показывает мощность солнечной энергии за пределами земной атмосферы. При прохождении света через земную атмосферу происходит множество физических явлений: спектр электромагнитной радиации изменяется, изменяется и её количество.

Наше Солнце, конечно впечатляющий астрономический объект, но после перечисления части феерических фактов о нём должен был бы возникнуть простой вопрос: а откуда мы вообще всё это знаем? Состав и массу Солнца, скорость света, расстояния между планетами? Предельные скорости, бесконечные расстояния, невообразимые массы — кто и как это смог измерить, и можно ли этим данным доверять? «Законы физики» — как и от кого люди узнали эти законы?

Очень кратко о научной мысли и изучении Солнца


Древняя астрономия была вынуждена полагаться на крайне несовершенные методы наблюдения, чаще всего просто на невооруженные глаза наблюдателя. Математика и геометрия в Древнем Мире уже были развиты на достаточно хорошем уровне, но некорректные исходные данные вели к ошибкам. До нас дошли имена знаменитых астрономов – Архимед, Гиппарх, Птолемей – а также их работы, однако практически все их выводы неверны. Радиус Земли и Солнца, расстояние до Луны и планет — ни на один из этих вопросов не было дано правильного ответа. Несовершенство измерений дополнялось ошибочной картиной мира: в центре Солнечной системы, по мнению Птолемея, находилась неподвижная Земля, а все остальные небесные тела вращались вокруг неё.

Геоцентрическая модель солнечной системы и звёздного неба из «Harmonia Macrocosmica» Андреаса Целлариуса, (1660 г.).

Птолемеева система геоцентричного мироздания просуществовала больше полутора тысяч лет, и всё это время неверная модель просто не могла предсказать верный результат. Древним было известно только пять (кроме Земли) видимых планет, а вместе с Луной и Солнцем их было семь, как и дней в неделе. Любой современный астроном знает, что созвездий в реальности тринадцать, но тринадцатое — созвездие Змееносца — было просто выкинуто из древней Вавилонской астрологии, видимо, потому что не вписывалось в 12 лунных месяцев земного года. Человеку свойственно ощущать единство и гармоничность мира, видеть во всем причинность и замысел. Поэтому никого не удивляла идея что всё связанно со всем, что планете Юпитер соответствует металл олово, день недели четверг и стихия дерево, а звёзды определяют будущее человека, рождённого под определённым знаком. Потребовалось появление научного метода, чтобы показать безосновательность, недоказуемость, а значит и бессмысленность подобных заявлений. Знания древних астрономов неплохо отвечали практическим задачам — созданию календаря и навигации — но в области познания и объяснения мира большая часть их мудрости по нынешним меркам является всего лишь сборником курьезов.

Появление в конце позднего Средневековья более совершенных астрономических инструментов привело получению новых данных, и у всё большего числа астрономов росла уверенность в том, что система Птолемея ошибочна. Первым публично подверг её сомнению Николай Коперник (1473-1543), предположивший, что центром Вселенной является Солнце, а Земля вращается по орбите вокруг него. Из-за страха перед церковью и основанной на богословии университетской схоластикой Коперник долго не решался опубликовать свою теорию, и его книга вышла только в год его смерти, в 1543. Затем немецкий астроном Иоганн Кеплер (1571-1630), основываясь на результатах наблюдений своего учителя Тихо Браге (1546-1601), доказал справедливость теории Коперника и сформулировал три важных закона движения планет, в частности, показал что траектория орбитального движения любого тела вокруг Солнца представляет собой эллипс. В системе Птолемея орбита вращения небесных тел вокруг Земли была строго круговой, и значит, все сделанные на её основе расчёты были ошибкой. Представления Птолемея унаследовал Коперник, считавший что небесные тела движутся по круговым, «идеальным» орбитам, но только вокруг Солнца. Соответственно, теоретические расчёты по модели Коперника тоже были ошибочны.

Данные Кеплера представляли собой глубоко осмысленный фактический материал, результаты многолетних наблюдений Браге. В конце жизни Кеплер выпустил свой шедевр — «Rudolphine Tables» (1627) — сборник таблиц, по которым можно было предсказать будущее положение любой планеты Солнечной системы. Точность математических предсказаний таблиц свидетельствовала сама за себя: предсказания были безошибочны, а значит теории Кеплера истинны и могут называться законами; теория Коперника истинна, Земля вращается вокруг Солнца. Кеплер видел, как действует небесная механика, но не понимал, почему. Чтобы понять почему, потребовался Ньютон.

В 1687 году Ньютон издал свой труд под названием «Математические начала натуральной философии». Натурфилософией в то время называли естествознание, и очевидно, Ньютон подошёл к природе с точки зрения геометрии и математики. На основании выведенных им же ранее трёх законов движения и закона квадратов расстояний Ньютон сформулировал закон всемирного тяготения: любые две частицы материи взаимно притягивают друг друга с силой, прямо пропорциональной произведению их масс и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними. Применительно к планетам это означает, что тело с большей массой будет притягивать к себе тело с меньшей массой тем сильнее, чем ближе они друг к другу.

Модель, использовавшаяся Ньютоном для объяснения своей идеи: чем с больше скорость выпущенного снаряда, тем дальше он летит. После достижения определённой скорости снаряду так никогда и не удастся упасть на землю.

Ньютон, по-видимому, был первым человеком, осознавшим, что небесные тела в реальности падают, притягиваемые центром массы более крупного тела, как яблоко падает с дерева, притягиваемое центром Земли. На примере Луны Ньютон рассчитал, что гравитация Земли достаточна, чтобы притягивать Луну и давать ей ускорение, но из-за сферической поверхности Земли Луна не может на неё упасть, постоянно «промахивается» и, фактически, находится в состоянии свободного падения, двигаясь вокруг Земли по искривлённой, эллиптической орбите. Законы Кеплера оказались прямым следствием закона всемирного тяготения, а работы Ньютона показали, что небесные тела подчиняются тем же законам, что и земные. Тысячелетия господствующая идея «мира земного» и «мира небесного» рухнула — оказалось, что поведение небесных тел можно понять и предсказать, а законы, действующие на небе и земле, одинаковы. И это имело очень большие последствия – ведь в таком случае познать небеса можно не покидая Земли.

С 1700-х годов бурное развитие получили телескопы, и тысячи астрономов по всей Европе начали наблюдать огромное количество небольших космических объектов — космос оказался заселен куда плотнее, чем предполагалось — и все они строго подчинялись законам Кеплера. Совместив законы Кеплера с давно известным феноменом параллакса планет, астрономы получили возможность вычислять расстояния до объектов в Солнечной системе с приемлемой точностью.

Аппарат Кавендиша

Теория гравитации Ньютона относительно долго оставалось без экспериментальных подтверждений, но постепенно они появлялись. В 1798 году английский физик Генри Кавендиш смог с помощью очень точных рычажных весов смог измерить силы взаимодействия двух металлических шаров. Чем доказал, что все тела притягиваются друг к другу, а сравнивая силы взаимодействия этих же шаров с Землёй, смог впервые вычислить верную массу Земли. С тех пор гравитационная постоянная была измерена многократно, она составляет G = 6,67408× 10-11 м3·с-2·кг-1. Это очень, очень малая величина, и сила тяготения чрезвычайно слаба. Однако, поскольку небесные тела обладают огромной массой, самая слабая физическая сила является основной силой, действующей во Вселенной.

Идея всемирного тяготения вывела познание на совершенно другой уровень. Ньютон показал, что общее притяжение шара таково, как будто вся его масса сосредоточенна в центре. А раз так, то самый тяжёлый шар в Солнечной системе — Солнце — будет обладать наибольшей силой притяжения. Солнце держит все остальные тела солнечной системы на поводке гравитации. Чем дальше та или иная планета от Солнца, тем слабее сила солнечного притяжения, поэтому период обращения по более удаленной орбите больше, чем по более близкой к Солнцу. Планеты, расположенные ближе к Солнцу, обходят его быстрее, как если бы поводок был сильнее натянут [4]. Это очень простой, элегантный, и главное, правильный ответ на очень давний вопрос: почему одни планеты движутся быстрее других? Последний раз вспоминая Птолемея, скажу, что в его системе геоцентричного мира получить такой ответ невозможно в принципе.

Настоящая наука работает по простой схеме: наблюдение — теория — эксперимент. Если данные эксперимента не опровергают теорию, то, возможно, она верна. Если корректно поставленный эксперимент повторён многократно, разными людьми с неизменным результатом, то теорию можно считать законом. В 1846 году, изучая возмущения орбиты Урана, астрономы пришли к выводу, что на Уран силой гравитации действует ещё одно небесное тело. В том же году, именно на предсказанном участке неба это тело нашли — телом оказалась планета Нептун. История повторилась в 1930 году, когда наконец обнаружили Плутон, чья орбита была вычислена за несколько десятилетий до фактического открытия. Это стало возможным только потому, что модель происходящего была построена на верной теории. Мы можем запустить на орбиту спутник, потому что Ньютон выдвинул странную теорию неочевидной «силы тяготения», и спутник не падает на землю, как и не улетает в космос, потому что законы Кеплера без ошибок описывают существующую реальность. Научный подход, ставший основным методом познания реальности только с девятнадцатого века, являет собой разительное отличие от прошлой науки — неудобоваримого винегрета наблюдений древности, где в одну кучу смешаны планета Юпитер, бог Юпитер, олово и четверги. И уж тем более от «знаний» почитателей «священных книг», вообще живущих в мире каких-то галлюцинаций.

Модель Солнечной системы Кеплера, основанная на «платоновых телах» — правильных многогранниках, в философии Платона символизировавших четыре стихии (землю, воздух, воду и огонь).

Причём не важно, что сам исследователь думает о предмете своего исследования: так, Кеплер пишет о «духе» или «сущности» планет, их активной роли во взаимодействии друг с другом, и все его сочинения пропитаны астрологией. Значение имеет только метод исследования, теория, и подтверждаются ли выводы экспериментом. Из всего багажа знаний средневекового человека, который нёс в себе Кеплер, верными оказались только те, что были основаны на непосредственном наблюдении и эксперименте. Он написал тома научных работ, а для нас имеет значение один листок с тремя законами. Мир Ньютона — это абсолютно пустая Вселенная, где планеты как гигантские бильярдные шары катятся по своим орбитам, а гравитация как-то мгновенно перескакивает от одного объекта к другому — процесс, который сам Ньютон называл «дальнодействием». Во время Ньютона ещё не существовало концепции электричества, как и знаний об атомарном строении вещества. Сейчас мы точно знаем, что Вселенная заполнена электромагнитными волнами, которые излучает абсолютно любое тело, а электричество — движущая сила жизни. Пустая вселенная Ньютона столь же ошибочна как и души планет Кеплера, но это не отменяет теорию гравитации. Более того, научные теории постоянно дорабатываются и дополняются, та же классическая теория гравитации была в значительной мере пересмотрена в начале 20-го века.

И здесь появляется ещё одно достижение научного подхода — разграничение личности исследователя и результатов исследования. Так было далеко не всегда — авторитет Аристотеля, к примеру, был столь велик, что практически всё, написанное им, принималось на веру до конца Средневековья. Воззрения «отцов церкви» истинны и не подлежат обсуждению уже только потому что они «отцы». По-видимому, такой способ мышления основан на идее «откровения» — знания, приходящего «извне», от источника, неспособного ошибаться. А значит, носитель такого знания автоматически прав во всём. Но практика показала обратное — никто и никогда не узнал «откровениями» ничего полезного или хотя бы правдоподобного. Мир слишком сложен, абсолютного знания не существует, а ссылки на чей-либо авторитет не являются доказательством чего-либо. Не важно, что думали о жизни Ньютон, Максвелл, Дарвин или Эйнштейн. Значение имеют только теории, выдвинутые этими людьми, модели, построенные на теориях, и эксперименты, эти теории подтвердившие или опровергнувшие.

Идея «пещеры» приведена в седьмой книге «Государства» Платона. Участвующий в диалоге Сократ описывает скованных узников, находящихся в подземной пещере. В задней её части горит огонь и расположен парапет, по которому проносят ряды изображений и статуй. Узники, которые «подобны нам», видят только отбрасываемые огнём тени статуй. Если кто-либо из узников смог бы освободиться, он не только увидел бы огонь и статуи, но смог бы выбраться из пещеры, постепенно продвигаясь от наблюдения объектов в мире до взгляда на Солнце, которое представляет собой высшую форму всего, форму Добра [5].

С самого начала научного познания оно осуществлялось через философию. В опыте европейской философии первыми были греки, а среди греков первым был Платон — основатель Афинской Академии. Центральная идея Платона заключалась в том, что все реально существующие вещи — всего лишь искажённые тени настоящих, истинных вещей, существующих где-то в другом, идеальном месте. Платон считал, что существует мир идей и мир вещей, и второе — лишь жалкое подобие первого. Неудивительно, что труды Аристотеля — ученика Платона — составили основу средневековой схоластики, ведь такой взгляд на мир идеально укладывался в христианскую концепцию грешного подлунного мира и беспорочного царствия небесного.

Кроме того, если мы всё равно видим только кривые блики реальности, то наблюдать за окружающим миром не имеет смысла, а познание придёт только через чистую мысль об идеальных формах, лежащих в основе природы. В системе Птолемея планеты вращались вокруг Земли по круговым орбитам, поскольку окружность в представлении греков являла собой совершенную форму, а на небесах всё обязано быть идеально. Долгие столетия философская мысль крутилась вокруг «идеального» начала, не важно, как его назвать: бог, природа, абсолютное знание. Сейчас всё это выглядит, в общем, довольно смешно. Очень хотелось бы спросить у Платона — а какие эксперименты он ставил для подтверждения своей блестящей теории? И почему круг «идеален», а треугольник нет?

Попытки применить философские методы к естествознанию и постичь на их основе «природу вещей» породили астрологию, алхимию, натурфилософию и разочарование. Французский философ-позитивист Огюст Конт писал в 1835 г. в своём «Курсе позитивной философии» о небесных телах: [6]

Мы представляем себе возможность определения их форм, расстояний, размеров и движений, но никогда, никакими средствами мы не сможем изучить их химический состав, их минералогическое строение, природу органических существ, живущих на их поверхности.

И далее:

Я остаюсь при своем мнении, что любое знание истинных средних температур звёзд неизбежно должно быть навсегда скрыто от нас.

Позитивизм — первое философское направление, провозгласившее источником знания эксперимент, и отрицавшее познавательную ценность исключительно философского исследования. Простыми словами, Конт считал, что Платон с самого начала болтал абсолютную чепуху. Но даже у основоположника позитивизма опускались руки при виде непостижимости стоящих задач. Ирония в том, что ответы на вопрос о составе звёзд уже стояли на пороге.

Как известно, обычный белый свет состоит из смеси всех цветов. Это доказал ещё Ньютон, разложив призмой луч света на составные части. Радугу цветов назвали солнечным спектром, и на время она выпала из области внимания. В 1814 году немецкий оптик Йозеф фон Фраунгофер, работая с кварцевой призмой, обнаружил в солнечном спектре тёмные линии. Сам Фраунгофер так и не понял, что именно он обнаружил, и использовал линии только для определения показателя преломления свой высококлассной оптики. Тем не менее, он обессмертил своё имя в качестве первооткрывателя феномена, позже названного «фраунгоферова линия».

Фраунгоферовы линии солнечного спектра.

Понимание, что именно значат эти линии, пришло в 1861 году, с работами двух других немцев: физика Густава Кирхгофа и химика Роберта Бунзена (да-да, это его горелка). Вместе они провели серию экспериментов, доказавших, что тёмные линии солнечного спектра являются «отпечатками пальцев» определённых химических элементов. К этому моменту вопрос свечения нагретых веществ занимал многих учёных. Так, в 1853 году шведский ученый Андерс Ангстрем пропустил искру через трубку, наполненную водородом, и обнаружил, что водород светится тремя отчетливыми цветами: красным, сине-зелёным и фиолетовым. Вскоре было выявлено, что так ведут себя все химические элементы. У каждого из них есть уникальный цветовой штрихкод.

К данному моменту физикам уже точно известно, что свет ведёт себя как волна. В подробностях эта тема раскрыта в одной из последующих серий, а пока достаточно сказать, что свет можно характеризовать длиной волны, которая соответствует видимому цвету.

В огне горелки медь горит зелёным, а стронций – красным. Особенностью горелки Бунзена является температура пламени - 2300° C.

Основоположники спектрального анализа Кирхгоф и Бунзен использовали свою технику максимально широко. Однажды они выпарили минеральную воду, и стали исследовать спектр света, излучаемый нагретым осадком. В нём они обнаружили цветные линии, не встречавшиеся ранее. Это означало, что в минеральной воде был неизвестный элемент, и когда они его в конце концов выделили, то назвали «цезием». Таким же путём Кирхгоф и Бунзен открыли рубидий, а вообще благодаря спектральному анализу были открыты таллий, галлий, индий, неон, криптон, европий, и многое другое [7].

В итоге Кирхгоф сформулировал три правила, сейчас называющиеся «законами Кирхгофа».

Типы спектра: непрерывный, спектр эмиссии, спектр поглощения.

Суть их в том, что каждый химический элемент в холодном состоянии поглощает свет в определённой длине волны (спектр поглощения). Но после нагревания элементы и излучают свет в той же длине волны (спектр эмиссии), и для многих земных элементов эмиссионный спектр был уже известен.

Какие линии – эмиссии или поглощения – будут в наблюдаемом спектре, зависит от общих условий, в которые входят плотность и температура источника света и расположенного на пути прохождения света материала. Например, спектр горячего, разрежённого газа отличается от спектра горячего, но плотного и твёрдого вещества, независимо от их состава.

Итак, три основные формы спектра излучения применительно к астрономии:

  • Непрерывный спектр. Некоторые источники излучают свет всех длин волн равномерно, следовательно, в видимом свете присутствуют все цвета. Непрерывный спектр излучения характерен для плотных газов или твёрдых тел, например, нити лампы накаливания или внутреннего содержимого звёзд. Твёрдые вещества в жидком состоянии (расплавленное железо) также испускают непрерывный спектр.
  • Спектр эмиссии характерен свечением только на определённых длинах волн. Как правило, эмиссионный спектр присутствует у горячих разреженных газов, например, в трубке люминесцентной лампы, при полярном сиянии, или у газовых облаков в межзвёздном пространстве.
  • Спектр поглощения возникает, когда свет непрерывного спектра проходит через холодный газ, располагающийся между источником света и наблюдателем. В этом случае почти все цвета присутствуют, но свет либо отсутствует, либо сильно меркнет на тех длинах волн, которые поглощают атомы или молекулы холодного газа.

Таким образом, фраунгоферовы линии означают наличие конкретных химических элементов в атмосфере небесного тела, а толщина линий — их количество. Сравнив фраунгоферовы линии (спектр поглощения) с эмиссионным спектром земных элементов, можно узнать, какие химические элементы и в каком количестве находятся в атмосфере небесного тела [7].

Видимая часть спектра солнечного излучения и атомы веществ, отвечающих за появление фраунгоферовых линий.

Спектральный анализ является одним из самых мощных научных инструментов. Появившийся для нужд астрономии, неудивительно что именно астрономии он принёс колоссальные успехи. Приблизительный состав солнечной атмосферы был определен практически сразу, но как быть со внутренним содержимым Солнца? Ответ можно было получить, наблюдая за протуберанцами — огромными столбами солнечного вещества, вырывающимися далеко за пределы солнечной атмосферы. Первое после появления спектрального анализа солнечное затмение, произошедшее в Индии 18 августа 1868 года, вызвало целое паломничество астрономов со своими новыми приборами — спектроскопами. Не удивительно — возможность наблюдать солнечную корону и протуберанцы появляется только во время полных солнечных затмений.

Солнечная корона и протуберанцы, видимые во время затмения

В эмиссионном спектре протуберанцев нашли большое количество водорода, а также ещё одну линию, неизвестную по спектрам земных элементов. Загадочное солнечное вещество, не встречающееся на Земле, назвали «гелием», от греческого Гелиос — Солнце. Можно только представить, какой информационный шум породило бы такое открытие сейчас, какие феерические гипотезы строили бы «исследователи» с канала Рен-тв, и сколько религиозных деятелей приплело бы к этому факту «разумное творение». История окончилась банально — гелий на Земле открыли в 1895-ом году, и сейчас «солнечным веществом» в быту надувают шарики, и если им подышать, то будет дурацкий голос. И всё же, гелий — первое химическое вещество, открытое в составе другого небесного тела, с помощью наблюдения и эксперимента. Наблюдение же за внешними слоями Солнца стало постоянным после создания специального телескопа — коронографа — своеобразного имитатора затмения.

По мере нагревания объекта длина волны, на которое приходится максимум излучения, становится короче. Это соотношение, известное как «закон Вина» позволяет определить температуру тела по цвету его свечения.

Наблюдение за спектром позволили узнать ещё одну характеристику звёзд — температуру их поверхности. Все замечали, что чем сильнее раскалено нагретое тело, тем ярче оно светится. В физике существует модель «чёрного тела», построенная на основе закона Вина. На основе этой модели можно рассчитать, какая температура должна быть у излучающей поверхности, чтобы получился наблюдаемый спектр излучения. Именно так, по спектру излучения фотосферы и была установлена температура поверхности Солнца. И сразу же первые исследователи конца 19-го века встретились с новой загадкой — спектром излучения солнечной короны. В отличие от фотосферы корона испускала другие эмиссионные линии, опять принадлежащие химическим элементам, не известным на Земле. По аналогии с недавно открытым гелием элемент условно назвали «коронием», однако гораздо позже, в 1940-х годах выяснилось, что эмиссионные линии короны принадлежат известным элементам, в частности железу, только высокоионизированным. Ионизированным элемент становится, когда множество электронов в атоме вещества срываются со своих орбит, и для этого процесса требуется очень большая энергия. Именно исходя из этого считается что корона Солнца имеет гораздо большую температуру чем фотосфера — 2 000 000 против 6000 градусов Цельсия — только при таких температурах возможен наблюдаемый уровень ионизации атомов химических веществ.

Такой ответ не мог прийти в голову астрономам и физикам 19-го века — концепции атомного строения вещества ещё не существовало. Потребовался Нильс Бор, разработавший планетарную модель атома, Макс Планк, предложивший квантовую теорию и Эйнштейн, разработавший теорию фотоэффекта. А современному уровню знаний об окружающем мире мы обязаны длинному-длинному ряду других людей, работавших и работающих во всевозможных областях знания — физике, химии, математике, астрономии, информатике, машиностроению, ракетостроению, биологии — список можно продолжать очень долго. Общее у всех этих людей одно: их знания получены с помощью научного подходя, используя трилогию «наблюдение - теория - эксперимент», и основываются на массиве предыдущих знаний, проверенных и достоверных. За каждым открытием стоит напряжённый труд многих поколений учёных, а не внезапное озарение одного-единственного человека. Маленькие усилия каждого дают практически невообразимый общий результат. Так, современный спектральный анализ позволяет по длинам волн и интенсивностям фраунгоферовых линий установить химический состав газа. По ширине этих линий можно судить о температуре поглощающей среды. Малое смещение линий из-за эффекта Доплера позволяет узнать скорости движения газа. Наконец, по расщеплению линий и поляризации излучения находится величина магнитного поля в разных местах поверхности. Не только солнечной, но поверхности любой другой видимой звезды. Получившие широкое распространение с 60-х годов 20-го века орбитальные телескопы позволяют не только видеть дальше, но и увидеть Вселенную в других формах. Космос выглядит беспросветной чёрной мглой только для нас, поскольку наши глаза сформировались в процессе эволюции на Земле, и максимально адаптированы к спектру света, доходящему до поверхности Земли. Если бы могли видеть в ультрафиолетовом и инфракрасном спектре, космос выглядел бы как-то так.

Туманность Улитка, изображение сделано орбитальным телескопом GALEX в ультрафиолетовом спектре излучения. Туманность представляет собой наиболее близкий пример того, что происходит с подобной нашему Солнцу звездой, когда у неё заканчивается топливо. Газ вырывается наружу, и звезда становится гораздо более меньшим, плотным и горячим объектом – белым карликом.

Вся наша сегодняшняя жизнь — со спутниками, машинами, антибиотиками, электричеством и интернетом — результат научных теорий, проверенных практикой. Когда сумма накопленных знаний достаточно велика, появляется возможность строить теории исходя из точно известных базовых принципов, а не на основе анализа наблюдений. Такова, например, теория относительности Эйнштейна [8]. Но чем дальше теория отправляется в область абстрактного знания, тем более спорной она является.

Как развивается научное знание, можно теперь продемонстрировать на примере изучения Солнца.

Точно известно, что Солнце удалено от Земли в среднем на расстояние 1.496 × 1011 м. Это упоминаемая ранее астрономическая единица, для не требующих большой точности расчётов её округляют до 1.5 × 1011 (сто пятьдесят миллионов километров). Первоначально расстояние рассчитали с помощью параллакса планет, уточнили с помощью орбитальных радиотелескопов.

На этом расстоянии Солнце выглядит, как ярко светящийся диск с угловым диаметром чуть большим полуградуса, точнее, 9,3 × 10-3 радиана. Зная это, легко вычислить радиус Солнца: 6.96 × 108 м.

Зная гравитационную постоянную и третий закон Кеплера, можно вычислить массу Солнца. Она равна 1.99 × 1030 кг. Так же можно вычислить ускорение свободного падения на поверхности: 274 м/с2 — оно почти в тридцать раз больше земного. Зная массу и радиус сферы (Солнце, очевидно, сфера), можно вычислить плотность вещества. Плотность определяется как масса, делённая на объём, и для Солнца равна 1,4 г/см3. Средняя плотность Земли, меж тем, 5.514 г/см3.

Благодаря Копернику, Кеплеру, Ньютону, Кавендишу и многим другим не упомянутым учёным, в начале 19-го века вышеперечисленные данные известны точно. Но вопросов, как обычно это происходит в науке, появилось больше чем ответов. Если масса Солнца так велика, и ускорение падения на его поверхности столь большое, то вещество Солнца должно быть очень плотным, а по расчётам оно существенно разряжённее вещества Земли. Что это за вещество такое? Огюст Конт впадает в уныние.

Появляется спектральный анализ.

Выясняется, что Солнце состоит из водорода и гелия, по крайней мере, во внешних слоях. Оказывается, массивное Солнце состоит из газа, причем самого лёгкого газа из существующих. Жаль, что Конт к тому моменту уже несколько лет как умер, и не увидел, как ответ опять принёс ещё больше вопросов.

Появляются первые исследования законов излучения. Выясняется, что спектр солнечного излучения подчиняется закону Стефана-Больцмана, и в целом совпадает со спектром излучения гипотетического «чёрного тела» при температуре 5780 К. Общий выход энергии от источника излучения определяется только площадью поверхности и температурой. Площадь поверхности Солнца известна давно, а зная температуру, можно подсчитать солнечную светимость — общее количество выделяемой Солнцем энергии. Она равна 3,849 х 1026 Ватт. Следующий шаг — разделить светимость Солнца на площадь его поверхности, чтобы получить плотность потока излучения, или, другими словами, яркость Солнца. Она равна 6.29 х 107 Вт/м2.

Ещё Ньютон сформулировал закон обратных квадратов, гласящий, что по мере увеличения расстояния от источника интенсивность излучения уменьшается пропорционально квадрату расстояния. Зная мощность источника (солнечную светимость) и расстояние до источника (астрономическую единицу) можно подсчитать, какое количество энергии получает от Солнца наша планета.

$$\frac{3.849\times10^{26}\:\text{Вт}}{4\pi\left(1.5\times10^{11}\text{м}^{2}\right)}=1361\:\text{Вт}/\text{м}^{2}$$

4π — потому что Солнце сфера, а площадь любой сферы считается как 4π r2. Такой источник излучения называется изотропным, т.е. светящим во всех направлениях.

Как видно, чем шире диапазон человеческих знаний, тем больше они основываются на расчётах. Определение температуры поверхности Солнца, количества выделяемой им энергии, и прочего — исключительно умозрительное, сделанное на бумаге. Проверить справедливость расчётов можно только одним способом — экспериментом. Впервые экспериментальное значение солнечной постоянной было измерено в 1832-ом году с помощью нового прибора – пиргелиометра. Оно составило 1.228 кВ/м2, близко к расчётному. В дальнейшем были получены разные результаты, и причиной этого была земная атмосфера – исследователям приходилось забираться со своими приборами высоко в горы, что минимизировать её влияние. Вопрос был закрыт первыми ракетами, несущими приборы для замеров количества поступающей от Солнца энергии за пределами земной атмосферы. Данные практически совпали с расчётными, а это значит, что вся предыдущая линия рассуждений верна. Не только постоянная известна точно, но и масса Солнца, его размеры, состав и светимость.

Настоящая эпоха расчётов стартовала с началом двадцатого века. Все термины современной физики: «атомы»; «электроны»; «протоны»; «фотоны» и т.п. относятся к воображаемым частицам — частицам, которые нельзя увидеть. Можно только делать предположения об их существовании и поведении, и придумывать эксперименты, позволяющие получить подтверждения теорий. То, что у нас есть электричество, компьютеры, интернет, ядерная электростанция, атомная бомба, рентгеновский аппарат и лазер, означает что теории верны. Мы не можем знать «на самом деле», что такое электрон и фотон, но какую-то грань реальности люди определённо нащупали.

А так как физические законы одинаковы во всей Вселенной, то в центре гигантского газообразного шара должно быть сумасшедшее давление и температура, и в составляющей его плазме просто обязаны идти реакции термоядерного синтеза. Так как испускает Солнце совсем не тот спектр излучения, который образуется при реакции синтеза, то можно предположить, что излучение принимает другие формы, поднимаясь от центра во вышерасположенные слои. Видимо, Солнце состоит из слоёв, и согласно наблюдаемым законам физики они должны иметь разную температуру и давление. Всё это исключительно теория, и невозможно поставить подтверждающий её эксперимент. Но теория эта настолько хорошо обоснована, что опровергнуть её просто нечем. А для хорошей теории всегда найдутся доказательства.

Нейтринная обсерватория в Садбери (Канада). Шар диаметром 12 метров содержит тяжёлую воду (в ней обычный водород заменён дейтерием). Нейтрино вызывают трансформации тяжёлой воды. Лаборатория находится в шахте на глубине двух километров, чтобы исключить воздействие других видов излучения.

Расчёты показывали, что в процессе термоядерного синтеза в недрах Солнца из четырёх атомов водорода производится не только один атом гелия и фотоны гамма-излучения, но и не имеющая электрического заряда и массы частица — нейтрино. Для нейтрино нет преград, эта частица проходит через любую материю, поэтому она без препятствий со скоростью света покидает Солнце, и улетает в космос. По пути нейтрино проходит сквозь земную атмосферу, ваше тело (100 триллионов ежесекундно), саму Землю. Поток нейтрино невозможно отразить зеркалом, сфокусировать линзой или уловить детектором, даже тем, который улавливает фотоны, из которых состоит свет. Согласно расчётам, нейтрино должна существовать, но нет способа доказать её существование. Кроме одного — нейтрино могут провоцировать радиоактивный распад некоторых атомов. Охота за нейтрино началась в 1960-х годах, и непротиворечивые результаты принесла только через тридцать с лишним лет. Нейтрино существуют, их поток можно зарегистрировать и подсчитать, и основываясь на этом приблизительно узнать, в каких именно объёмах происходят термоядерные реакции в солнечных недрах. В том, что Солнце работает на термоядерном синтезе, сомнений уже нет.

Исследование света и Солнца являются сами первыми проблесками любознательности человека к окружающему миру. В любой момент времени, у любой общности людей и в любой культуре, солнечный свет является предметом или почитания, или изучения, а нередко и того, и другого. Равнодушным он не оставил никого. И всё же свет до сих пор остаётся для людей загадкой. У нас есть теории и модели, позволяющие предсказать его поведение, но на вопрос «что такое свет?» ответа по-прежнему нет. Многие считают, что «природа света» непознаваема в принципе. С Солнцем ситуация определённей, багаж человеческих знаний относительно светила весьма велик и постоянно расширяется. Базовые принципы его действия определены с высокой степенью достоверности, хотя и остаются тёмные места. Пожалуй, самый непростой вопрос касается температуры солнечной короны. Напомню, что она экстремально высока – 1 000 000 С, хотя температура нижележащего слоя – фотосферы – «всего» 6000 С. Ситуация резко противоречит условиям лучистого равновесия, согласно которому температура фотосферы должна постепенно снижаться, сливаясь в итоге с температурой межпланетного пространства. Вопрос без ответа так и звучит: «что греет солнечную корону?» [9].

Но, как бы странно это не звучало, по большому счету происходящие на Солнце процессы не так уж и важны для земного потребителя солнечной энергии. Ожививший нас термоядерный реактор существует сам по себе несколько миллиардов лет, и будет существовать всё обозримое будущее. Если бы однажды утром Солнце сжалось до размера Луны и переместилось на лунную орбиту, 99,9999% жизни на этой планете не увидели бы разницы. Поэтому стоит оставить изучение нашей звезды астрофизикам, и обратиться к более важным для земной биологии вопросам – количеству солнечной энергии, её спектральному и временному распределению, и изменению со временем дня и года.

А напоследок ролик, демонстрирующий размеры известной нам на данный момент Вселенной по данным радиоастрономии.

Платонова пещера оказалась уж как-то чересчур большой.

Далее: День и ночь

Источники

  1. Язев С. А. (2011) Лекции о Солнечной системе. СПб.: Издательство «Лань».
  2. Юбелакер Э. (1995) Солнце. Пер. с нем. — М.:Слово.
  3. Зверева С. В. (1988) В мире солнечного света. Л., Гидрометеоиздат.
  4. Блумфилд, Луис А. (2016) Как всё работает. Законы физики в нашей жизни. Пер. с англ. — М.: Издательство АСТ: CORPUS.
  5. Soccio, D. (2016) Archetypes of Wisdom. 9th edn. Cengage Learning.
  6. Паннекук А. (1966) История астрономии. Пер. с англ. — М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы.
  7. Соминский М.С. (1965) Солнчная электроэнергия. Л.: Наука.
  8. Бескин В.С. (2009) Гравитация и астрофизика — М.: ФИЗМАТЛИТ.
  9. Теплицкая Р.Б. (2013) Солнечная атмосфера — Иркутск: Изд-во ИГУ.

Литература

  1. Бова Б. (1976) Новая астрономия. Пер. с анг. — М. "Мир".
  2. Бронштейн М. П. (1990) Солнечное вещество. Лучи икс. Изобретатели радиотелеграфа. М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы. (Библиотечка «Квант». Вып. 80).
  3. Джаявардхана Р. (2015) Охотники за нейтрино. Захватывающая погоня за призрачной элементарной частицей. Пер. с англ. — М.: Альпина нон-фикшн.
  4. Засов А.В., Кононович Э.В. Астрономия. — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2011.
  5. Robinson, K. (2007) Spectroscopy: The Key to the Stars. Springer Science+Business Media
  6. Vita-Finzi, C. (2008) The Sun. A User’s Manual. Springer Science+Business Media
Все заметки категории «Свет и фотобиология»