Гром солнечной кастрюли

Знаете старый анекдот про актера, который должен был произнести фразу: «Чу! Я слышу пушек гром»? Если не знаете, можно погуглить, но смысл там в том, что очень громкий звук может качественно изменить всю ситуацию. А речь у нас тут пойдет о Солнце.

От Солнца бывают полярные сияния, от него дует солнечный ветер, от него исходит жесткий ультрафиолет, из-за которого все горнолыжники, полярники и пингвины ходят в темных очках. А еще от него у нас иногда болит голова и мы не высыпаемся. И все это от того, что Солнце, оказывается, гремит. Как большая кипящая кастрюля.

С чего бы это? Сейчас разберемся.

Что такое Солнце? Солнце — наше достояние. Наше достояние внутри очень горячее, около 14 миллионов градусов. Горячее оно потому, что в нем постоянно идут термоядерные реакции: водород, которого там много, превращается в гелий, которого там теперь тоже довольно много. Водород закончится, и мы все умрем. Впрочем, мы все умрем гораздо раньше, так что давайте ближе к делу.

Солнце сдавливается гравитацией — собственным весом. Внутри оно очень плотное, почти твердое, чем ближе к поверхности, тем рыхлее. Из центра Солнца энергия уходит в виде излучения (а плотность там такая, что квант энергии выбирается оттуда примерно за 170 тысяч лет). Но в рыхлой внешней части — «конвективной зоне» — дело идет быстрее: там энергию переносит уже не излучение, а вихревые потоки вещества. Горячие куски плазмы всплывают на поверхность, охлажденные же погружаются вниз. На поверхности, если исхитриться, можно рассмотреть такие большие ячейки, в середине яркие, по краям темные. В середине горячее вещество поднимается на поверхность, по краям холодное вещество стекает вниз.

Все это немного похоже на пузырьки в кипящей кастрюле. Масштаб, правда, разный: один пузырек имеет размер примерно как одна Белоруссия. Время жизни таких государств около 10 минут. То есть эти пузырьки не во всем похожи на Белоруссию. А еще есть Украина.

Температура этого кипятка — около 6000 градусов. По сравнению с адом в центре светила это очень мало. Ну и хорошо, что мало. Если было бы больше, жизнь на Земле просто не возникла бы. Спектр излучения тела с температурой в 6000 градусов достаточно комфортен для нас. В нем много голубого и розового света, ультрафиолетовые, портящие цвет лица лучи есть, но не жесткие, а мягкие и приятные.

А дальше начинается атмосфера. У нас на Земле принято так: чем выше в атмосфере, тем прохладнее. А на Солнце наоборот. Температура растет и растет! В солнечной короне, самом внешнем слое Солнца, она опять достигает миллионов градусов. Что же, черт возьми, происходит? С чего бы короне так греться?

Как ни странно, наше недоумение разделяла астрономическая наука. До самого недавнего времени. Никто не мог предложить механизм передачи энергии, который объяснил бы такой разогрев. Ведь атмосфера там очень разреженная, ничего там особо не поглощается, поди закачай туда энергию! Ничего не могли понять ученые, пили, впадали в депрессию, занимались диссипацией. Но даже это не помогало.

А оказалось, все дело в шуме!

«Кипящая» поверхность Солнца издает страшный грохот! Можно было бы догадаться. Шум там примерно такой, как если бы вся поверхность светила была устлана самыми мощными концертными колонками, непрерывно транслирующими Red Hot Chili  Peppers на максимальной громкости. А слушатели? Слушателями могли бы быть мы. Но звук поглощает корона.

Тут у ученых опять зашла мозга за мозгу. Дело в том, что звуковые волны не так уж хорошо поглощаются даже в земной атмосфере, не говоря уж о разреженной солнечной короне. Если бы это было не так, нам тяжело было бы говорить друг с другом, слушать музыку. Мы могли бы отапливать жилища, сунув в проигрыватель диск с 9-й симфонией Бетховена. Но на самом деле нагреть воздух звуковыми волнами почти невозможно. Что же тогда происходит в короне?

А вот что. С увеличением высоты плотность атмосферы падает. Вот и солнечная корона становится все более разреженной. Когда звуковые волны переходят из среды с большой плотностью в среду с меньшей плотностью, их амплитуда увеличивается. Это интуитивно понятно: чем меньше вокруг частиц, тем сильнее им надо побегать для достижения того же эффекта. В нашем случае амплитуда волн увеличивается до нескольких километров! Наступает момент, когда частицы начинают двигаться со скоростью большей, чем скорость звука в газе. Такие волны называются уже не звуковыми волнами, а ударными волнами.

Так и на нашем Солнце. Звуковые волны с высотой преобразуются в ударные волны и мчатся прямо на Землю, в Москву, на «Красный Октябрь», врываются в окна!.. Ах, нет, они быстро теряют энергию. Много. Примерно половину от всей энергии волны. Вот эта-то энергия и переходит в тепловую энергию движения частиц, повышая температуру короны до миллиона градусов.

Звука мы не слышим (солнышко все-таки далековато, да и вакуум по пути мешает насладиться концертом). Зато видим бешеное свечение короны, например, во время затмений.

Разгоряченная хромосфера и особенно лохматая корона выдают нам жесткое ультрафиолетовое и даже рентгеновское излучение. Слава Богу, на эту часть излучения приходится лишь малая часть энергии. Но есть еще ударные волны, не до конца поглощенные в хромосфере. Куда они деваются потом? А вот куда: толкают частицы вдаль от Солнца. Со скоростью сотни километров в секунду. Образуется нечто вроде ветра из заряженных частиц. Это, собственно, и есть солнечный ветер.

И этот солнечный ветер доставляет нам, землянам, немало хлопот.

Во-первых, от порывов такого ветра у нас время от времени болит голова. Когда солнечный ветер сталкивается с магнитным полем Земли, на Земле возникают магнитные бури. Магнитные бури влияют на наше здоровье — эта вздорная теория до сих пор окончательно не опровергнута наукой.

А еще ведь есть эскимосы! Не знаю, болит ли голова у эскимосов, но вот северные сияния — это как раз то, что происходит, когда особо сильный порыв солнечного ветра долетает до нашей Земли.

И все это — «вегетососудистая дистония», скудные развлечения долгой эскимосской зимы, альпинисты в мужественных очках и красивые штуки во время солнечных затмений — просто отзвуки кипения солнечной кастрюли.

Правда ведь хорошая картина мира, цельная такая? Хоть и не без натяжек, ну так на то вам и популярная наука, чтобы с помощью натяжек создавать цельную картину. Пока на Солнце не выгорел весь водород, пока все живы, слава Богу. Потому что, если всерьез разбираться, с формулами, это ж где взять столько времени?