1. Введение. Солнце играет уникальную и важную роль в жизни Земли. Это светило является источником света, тепла и многих других видов энергии, таких как энергия нефти, угля, воды и ветра.
На протяжении многих веков у различных народов Солнце было объектом поклонения и считалось всемогущим божеством. Культ Солнца был широко распространен и включал богов Солнца, таких как Гелиос у древних греков, Аполлон у римлян, Митра у персов, Ярило у славян и других. Этим божествам воздвигали храмы, посвящали гимны и приносили жертвы. Но с течением времени религиозное поклонение Солнцу уступило место научному изучению природы этого светила.
Сегодня ученые исследуют Солнце, чтобы понять его влияние на Землю и мировую астрономию. Они также работают над применением солнечной энергии как практического источника энергии.
Солнце — это наша собственная звезда, и его изучение помогает расширить наши знания о других звездах, которые находятся на огромных расстояниях от нас и часто недоступны для прямого наблюдения.
2. Изображение Солнца в телескопе. Наблюдения Солнца требуют особой осторожности. Нельзя смотреть на Солнце без плотного светофильтра! Даже при использовании светофильтра не рекомендуется смотреть на Солнце через обычный школьный телескоп. Более безопасным способом является установка экрана с белой бумагой на окулярной стороне телескопа и наблюдение изображения Солнца на этом экране. Это позволяет наблюдать темные пятна на солнечной поверхности, известные как солнечные пятна, а также светлые области, окружающие пятна у края солнечного диска. Современные обсерватории используют специальные солнечные телескопы для безопасного и качественного наблюдения Солнца, такие как тот, что используется в Крымской астрофизической обсерватории.
3. Вращение Солнца. Путем сравнения последовательных фотографий Солнца можно наблюдать изменение положения солнечных пятен на его диске, что свидетельствует о его вращении. Важно отметить, что Солнце не вращается как твердое тело: пятна вблизи экватора опережают те, что в средних широтах. Это говорит о различных скоростях вращения разных слоев Солнца. Так, экваториальные области совершают один оборот вокруг своей оси за 25 земных суток, в то время как области у полюсов — примерно за 30 суток. Линейная скорость вращения на экваторе составляет 2 км/с. Наблюдения также показывают, что все солнечные пятна перемещаются от востока к западу, что соответствует направлению движения планет вокруг Солнца.
4. Размеры, масса и светимость Солнца. Солнце крайне велико по сравнению с Землей. Его радиус в 109 раз больше радиуса Земли, а объем — примерно в 1 300 000 раз больше. Масса Солнца составляет около 330 000 масс Земли и почти в 750 раз больше суммарной массы всех планет, вращающихся вокруг него. Солнечная постоянная — важный показатель энергии, поступающей от Солнца к Земле. Эта величина определяется как энергия, падающая на площадку 1 м2, расположенную перпендикулярно солнечным лучам вне атмосферы Земли, на среднем расстоянии от Солнца. Солнечная постоянная измеряется в 1400 Вт/м2 и остается практически неизменной на протяжении многих лет. Это свидетельствует о стабильности общей энергии, излучаемой Солнцем в единицу времени, что примерно равно 4 • 1026 Вт.
5. Температура Солнца и его физическое состояние. Для определения состояния вещества на Солнце, необходимо знать его температуру. Существуют различные методы измерения температуры Солнца, основанные на физических законах, справедливых как на Земле, так и в наблюдаемой части Вселенной. Один из таких методов использует закон Стефана-Больцмана.
Светимость Солнца (L) известна, а также его радиус (R), что позволяет нам вычислить энергию, излучаемую единичной площадью поверхности Солнца в единицу времени (ε). Эта энергия пропорциональна четвёртой степени абсолютной температуры (T) согласно закону Стефана-Больцмана.
Из этих формул следует, что T^4 = (L / (4 * π * R^2 * σ)), где σ — коэффициент Стефана-Больцмана (5,67•10^-8 Вт/(м2•К4)).
Таким образом, эффективная температура Солнца составляет примерно 6000 К.
Следует учитывать, что Солнце не является абсолютно черным телом, хотя для расчётов оно может быть приближено к таковому. Реальные тела, включая Солнце, излучают энергию с некоторым приближением к абсолютно черному телу. Исследования также показывают, что вещество, составляющее видимую часть Солнца, хорошо поглощает излучение.
Важно отметить, что при температуре 6000 К вещество на Солнце находится в газообразном состоянии, и атомы некоторых химических элементов ионизированы. Вглубь Солнца температура растёт (достигает 1,5 • 107 К в его центре), и увеличивается количество ионизированных атомов. Поэтому основное состояние вещества на Солнце — плазма, а Солнце представляет собой раскаленный плазменный шар.
6. Химический состав Солнца изучается с использованием спектрального анализа, который позволяет анализировать свет, излучаемый Солнцем, и выявлять в нем характерные спектральные линии. Спектр Солнца представляет собой непрерывный спектр, пересекаемый множеством узких темных линий поглощения, названных фраунгоферовыми линиями в честь немецкого оптика Й. Фраунгофера.
Благодаря отождествлению этих линий с линиями в спектрах химических элементов, изучаемых в лабораторных условиях, ученые могут определить состав атмосферы Солнца. На сегодняшний день на Солнце обнаружено более 70 различных химических элементов. Важно отметить, что в составе Солнца не обнаружено элементов, которые не характерны для Земли. Самыми распространенными элементами на Солнце являются водород (приблизительно 70% от общей массы Солнца) и гелий (более 28%). Гелий, известный также как «солнечный газ», был впервые обнаружен на Солнце, а только через почти 30 лет он был найден и на Земле.
