# data[].attributes.attachment_link.readable_text
The world, the globe, Sol III, Terra, Tellus, Gaia, Mother Earth

Adjectives

Earthly, terrestrial, terran, tellurian

Symbol

and

Epoch J2000[n 1]

Aphelion

152097 597 km (94509 065 mi)

Perihelion

147098 450 km (91402 740 mi)[n 2]

149598 023 km (92955 902 mi)[1]

Eccentricity

365.256363 004 d[2]
(1.000017 420 96 a j)

29.7827 km/s[3]
(107218 km/h; 66622 mph)

358.617°

Inclination

2023-Jan-04[5]

Satellites

1, the Moon

6371.0 km (3958.8 mi)[6]

6378.137 km (3963.191 mi)[7][8]

6356.752 km (3949.903 mi)

Flattening

1/298.257222 101 ( ETRS89)[10]

Circumference

Total: 510072 000 km ²
(196940 000 sq mi)[12][n 4]

Land: 148940 000 km ²
(57510 000 sq mi) - 29.2%
Water: 361132 000 km ²
(139434 000 sq mi) - 70.8%

Volume

1.08321 ×102.59876 ×10 ¹² km ¹¹ cu mi) ³ ([3]

Mass

5.972168 ×101.31668 ×10 ²⁴ kg ( ²⁵ lb)[13]

5.5134 g/cm ³ (0.19918 lb/cu in)[3]

9.80665 m/s ² ( 1 g ; 32.1740 ft/s ²)[14]

0.3307[15]

11.186 km/s[3]
(40270 km/h; 25020 mph)

0.997269 68 d [16]
(23h 56 m 4.100s)

Equatorial rotation velocity

0.4651 km/s[17]
(1674.4 km/h; 1040.4 mph)

Albedo

Temperature

287.91 K (14.76 °C; 58.57 °F) ( blackbody temperature)[18]

Surface temp.

min

mean

max

Celsius

−89.2 °C[19]

14.76 °C[20]

56.7 °C[21]

Fahrenheit

−128.5 °F

58.568 °F

134.0 °F

Surface equivalent dose rate

0.274 μSv/h[22]

−3.99

101.325 kPa (at sea level)

Composition by volume

Earth is the third planet from the Sun and the only astronomical object known to harbor life. This is enabled by Earth being a water world, the only one in the Solar System sustaining liquid surface water. Almost all of Earth's water is contained in its global ocean, covering 70.8% of Earth's crust. The remaining 29.2% of Earth's crust is land, most of which is located in the form of continental landmasses within one hemisphere, Earth's land hemisphere. Most of Earth's land is somewhat humid and covered by vegetation, while large sheets of ice at Earth's polar deserts retain more water than Earth's groundwater, lakes, rivers and atmospheric water combined. Earth's crust consists of slowly moving tectonic plates, which interact to produce mountain ranges, volcanoes, and earthquakes. Earth has a liquid outer core that generates a magnetosphere capable of deflecting most of the destructive solar winds and cosmic radiation.

Earth has a dynamic atmosphere, which sustains Earth's surface conditions and protects it from most meteoroids and UV-light at entry. It has a composition of primarily nitrogen and oxygen. Water vapor is widely present in the atmosphere, forming clouds that cover most of the planet. The water vapor acts as a greenhouse gas and, together with other greenhouse gases in the atmosphere, particularly carbon dioxide (CO ₂), creates the conditions for both liquid surface water and water vapor to persist via the capturing of energy from the Sun's light. This process maintains the current average surface temperature of 14.76 °C, at which water is liquid under atmospheric pressure. Differences in the amount of captured energy between geographic regions (as with the equatorial region receiving more sunlight than the polar regions) drive atmospheric and ocean currents, producing a global climate system with different climate regions, and a range of weather phenomena such as precipitation, allowing components such as nitrogen to cycle.

Earth is rounded into an ellipsoid with a circumference of about 40,000 km. It is the densest planet in the Solar System. Of the four rocky planets, it is the largest and most massive. Earth is about eight light-minutes away from the Sun and orbits it, taking a year (about 365.25 days) to complete one revolution. Earth rotates around its own axis in slightly less than a day (in about 23 hours and 56 minutes). Earth's axis of rotation is tilted with respect to the perpendicular to its orbital plane around the Sun, producing seasons. Earth is orbited by one permanent natural satellite, the Moon, which orbits Earth at 384,400 km (1.28 light seconds) and is roughly a quarter as wide as Earth. Through tidal locking, the Moon always faces Earth with the same side, which causes tides, stabilizes Earth's axis, and gradually slows its rotation.

Earth, like most other bodies in the Solar System, formed 4.5 billion years ago from gas in the early Solar System. During the first billion years of Earth's history, the ocean formed and then life developed within it. Life spread globally and has been altering Earth's atmosphere and surface, leading to the Great Oxidation Event two billion years ago. Humans emerged 300,000 years ago in Africa and have spread across every continent on Earth with the exception of Antarctica. Humans depend on Earth's biosphere and natural resources for their survival, but have increasingly impacted the planet's environment. Humanity's current impact on Earth's climate and biosphere is unsustainable, threatening the livelihood of humans and many other forms of life, and causing widespread extinctions.

The Modern English word Earth developed, via Middle English, from an Old English noun most often spelled . It has cognates in every Germanic language, and their ancestral root has been reconstructed as *erþō. In its earliest attestation, the word eorðe was used to translate the many senses of Latin and Greek γῆ gē: the ground, its soil, dry land, the human world, the surface of the world (including the sea), and the globe itself. As with Roman Terra/Tellūs and Greek Gaia, Earth may have been a personified goddess in Germanic paganism: late Norse mythology included Jörð ("Earth"), a giantess often given as the mother of Thor.

Historically, "earth" has been written in lowercase. Beginning with the use of Early Middle English, its definite sense as "the globe" was expressed as "the earth". By the era of Early Modern English, capitalization of nouns began to prevail, and the earth was also written the Earth, particularly when referenced along with other heavenly bodies. More recently, the name is sometimes simply given as Earth, by analogy with the names of the other planets, though "earth" and forms with "the earth" remain common. House styles now vary: Oxford spelling recognizes the lowercase form as the most common, with the capitalized form an acceptable variant. Another convention capitalizes "Earth" when appearing as a name, such as a description of the "Earth's atmosphere", but employs the lowercase when it is preceded by "the", such as "the atmosphere of the earth"). It almost always appears in lowercase in colloquial expressions such as "what on earth are you doing?"

The name Terra occasionally is used in scientific writing and especially in science fiction to distinguish humanity's inhabited planet from others, while in poetry Tellus has been used to denote personification of the Earth. Terra is also the name of the planet in some Romance languages, languages that evolved from Latin, like Italian and Portuguese, while in other Romance languages the word gave rise to names with slightly altered spellings, like the Spanish Tierra and the French Terre. The Latinate form Gæa or Gaea () of the Greek poetic name (; Ancient Greek: or ) is rare, though the alternative spelling Gaia has become common due to the Gaia hypothesis, in which case its pronunciation is rather than the more classical English .

There are a number of adjectives for the planet Earth. The word "earthly" is derived from "Earth". The word "Terra" is derived from the Latin word "terran" . The word "terrestrial" , is derived from the French word "terrene" . The world "tellurian" is derived from the Latin word "Tellus" and "telluric".

Natural history

The oldest material found in the Solar System is dated to Ga (billion years) ago. By 4.54±0.04 Ga the primordial Earth had formed. The bodies in the Solar System formed and evolved with the Sun. In theory, a solar nebula partitions a volume out of a molecular cloud by gravitational collapse, which begins to spin and flatten into a circumstellar disk, and then the planets grow out of that disk with the Sun. A nebula contains gas, ice grains, and dust (including primordial nuclides). According to nebular theory, planetesimals formed by accretion, with the primordial Earth being estimated as likely taking anywhere from 70 to 100 million years to form.

Estimates of the age of the Moon range from 4.5 Ga to significantly younger. A leading hypothesis is that it was formed by accretion from material loosed from Earth after a Mars-sized object with about 10% of Earth's mass, named Theia, collided with Earth. It hit Earth with a glancing blow and some of its mass merged with Earth. Between approximately 4.1 and 3.8 Ga, numerous asteroid impacts during the Late Heavy Bombardment caused significant changes to the greater surface environment of the Moon and, by inference, to that of Earth.

After formation

Pale orange dot, an artist's impression of Early Earth, featuring its tinted orange methane-rich early atmosphere[43]

Earth's atmosphere and oceans were formed by volcanic activity and outgassing. Water vapor from these sources condensed into the oceans, augmented by water and ice from asteroids, protoplanets, and comets. Sufficient water to fill the oceans may have been on Earth since it formed. In this model, atmospheric greenhouse gases kept the oceans from freezing when the newly forming Sun had only 70% of its current luminosity. By 3.5 Ga, Earth's magnetic field was established, which helped prevent the atmosphere from being stripped away by the solar wind.

As the molten outer layer of Earth cooled it formed the first solid crust, which is thought to have been mafic in composition. The first continental crust, which was more felsic in composition, formed by the partial melting of this mafic crust. The presence of grains of the mineral zircon of Hadean age in Eoarchean sedimentary rocks suggests that at least some felsic crust existed as early as 4.4 Ga, only after Earth's formation. There are two main models of how this initial small volume of continental crust evolved to reach its current abundance: (1) a relatively steady growth up to the present day, which is supported by the radiometric dating of continental crust globally and (2) an initial rapid growth in the volume of continental crust during the Archean, forming the bulk of the continental crust that now exists, which is supported by isotopic evidence from hafnium in zircons and neodymium in sedimentary rocks. The two models and the data that support them can be reconciled by large-scale recycling of the continental crust, particularly during the early stages of Earth's history.

New continental crust forms as a result of plate tectonics, a process ultimately driven by the continuous loss of heat from Earth's interior. Over the period of hundreds of millions of years, tectonic forces have caused areas of continental crust to group together to form supercontinents that have subsequently broken apart. At approximately 750 Ma, one of the earliest known supercontinents, Rodinia, began to break apart. The continents later recombined to form Pannotia at 600-540 Ma, then finally Pangaea, which also began to break apart at 180 Ma.

The most recent pattern of ice ages began about 40 Ma, and then intensified during the Pleistocene about 3 Ma. High- and middle-latitude regions have since undergone repeated cycles of glaciation and thaw, repeating about every 21,000, 41,000 and 100,000 years. The Last Glacial Period, colloquially called the "last ice age", covered large parts of the continents, to the middle latitudes, in ice and ended about 11,700 years ago.

Origin of life and evolution

An artist's impression of the Archean, the eon after Earth's formation, featuring round stromatolites, which are early oxygen-producing forms of life from billions of years ago. After the Late Heavy Bombardment, Earth's crust had cooled, its water-rich barren surface is marked by continents and volcanoes, with the Moon still orbiting Earth half as close than today, appearing 2.8 times larger and producing strong tides.[61]

Chemical reactions led to the first self-replicating molecules about four billion years ago. A half billion years later, the last common ancestor of all current life arose. The evolution of photosynthesis allowed the Sun's energy to be harvested directly by life forms. The resultant molecular oxygen () accumulated in the atmosphere and due to interaction with ultraviolet solar radiation, formed a protective ozone layer () in the upper atmosphere. The incorporation of smaller cells within larger ones resulted in the development of complex cells called eukaryotes. True multicellular organisms formed as cells within colonies became increasingly specialized. Aided by the absorption of harmful ultraviolet radiation by the ozone layer, life colonized Earth's surface. Among the earliest fossil evidence for life is microbial mat fossils found in 3.48 billion-year-old sandstone in Western Australia, biogenic graphite found in 3.7 billion-year-old metasedimentary rocks in Western Greenland, and remains of biotic material found in 4.1 billion-year-old rocks in Western Australia. The earliest direct evidence of life on Earth is contained in 3.45 billion-year-old Australian rocks showing fossils of microorganisms.

During the Neoproterozoic, 1000 to 539 Ma, much of Earth might have been covered in ice. This hypothesis has been termed " Snowball Earth", and it is of particular interest because it preceded the Cambrian explosion, when multicellular life forms significantly increased in complexity. Following the Cambrian explosion, 535 Ma, there have been at least five major mass extinctions and many minor ones. Apart from the proposed current Holocene extinction event, the most recent was 66 Ma, when an asteroid impact triggered the extinction of the non-avian dinosaurs and other large reptiles, but largely spared small animals such as insects, mammals, lizards and birds. Mammalian life has diversified over the past 66 Mys, and several million years ago an African ape species gained the ability to stand upright.[better source needed ] This facilitated tool use and encouraged communication that provided the nutrition and stimulation needed for a larger brain, which led to the evolution of humans. The development of agriculture, and then civilization, led to humans having an influence on Earth and the nature and quantity of other life forms that continues to this day.

Earth's expected long-term future is tied to that of the Sun. Over the next 1.1 billion years, solar luminosity will increase by 10%, and over the next 3.5 billion years by 40%. Earth's increasing surface temperature will accelerate the inorganic carbon cycle, reducing concentration to levels lethally low for plants ( for C4 photosynthesis) in approximately 100-900 million years. The lack of vegetation will result in the loss of oxygen in the atmosphere, making animal life impossible. Due to the increased luminosity, Earth's mean temperature may reach 100 °C (212 °F) in 1.5 billion years, and all ocean water will evaporate and be lost to space, which may trigger a runaway greenhouse effect, within an estimated 1.6 to 3 billion years. Even if the Sun were stable, a fraction of the water in the modern oceans will descend to the mantle, due to reduced steam venting from mid-ocean ridges.

The Sun will evolve to become a red giant in about 5 billion years. Models predict that the Sun will expand to roughly 1 AU (150 million km; 93 million mi), about 250 times its present radius. Earth's fate is less clear. As a red giant, the Sun will lose roughly 30% of its mass, so, without tidal effects, Earth will move to an orbit 1.7 AU (250 million km; 160 million mi) from the Sun when the star reaches its maximum radius, otherwise, with tidal effects, it may enter the Sun's atmosphere and be vaporized.

Physical characteristics

Size and shape

Earth's western hemisphere showing topography relative to Earth's center instead of to mean sea level, as in common topographic maps

Earth has a rounded shape, through hydrostatic equilibrium, with an average diameter of 12,742 kilometers (7,918 mi), making it the fifth largest planetary sized and largest terrestrial object of the Solar System.

Due to Earth's rotation it has the shape of an ellipsoid, bulging at its Equator; its diameter is 43 kilometers (27 mi) longer there than at its poles. Earth's shape furthermore has local topographic variations. Though the largest local variations, like the Mariana Trench (10,925 meters or 35,843 feet below local sea level), only shortens Earth's average radius by 0.17% and Mount Everest (8,848 meters or 29,029 feet above local sea level) lengthens it by only 0.14%. Since Earth's surface is farthest out from Earth's center of mass at its equatorial bulge, the summit of the volcano Chimborazo in Ecuador (6,384.4 km or 3,967.1 mi) is its farthest point out. Parallel to the rigid land topography the Ocean exhibits a more dynamic topography.

To measure the local variation of Earth's topography, geodesy employs an idealized Earth producing a shape called a geoid. Such a geoid shape is gained if the ocean is idealized, covering Earth completely and without any perturbations such as tides and winds. The result is a smooth but gravitational irregular geoid surface, providing a mean sea level (MSL) as a reference level for topographic measurements.

A composite image of Earth, with its different types of surface discernible: Earth's surface dominating Ocean (blue), Africa with lush (green) to dry (brown) land and Earth's polar ice in the form of Antarctic sea ice (grey) covering the Antarctic or Southern Ocean and the Antarctic ice sheet (white) covering Antarctica.

Earth's surface is the boundary between the atmosphere, and the solid Earth and oceans. Defined in this way, Earth's shape is an idealized spheroid - a squashed sphere - with a surface area of about 510 million km ² (197 million sq mi). Earth can be divided into two hemispheres: by latitude into the polar Northern and Southern hemispheres; or by longitude into the continental Eastern and Western hemispheres.

Most of Earth's surface is ocean water: 70.8% or 361 million km ² (139 million sq mi). This vast pool of salty water is often called the world ocean, and makes Earth with its dynamic hydrosphere a water world or ocean world. Indeed, in Earth's early history the ocean may have covered Earth completely. The world ocean is commonly divided into the Pacific Ocean, Atlantic Ocean, Indian Ocean, Antarctic or Southern Ocean, and Arctic Ocean, from largest to smallest. The ocean covers Earth's oceanic crust, but to a lesser extent with shelf seas also shelves of the continental crust. The oceanic crust forms large oceanic basins with features like abyssal plains, seamounts, submarine volcanoes, oceanic trenches, submarine canyons, oceanic plateaus, and a globe-spanning mid-ocean ridge system.

At Earth's polar regions, the ocean surface is covered by seasonally variable amounts of sea ice that often connects with polar land, permafrost and ice sheets, forming polar ice caps.

Earth's land covers 29.2%, or 149 million km ² (58 million sq mi) of Earth's surface. The land surface includes many islands around the globe, but most of the land surface is taken by the four continental landmasses, which are (in descending order): Africa-Eurasia, America (landmass), Antarctica, and Australia (landmass). These landmasses are further broken down and grouped into the continents. The terrain of the land surface varies greatly and consists of mountains, deserts, plains, plateaus, and other landforms. The elevation of the land surface varies from a low point of −418 m (−1,371 ft) at the Dead Sea, to a maximum altitude of 8,848 m (29,029 ft) at the top of Mount Everest. The mean height of land above sea level is about 797 m (2,615 ft).

Land can be covered by surface water, snow, ice, artificial structures or vegetation. Most of Earth's land hosts vegetation, but ice sheets (10%, not including the equally large land under permafrost) or cold as well as hot deserts (33%) occupy also considerable amounts of it.

The pedosphere is the outermost layer of Earth's land surface and is composed of soil and subject to soil formation processes. Soil is crucial for land to be arable. Earth's total arable land is 10.7% of the land surface, with 1.3% being permanent cropland. Earth has an estimated 16.7 million km ² (6.4 million sq mi) of cropland and 33.5 million km ² (12.9 million sq mi) of pastureland.

The land surface and the ocean floor form the top of Earth's crust, which together with parts of the upper mantle form Earth's lithosphere. Earth's crust may be divided into oceanic and continental crust. Beneath the ocean-floor sediments, the oceanic crust is predominantly basaltic, while the continental crust may include lower density materials such as granite, sediments and metamorphic rocks. Nearly 75% of the continental surfaces are covered by sedimentary rocks, although they form about 5% of the mass of the crust.

Earth's surface topography comprises both the topography of the ocean surface, and the shape of Earth's land surface. The submarine terrain of the ocean floor has an average bathymetric depth of 4 km, and is as varied as the terrain above sea level.

Earth's surface is continually being shaped by internal plate tectonic processes including earthquakes and volcanism; by weathering and erosion driven by ice, water, wind and temperature; and by biological processes including the growth and decomposition of biomass into soil.

Tectonic plates

Earth's major plates, which are:[117]

Earth's mechanically rigid outer layer of Earth's crust and upper mantle, the lithosphere, is divided into tectonic plates. These plates are rigid segments that move relative to each other at one of three boundaries types: at convergent boundaries, two plates come together; at divergent boundaries, two plates are pulled apart; and at transform boundaries, two plates slide past one another laterally. Along these plate boundaries, earthquakes, volcanic activity, mountain-building, and oceanic trench formation can occur. The tectonic plates ride on top of the asthenosphere, the solid but less-viscous part of the upper mantle that can flow and move along with the plates.

As the tectonic plates migrate, oceanic crust is subducted under the leading edges of the plates at convergent boundaries. At the same time, the upwelling of mantle material at divergent boundaries creates mid-ocean ridges. The combination of these processes recycles the oceanic crust back into the mantle. Due to this recycling, most of the ocean floor is less than 100 Ma old. The oldest oceanic crust is located in the Western Pacific and is estimated to be 200 Ma old. By comparison, the oldest dated continental crust is 4,030 Ma, although zircons have been found preserved as clasts within Eoarchean sedimentary rocks that give ages up to 4,400 Ma, indicating that at least some continental crust existed at that time.

The seven major plates are the Pacific, North American, Eurasian, African, Antarctic, Indo-Australian, and South American. Other notable plates include the Arabian Plate, the Caribbean Plate, the Nazca Plate off the west coast of South America and the Scotia Plate in the southern Atlantic Ocean. The Australian Plate fused with the Indian Plate between 50 and 55 Ma. The fastest-moving plates are the oceanic plates, with the Cocos Plate advancing at a rate of 75 mm/a (3.0 in/year) and the Pacific Plate moving 52-69 mm/a (2.0-2.7 in/year). At the other extreme, the slowest-moving plate is the South American Plate, progressing at a typical rate of 10.6 mm/a (0.42 in/year).

Internal structure

Earth's interior, like that of the other terrestrial planets, is divided into layers by their chemical or physical ( rheological) properties. The outer layer is a chemically distinct silicate solid crust, which is underlain by a highly viscous solid mantle. The crust is separated from the mantle by the Mohorovičić discontinuity. The thickness of the crust varies from about 6 kilometers (3.7 mi) under the oceans to 30-50 km (19-31 mi) for the continents. The crust and the cold, rigid, top of the upper mantle are collectively known as the lithosphere, which is divided into independently moving tectonic plates.

Beneath the lithosphere is the asthenosphere, a relatively low-viscosity layer on which the lithosphere rides. Important changes in crystal structure within the mantle occur at 410 and 660 km (250 and 410 mi) below the surface, spanning a transition zone that separates the upper and lower mantle. Beneath the mantle, an extremely low viscosity liquid outer core lies above a solid inner core. Earth's inner core may be rotating at a slightly higher angular velocity than the remainder of the planet, advancing by 0.1-0.5° per year, although both somewhat higher and much lower rates have also been proposed. The radius of the inner core is about one-fifth of that of Earth. Density increases with depth, as described in the table on the right.

Among the Solar System's planetary-sized objects Earth is the object with the highest density.

Chemical composition

Earth's mass is approximately (5,970 Yg). It is composed mostly of iron (32.1% by mass), oxygen (30.1%), silicon (15.1%), magnesium (13.9%), sulfur (2.9%), nickel (1.8%), calcium (1.5%), and aluminum (1.4%), with the remaining 1.2% consisting of trace amounts of other elements. Due to gravitational separation, the core is primarily composed of the denser elements: iron (88.8%), with smaller amounts of nickel (5.8%), sulfur (4.5%), and less than 1% trace elements. The most common rock constituents of the crust are oxides. Over 99% of the crust is composed of various oxides of eleven elements, principally oxides containing silicon (the silicate minerals), aluminum, iron, calcium, magnesium, potassium, or sodium.

Internal heat

The major heat-producing isotopes within Earth are potassium-40, uranium-238, and thorium-232. At the center, the temperature may be up to 6,000 °C (10,830 °F), and the pressure could reach 360 GPa (52 million psi). Because much of the heat is provided by radioactive decay, scientists postulate that early in Earth's history, before isotopes with short half-lives were depleted, Earth's heat production was much higher. At approximately , twice the present-day heat would have been produced, increasing the rates of mantle convection and plate tectonics, and allowing the production of uncommon igneous rocks such as komatiites that are rarely formed today.

The mean heat loss from Earth is , for a global heat loss of . A portion of the core's thermal energy is transported toward the crust by mantle plumes, a form of convection consisting of upwellings of higher-temperature rock. These plumes can produce hotspots and flood basalts. More of the heat in Earth is lost through plate tectonics, by mantle upwelling associated with mid-ocean ridges. The final major mode of heat loss is through conduction through the lithosphere, the majority of which occurs under the oceans because the crust there is much thinner than that of the continents.

Gravitational field

The gravity of Earth is the acceleration that is imparted to objects due to the distribution of mass within Earth. Near Earth's surface, gravitational acceleration is approximately 9.8 m/s ² (32 ft/s ²). Local differences in topography, geology, and deeper tectonic structure cause local and broad regional differences in Earth's gravitational field, known as gravity anomalies.

Magnetic field

A schematic view of Earth's magnetosphere with solar wind flowing from left to right

The main part of Earth's magnetic field is generated in the core, the site of a dynamo process that converts the kinetic energy of thermally and compositionally driven convection into electrical and magnetic field energy. The field extends outwards from the core, through the mantle, and up to Earth's surface, where it is, approximately, a dipole. The poles of the dipole are located close to Earth's geographic poles. At the equator of the magnetic field, the magnetic-field strength at the surface is , with a magnetic dipole moment of at epoch 2000, decreasing nearly 6% per century (although it still remains stronger than its long time average). The convection movements in the core are chaotic; the magnetic poles drift and periodically change alignment. This causes secular variation of the main field and field reversals at irregular intervals averaging a few times every million years. The most recent reversal occurred approximately 700,000 years ago.

The extent of Earth's magnetic field in space defines the magnetosphere. Ions and electrons of the solar wind are deflected by the magnetosphere; solar wind pressure compresses the dayside of the magnetosphere, to about 10 Earth radii, and extends the nightside magnetosphere into a long tail. Because the velocity of the solar wind is greater than the speed at which waves propagate through the solar wind, a supersonic bow shock precedes the dayside magnetosphere within the solar wind. Charged particles are contained within the magnetosphere; the plasmasphere is defined by low-energy particles that essentially follow magnetic field lines as Earth rotates. The ring current is defined by medium-energy particles that drift relative to the geomagnetic field, but with paths that are still dominated by the magnetic field, and the Van Allen radiation belts are formed by high-energy particles whose motion is essentially random, but contained in the magnetosphere.

During magnetic storms and substorms, charged particles can be deflected from the outer magnetosphere and especially the magnetotail, directed along field lines into Earth's ionosphere, where atmospheric atoms can be excited and ionized, causing the aurora.

Orbit and rotation

Satellite time lapse imagery of Earth's rotation showing axis tilt

Earth's rotation period relative to the Sun-its mean solar day-is 86,400 seconds of mean solar time (86,400.0025 SI seconds). Because Earth's solar day is now slightly longer than it was during the 19th century due to tidal deceleration, each day varies between longer than the mean solar day.

Earth's rotation period relative to the fixed stars, called its stellar day by the International Earth Rotation and Reference Systems Service (IERS), is 86,164.0989 seconds of mean solar time ( UT1), or Earth's rotation period relative to the precessing or moving mean March equinox (when the Sun is at 90° on the equator), is 86,164.0905 seconds of mean solar time (UT1) . Thus the sidereal day is shorter than the stellar day by about 8.4 ms.

Apart from meteors within the atmosphere and low-orbiting satellites, the main apparent motion of celestial bodies in Earth's sky is to the west at a rate of 15°/h = 15'/min. For bodies near the celestial equator, this is equivalent to an apparent diameter of the Sun or the Moon every two minutes; from Earth's surface, the apparent sizes of the Sun and the Moon are approximately the same.

Exaggerated illustration of Earth's elliptical orbit around the Sun, marking that the orbital extreme points (apoapsis and periapsis) are not the same as the four seasonal extreme points, the equinox and solstice

Earth orbits the Sun, making Earth the third-closest planet to the Sun and part of the inner Solar System. Earth's average orbital distance is about 150 million km (93 million mi), which is the basis for the Astronomical Unit and is equal to roughly 8.3 light minutes or 380 times Earth's distance to the Moon.

Earth orbits the Sun every 365.2564 mean solar days, or one sidereal year. With an apparent movement of the Sun in Earth's sky at a rate of about 1°/day eastward, which is one apparent Sun or Moon diameter every 12 hours. Due to this motion, on average it takes 24 hours-a solar day-for Earth to complete a full rotation about its axis so that the Sun returns to the meridian.

The orbital speed of Earth averages about 29.78 km/s (107,200 km/h; 66,600 mph), which is fast enough to travel a distance equal to Earth's diameter, about 12,742 km (7,918 mi), in seven minutes, and the distance to the Moon, 384,000 km (239,000 mi), in about 3.5 hours.

The Moon and Earth orbit a common barycenter every 27.32 days relative to the background stars. When combined with the Earth-Moon system's common orbit around the Sun, the period of the synodic month, from new moon to new moon, is 29.53 days. Viewed from the celestial north pole, the motion of Earth, the Moon, and their axial rotations are all counterclockwise. Viewed from a vantage point above the Sun and Earth's north poles, Earth orbits in a counterclockwise direction about the Sun. The orbital and axial planes are not precisely aligned: Earth's axis is tilted some 23.44 degrees from the perpendicular to the Earth-Sun plane (the ecliptic), and the Earth-Moon plane is tilted up to ±5.1 degrees against the Earth-Sun plane. Without this tilt, there would be an eclipse every two weeks, alternating between lunar eclipses and solar eclipses.

The Hill sphere, or the sphere of gravitational influence, of Earth is about 1.5 million km (930,000 mi) in radius. This is the maximum distance at which Earth's gravitational influence is stronger than the more distant Sun and planets. Objects must orbit Earth within this radius, or they can become unbound by the gravitational perturbation of the Sun. Earth, along with the Solar System, is situated in the Milky Way and orbits about 28,000 light-years from its center. It is about 20 light-years above the galactic plane in the Orion Arm.

Axial tilt and seasons

Earth's axial tilt causing different angles of seasonal illumination at different orbital positions around the Sun

The axial tilt of Earth is approximately 23.439281° with the axis of its orbit plane, always pointing towards the Celestial Poles. Due to Earth's axial tilt, the amount of sunlight reaching any given point on the surface varies over the course of the year. This causes the seasonal change in climate, with summer in the Northern Hemisphere occurring when the Tropic of Cancer is facing the Sun, and in the Southern Hemisphere when the Tropic of Capricorn faces the Sun. In each instance, winter occurs simultaneously in the opposite hemisphere.

During the summer, the day lasts longer, and the Sun climbs higher in the sky. In winter, the climate becomes cooler and the days shorter. Above the Arctic Circle and below the Antarctic Circle there is no daylight at all for part of the year, causing a polar night, and this night extends for several months at the poles themselves. These same latitudes also experience a midnight sun, where the sun remains visible all day.

By astronomical convention, the four seasons can be determined by the solstices-the points in the orbit of maximum axial tilt toward or away from the Sun-and the equinoxes, when Earth's rotational axis is aligned with its orbital axis. In the Northern Hemisphere, winter solstice currently occurs around 21 December; summer solstice is near 21 June, spring equinox is around 20 March and autumnal equinox is about 22 or 23 September. In the Southern Hemisphere, the situation is reversed, with the summer and winter solstices exchanged and the spring and autumnal equinox dates swapped.

The angle of Earth's axial tilt is relatively stable over long periods of time. Its axial tilt does undergo nutation; a slight, irregular motion with a main period of 18.6 years. The orientation (rather than the angle) of Earth's axis also changes over time, precessing around in a complete circle over each 25,800-year cycle; this precession is the reason for the difference between a sidereal year and a tropical year. Both of these motions are caused by the varying attraction of the Sun and the Moon on Earth's equatorial bulge. The poles also migrate a few meters across Earth's surface. This polar motion has multiple, cyclical components, which collectively are termed quasiperiodic motion. In addition to an annual component to this motion, there is a 14-month cycle called the Chandler wobble. Earth's rotational velocity also varies in a phenomenon known as length-of-day variation.

In modern times, Earth's perihelion occurs around 3 January, and its aphelion around 4 July. These dates change over time due to precession and other orbital factors, which follow cyclical patterns known as Milankovitch cycles. The changing Earth-Sun distance causes an increase of about 6.8% in solar energy reaching Earth at perihelion relative to aphelion. Because the Southern Hemisphere is tilted toward the Sun at about the same time that Earth reaches the closest approach to the Sun, the Southern Hemisphere receives slightly more energy from the Sun than does the northern over the course of a year. This effect is much less significant than the total energy change due to the axial tilt, and most of the excess energy is absorbed by the higher proportion of water in the Southern Hemisphere.

Earth-Moon system

Earth and the Moon as seen from Mars in an image taken by NASA's Mars Reconnaissance Orbiter on 22 April 2022

The Moon is a relatively large, terrestrial, planet-like natural satellite, with a diameter about one-quarter of Earth's. It is the largest moon in the Solar System relative to the size of its planet, although Charon is larger relative to the dwarf planet Pluto. The natural satellites of other planets are also referred to as "moons", after Earth's. The most widely accepted theory of the Moon's origin, the giant-impact hypothesis, states that it formed from the collision of a Mars-size protoplanet called Theia with the early Earth. This hypothesis explains the Moon's relative lack of iron and volatile elements and the fact that its composition is nearly identical to that of Earth's crust.

The gravitational attraction between Earth and the Moon causes tides on Earth. The same effect on the Moon has led to its tidal locking: its rotation period is the same as the time it takes to orbit Earth. As a result, it always presents the same face to the planet. As the Moon orbits Earth, different parts of its face are illuminated by the Sun, leading to the lunar phases. Due to their tidal interaction, the Moon recedes from Earth at the rate of approximately 38 mm/a (1.5 in/year). Over millions of years, these tiny modifications-and the lengthening of Earth's day by about 23 µs/yr-add up to significant changes. During the Ediacaran period, for example, (approximately 620 Ma) there were 400±7 days in a year, with each day lasting 21.9±0.4 hours.

The Moon may have dramatically affected the development of life by moderating the planet's climate. Paleontological evidence and computer simulations show that Earth's axial tilt is stabilized by tidal interactions with the Moon. Some theorists think that without this stabilization against the torques applied by the Sun and planets to Earth's equatorial bulge, the rotational axis might be chaotically unstable, exhibiting large changes over millions of years, as is the case for Mars, though this is disputed.

Viewed from Earth, the Moon is just far enough away to have almost the same apparent-sized disk as the Sun. The angular size (or solid angle) of these two bodies match because, although the Sun's diameter is about 400 times as large as the Moon's, it is also 400 times more distant. This allows total and annular solar eclipses to occur on Earth.

On 1 November 2023, scientists reported that, according to computer simulations, remnants of a protoplanet, named Theia, could be inside the Earth, left over from a collision with the Earth in ancient times, and afterwards becoming the Moon.

Asteroids and artificial satellites

A computer-generated image mapping the prevalence of artificial satellites and space debris around Earth in geosynchronous and low Earth orbit

Earth's co-orbital asteroids population consists of quasi-satellites, objects with a horseshoe orbit and trojans. There are at least five quasi-satellites, including 469219 Kamoʻoalewa. A trojan asteroid companion, , is librating around the leading Lagrange triangular point, L4, in Earth's orbit around the Sun. The tiny near-Earth asteroid makes close approaches to the Earth-Moon system roughly every twenty years. During these approaches, it can orbit Earth for brief periods of time.

As of September 2021, there are 4,550 operational, human-made satellites orbiting Earth. There are also inoperative satellites, including Vanguard 1, the oldest satellite currently in orbit, and over 16,000 pieces of tracked space debris. Earth's largest artificial satellite is the International Space Station.

Hydrosphere

A view of Earth with its global ocean and cloud cover, which dominate Earth's surface and hydrosphere; at Earth's polar regions, its hydrosphere forms larger areas of ice cover.

Earth's hydrosphere is the sum of Earth's water and its distribution. Most of Earth's hydrosphere consists of Earth's global ocean. Earth's hydrosphere also consists of water in the atmosphere and on land, including clouds, inland seas, lakes, rivers, and underground waters down to a depth of 2,000 m (6,600 ft).

The mass of the oceans is approximately 1.35×10 metric tons or about 1/4400 of Earth's total mass. The oceans cover an area of 361.8 million km ² (139.7 million sq mi) with a mean depth of 3,682 m (12,080 ft), resulting in an estimated volume of 1.332 billion km ³ (320 million cu mi). If all of Earth's crustal surface were at the same elevation as a smooth sphere, the depth of the resulting world ocean would be 2.7 to 2.8 km (1.68 to 1.74 mi). About 97.5% of the water is saline; the remaining 2.5% is fresh water. Most fresh water, about 68.7%, is present as ice in ice caps and glaciers. The remaining 30% is ground water, 1% surface water (covering only 2.8% of Earth's land) and other small forms of fresh water deposits such as permafrost, water vapor in the atmosphere, biological binding, etc. .

In Earth's coldest regions, snow survives over the summer and changes into ice. This accumulated snow and ice eventually forms into glaciers, bodies of ice that flow under the influence of their own gravity. Alpine glaciers form in mountainous areas, whereas vast ice sheets form over land in polar regions. The flow of glaciers erodes the surface changing it dramatically, with the formation of U-shaped valleys and other landforms. Sea ice in the Arctic covers an area about as big as the United States, although it is quickly retreating as a consequence of climate change.

The average salinity of Earth's oceans is about 35 grams of salt per kilogram of seawater (3.5% salt). Most of this salt was released from volcanic activity or extracted from cool igneous rocks. The oceans are also a reservoir of dissolved atmospheric gases, which are essential for the survival of many aquatic life forms. Sea water has an important influence on the world's climate, with the oceans acting as a large heat reservoir. Shifts in the oceanic temperature distribution can cause significant weather shifts, such as the El Niño-Southern Oscillation.

The abundance of water, particularly liquid water, on Earth's surface is a unique feature that distinguishes it from other planets in the Solar System. Solar System planets with considerable atmospheres do partly host atmospheric water vapor, but they lack surface conditions for stable surface water. Despite some moons showing signs of large reservoirs of extraterrestrial liquid water, with possibly even more volume than Earth's ocean, all of them are large bodies of water under a kilometers thick frozen surface layer.

Atmosphere

A view of Earth with different layers of its atmosphere visible: the troposphere with its clouds casting shadows, a band of stratospheric blue sky at the horizon, and a line of green airglow of the lower thermosphere around an altitude of 100 km, at the edge of space

The atmospheric pressure at Earth's sea level averages 101.325 kPa (14.696 psi), with a scale height of about 8.5 km (5.3 mi). A dry atmosphere is composed of 78.084% nitrogen, 20.946% oxygen, 0.934% argon, and trace amounts of carbon dioxide and other gaseous molecules. Water vapor content varies between 0.01% and 4% but averages about 1%. Clouds cover around two thirds of Earth's surface, more so over oceans than land. The height of the troposphere varies with latitude, ranging between 8 km (5 mi) at the poles to 17 km (11 mi) at the equator, with some variation resulting from weather and seasonal factors.

Earth's biosphere has significantly altered its atmosphere. Oxygenic photosynthesis evolved 2.7 Gya, forming the primarily nitrogen-oxygen atmosphere of today. This change enabled the proliferation of aerobic organisms and, indirectly, the formation of the ozone layer due to the subsequent . The ozone layer blocks ultraviolet solar radiation, permitting life on land. Other atmospheric functions important to life include transporting water vapor, providing useful gases, causing small meteors to burn up before they strike the surface, and moderating temperature. This last phenomenon is the greenhouse effect: trace molecules within the atmosphere serve to capture thermal energy emitted from the surface, thereby raising the average temperature. Water vapor, carbon dioxide, methane, nitrous oxide, and ozone are the primary greenhouse gases in the atmosphere. Without this heat-retention effect, the average surface temperature would be −18 °C (0 °F), in contrast to the current +15 °C (59 °F), and life on Earth probably would not exist in its current form.

Weather and climate

Earth's atmosphere has no definite boundary, gradually becoming thinner and fading into outer space. Three-quarters of the atmosphere's mass is contained within the first 11 km (6.8 mi) of the surface; this lowest layer is called the troposphere. Energy from the Sun heats this layer, and the surface below, causing expansion of the air. This lower-density air then rises and is replaced by cooler, higher-density air. The result is atmospheric circulation that drives the weather and climate through redistribution of thermal energy.

The primary atmospheric circulation bands consist of the trade winds in the equatorial region below 30° latitude and the westerlies in the mid-latitudes between 30° and 60°. Ocean heat content and currents are also important factors in determining climate, particularly the thermohaline circulation that distributes thermal energy from the equatorial oceans to the polar regions.

Earth receives 1361 W/m ² of solar irradiance. The amount of solar energy that reaches Earth's surface decreases with increasing latitude. At higher latitudes, the sunlight reaches the surface at lower angles, and it must pass through thicker columns of the atmosphere. As a result, the mean annual air temperature at sea level decreases by about 0.4 °C (0.7 °F) per degree of latitude from the equator. Earth's surface can be subdivided into specific latitudinal belts of approximately homogeneous climate. Ranging from the equator to the polar regions, these are the tropical (or equatorial), subtropical, temperate and polar climates.

Further factors that affect a location's climates are its proximity to oceans, the oceanic and atmospheric circulation, and topology. Places close to oceans typically have colder summers and warmer winters, due to the fact that oceans can store large amounts of heat. The wind transports the cold or the heat of the ocean to the land. Atmospheric circulation also plays an important role: San Francisco and Washington DC are both coastal cities at about the same latitude. San Francisco's climate is significantly more moderate as the prevailing wind direction is from sea to land. Finally, temperatures decrease with height causing mountainous areas to be colder than low-lying areas.

Water vapor generated through surface evaporation is transported by circulatory patterns in the atmosphere. When atmospheric conditions permit an uplift of warm, humid air, this water condenses and falls to the surface as precipitation. Most of the water is then transported to lower elevations by river systems and usually returned to the oceans or deposited into lakes. This water cycle is a vital mechanism for supporting life on land and is a primary factor in the erosion of surface features over geological periods. Precipitation patterns vary widely, ranging from several meters of water per year to less than a millimeter. Atmospheric circulation, topographic features, and temperature differences determine the average precipitation that falls in each region.

The commonly used Köppen climate classification system has five broad groups ( humid tropics, arid, humid middle latitudes, continental and cold polar), which are further divided into more specific subtypes. The Köppen system rates regions based on observed temperature and precipitation. Surface air temperature can rise to around 55 °C (131 °F) in hot deserts, such as Death Valley, and can fall as low as −89 °C (−128 °F) in Antarctica.

Upper atmosphere

Earth's atmosphere as it appears from space, as bands of different colours at the horizon. From the bottom, afterglow illuminates the troposphere in orange with silhouettes of clouds, and the stratosphere in white and blue. Next the mesosphere (pink area) extends to just below the edge of space at one hundred kilometers and the pink line of airglow of the lower thermosphere (invisible), which hosts green and red aurorae over several hundred kilometers.

The upper atmosphere, the atmosphere above the troposphere, is usually divided into the stratosphere, mesosphere, and thermosphere. Each layer has a different lapse rate, defining the rate of change in temperature with height. Beyond these, the exosphere thins out into the magnetosphere, where the geomagnetic fields interact with the solar wind. Within the stratosphere is the ozone layer, a component that partially shields the surface from ultraviolet light and thus is important for life on Earth. The Kármán line, defined as 100 km (62 mi) above Earth's surface, is a working definition for the boundary between the atmosphere and outer space.

Thermal energy causes some of the molecules at the outer edge of the atmosphere to increase their velocity to the point where they can escape from Earth's gravity. This causes a slow but steady loss of the atmosphere into space. Because unfixed hydrogen has a low molecular mass, it can achieve escape velocity more readily, and it leaks into outer space at a greater rate than other gases. The leakage of hydrogen into space contributes to the shifting of Earth's atmosphere and surface from an initially reducing state to its current oxidizing one. Photosynthesis provided a source of free oxygen, but the loss of reducing agents such as hydrogen is thought to have been a necessary precondition for the widespread accumulation of oxygen in the atmosphere. Hence the ability of hydrogen to escape from the atmosphere may have influenced the nature of life that developed on Earth. In the current, oxygen-rich atmosphere most hydrogen is converted into water before it has an opportunity to escape. Instead, most of the hydrogen loss comes from the destruction of methane in the upper atmosphere.

Life on Earth

Earth is the only known place that has ever been habitable for life. Earth's life developed in Earth's early bodies of water some hundred million years after Earth formed.

Earth's life has been shaping and inhabiting many particular ecosystems on Earth and has eventually expanded globally forming an overarching biosphere. Therefore, life has impacted Earth, significantly altering Earth's atmosphere and surface over long periods of time, causing changes like the Great Oxidation Event.

Earth's life has over time greatly diversified, allowing the biosphere to have different biomes, which are inhabited by comparatively similar plants and animals. The different biomes developed at distinct elevations or water depths, planetary temperature latitudes and on land also with different humidity. Earth's species diversity and biomass reaches a peak in shallow waters and with forests, particularly in equatorial, warm and humid conditions. While freezing polar regions and high altitudes, or extremely arid areas are relatively barren of plant and animal life.

Earth provides liquid water-an environment where complex organic molecules can assemble and interact, and sufficient energy to sustain a metabolism. Plants and other organisms take up nutrients from water, soils and the atmosphere. These nutrients are constantly recycled between different species.

Extreme weather, such as tropical cyclones (including hurricanes and typhoons), occurs over most of Earth's surface and has a large impact on life in those areas. From 1980 to 2000, these events caused an average of 11,800 human deaths per year. Many places are subject to earthquakes, landslides, tsunamis, volcanic eruptions, tornadoes, blizzards, floods, droughts, wildfires, and other calamities and disasters. Human impact is felt in many areas due to pollution of the air and water, acid rain, loss of vegetation ( overgrazing, deforestation, desertification), loss of wildlife, species extinction, soil degradation, soil depletion and erosion. Human activities release greenhouse gases into the atmosphere which cause global warming. This is driving changes such as the melting of glaciers and ice sheets, a global rise in average sea levels, increased risk of drought and wildfires, and migration of species to colder areas.

Human geography

A composite image of artificial light emissions at night on a map of Earth

Originating from earlier primates in Eastern Africa 300,000 years ago humans have since been migrating and with the advent of agriculture in the 10th millennium BC increasingly settling Earth's land. In the 20th century Antarctica had been the last continent to see a first and until today limited human presence.

Human population has since the 19th century grown exponentially to seven billion in the early 2010s, and is projected to peak at around ten billion in the second half of the 21st century. Most of the growth is expected to take place in sub-Saharan Africa.

Distribution and density of human population varies greatly around the world with the majority living in south to eastern Asia and 90% inhabiting only the Northern Hemisphere of Earth, partly due to the hemispherical predominance of the world's land mass, with 68% of the world's land mass being in the Northern Hemisphere. Furthermore, since the 19th century humans have increasingly converged into urban areas with the majority living in urban areas by the 21st century.

Beyond Earth's surface humans have lived on a temporary basis, with only special purpose deep underground and underwater presence, and a few space stations. Human population virtually completely remains on Earth's surface, fully depending on Earth and the environment it sustains. Since the second half of the 20th century, some hundreds of humans have temporarily stayed beyond Earth, a tiny fraction of whom have reached another celestial body, the Moon.

Earth has been subject to extensive human settlement, and humans have developed diverse societies and cultures. Most of Earth's land has been territorially claimed since the 19th century by sovereign states (countries) separated by political borders, and more than 200 such states exist today, with only parts of Antarctica and few small regions remaining unclaimed. Most of these states together form the United Nations, the leading worldwide intergovernmental organization, which extends human governance over the ocean and Antarctica, and therefore all of Earth.

Natural resources and land use

Earth's land use for human agriculture

Earth has resources that have been exploited by humans. Those termed non-renewable resources, such as fossil fuels, are only replenished over geological timescales. Large deposits of fossil fuels are obtained from Earth's crust, consisting of coal, petroleum, and natural gas. These deposits are used by humans both for energy production and as feedstock for chemical production. Mineral ore bodies have also been formed within the crust through a process of ore genesis, resulting from actions of magmatism, erosion, and plate tectonics. These metals and other elements are extracted by mining, a process which often brings environmental and health damage.

Earth's biosphere produces many useful biological products for humans, including food, wood, pharmaceuticals, oxygen, and the recycling of organic waste. The land-based ecosystem depends upon topsoil and fresh water, and the oceanic ecosystem depends on dissolved nutrients washed down from the land. In 2019, 39 million km ² (15 million sq mi) of Earth's land surface consisted of forest and woodlands, 12 million km ² (4.6 million sq mi) was shrub and grassland, 40 million km ² (15 million sq mi) were used for animal feed production and grazing, and 11 million km ² (4.2 million sq mi) were cultivated as croplands. Of the 12-14% of ice-free land that is used for croplands, 2 percentage points were irrigated in 2015. Humans use building materials to construct shelters.

Humans and the environment

Change in average surface air temperature and drivers for that change. Human activity has caused increased temperatures, with natural forces adding some variability.[270]

Human activities have impacted Earth's environments. Through activities such as the burning of fossil fuels, humans have been increasing the amount of greenhouse gases in the atmosphere, altering Earth's energy budget and climate. It is estimated that global temperatures in the year 2020 were 1.2 °C (2.2 °F) warmer than the preindustrial baseline. This increase in temperature, known as global warming, has contributed to the melting of glaciers, rising sea levels, increased risk of drought and wildfires, and migration of species to colder areas.

The concept of planetary boundaries was introduced to quantify humanity's impact on Earth. Of the nine identified boundaries, five have been crossed: Biosphere integrity, climate change, chemical pollution, destruction of wild habitats and the nitrogen cycle are thought to have passed the safe threshold. As of 2018, no country meets the basic needs of its population without transgressing planetary boundaries. It is thought possible to provide all basic physical needs globally within sustainable levels of resource use.

Cultural and historical viewpoint

Tracy Caldwell Dyson, a NASA astronaut, observing Earth from the Cupola module at the International Space Station on 11 September 2010

Human cultures have developed many views of the planet.[276] The standard astronomical symbols of Earth are a quartered circle, ,[277] representing the four corners of the world, and a globus cruciger, . Earth is sometimes personified as a deity. In many cultures it is a mother goddess that is also the primary fertility deity.[278] Creation myths in many religions involve the creation of Earth by a supernatural deity or deities.[278] The Gaia hypothesis, developed in the mid-20th century, compared Earth's environments and life as a single self-regulating organism leading to broad stabilization of the conditions of habitability.[279][280][281]

Images of Earth taken from space, particularly during the Apollo program, have been credited with altering the way that people viewed the planet that they lived on, called the overview effect, emphasizing its beauty, uniqueness and apparent fragility. In particular, this caused a realization of the scope of effects from human activity on Earth's environment. Enabled by science, particularly Earth observation, humans have started to take action on environmental issues globally, acknowledging the impact of humans and the interconnectedness of Earth's environments.

Scientific investigation has resulted in several culturally transformative shifts in people's view of the planet. Initial belief in a flat Earth was gradually displaced in Ancient Greece by the idea of a spherical Earth, which was attributed to both the philosophers Pythagoras and Parmenides. Earth was generally believed to be the center of the universe until the 16th century, when scientists first concluded that it was a moving object, one of the planets of the Solar System.

It was only during the 19th century that geologists realized Earth's age was at least many millions of years. Lord Kelvin used thermodynamics to estimate the age of Earth to be between 20 million and 400 million years in 1864, sparking a vigorous debate on the subject; it was only when radioactivity and radioactive dating were discovered in the late 19th and early 20th centuries that a reliable mechanism for determining Earth's age was established, proving the planet to be billions of years old.

1. All astronomical quantities vary, both ^ secularly and periodically. The quantities given are the values at the instant J2000.0 of the secular variation, ignoring all periodic variations.

2. aphelion = ^ a × (1 + e); perihelion = a × (1 - e), where a is the semi-major axis and e is the eccentricity. The difference between Earth's perihelion and aphelion is 5 million kilometers.-Wilkinson, John (2009). Probing the New Solar System. CSIRO Publishing. p. 144. ISBN 978-0-643-09949-4.

3. Earth's ^ circumference is almost exactly 40,000 km because the meter was calibrated on this measurement-more specifically, 1/10-millionth of the distance between the poles and the equator.

4. Due to natural fluctuations, ambiguities surrounding ^ ice shelves, and mapping conventions for vertical datums, exact values for land and ocean coverage are not meaningful. Based on data from the Vector Map and Global Landcover Archived 26 March 2015 at the Wayback Machine datasets, extreme values for coverage of lakes and streams are 0.6% and 1.0% of Earth's surface. The ice sheets of Antarctica and Greenland are counted as land, even though much of the rock that supports them lies below sea level.

5. If Earth were shrunk to the size of a ^ billiard ball, some areas of Earth such as large mountain ranges and oceanic trenches would feel like tiny imperfections, whereas much of the planet, including the Great Plains and the abyssal plains, would feel smoother.[88]

6. Including the ^ Somali Plate, which is being formed out of the African Plate. See: Chorowicz, Jean (October 2005). "The East African rift system". Journal of African Earth Sciences. 43 (1-3): 379-410. Bibcode:2005JAfES..43..379C. doi:10.1016/j.jafrearsci.2005.07.019.

7. ^ Locally varies between 5 and 200 km.

8. ^ Locally varies between 5 and 70 km.

9. The ultimate source of these figures, uses the term "seconds of UT1" instead of "seconds of mean solar time".-^ Aoki, S.; Kinoshita, H.; Guinot, B.; Kaplan, G. H.; McCarthy, D. D.; Seidelmann, P. K. (1982). "The new definition of universal time". Astronomy and Astrophysics. 105 (2): 359-361. Bibcode:1982A&A...105..359A.

10. For Earth, the ^ Hill radius is , where m is the mass of Earth, a is an astronomical unit, and M is the mass of the Sun. So the radius in AU is about .

11. ^ Aphelion is 103.4% of the distance to perihelion. Due to the inverse square law, the radiation at perihelion is about 106.9% of the energy at aphelion.

12. As of 4 January 2018, the United States Strategic Command tracked a total of 18,835 artificial objects, mostly debris. See: ^ Anz-Meador, Phillip; Shoots, Debi, eds. (February 2018). "Satellite Box Score" (PDF). Orbital Debris Quarterly News. 22 (1): 12.

References

# data[].attributes.attachment_link.readable_text
Марс

Планета

Другие названия

Красная планета

Перигелий

2,06655⋅10 ⁸ км[1][2]
1,381 а.e.[1]

Афелий

2,49232⋅10 ⁸ км[1][2]
1,666 а.e.[1]

2,2794382⋅10 ⁸ км[1][2]
1,523662 а.e.[1]
1,524 земной[1]

0,0933941[1][2]

Сидерический период обращения

(продолжительность года)
686,98 земных суток
1,8808476 земного года[1][2]

Синодический период обращения

779,94 земных суток[2]

24,13 км/с (средн.)[2]
24,077 км/с[1]

1,85061° (относительно плоскости эклиптики)[2]

5,65° (относительно солнечного экватора)

Долгота восходящего узла (Ω)

49,57854°

Аргумент перицентра (ω)

286,46230°

Чей спутник

Солнца

Спутники

2

Полярное сжатие

0,00589 (1,76 земного)

Экваториальный радиус

3396,2 ± 0,1 км[3][4]
0,532 земного

Полярный радиус

3376,2 ± 0,1 км[3][4]
0,531 земного

Средний радиус

3389,5 ± 0,2 км[1][2][3]
0,532 земного

Площадь поверхности (S)

1,4437⋅10 ⁸ км²[1]
0,283 земной

Объём (V)

1,6318⋅10 ¹¹ км³[1][2]
0,151 земного

Масса (m)

6,4171⋅10 ²³ кг[5]
0,107 земной

Средняя плотность (ρ)

3,933 г/см³[1][2]
0,714 земной

3,711 м/с²
0,378 g [1]

Первая космическая скорость (v ₁)

3,55 км/с
0,45 земной

Вторая космическая скорость (v ₂)

5,03 км/с
0,45 земной[1][2]

Экваториальная скорость вращения

868,22 км/ч

24 часа 37 минут 22,663 секунды[1] (24,6229 ч) - сидерический период вращения,
24 часа 39 минут 35,244 секунды (24,6597 ч) - длительность средних солнечных суток[6].

Наклон оси

25,1919°[6]

Прямое восхождение северного полюса (α)

317,681°[2]

Склонение северного полюса (δ)

52,887°[2]

Альбедо

0,250 ( Бонд)[2]
0,150 ( геом. альбедо)
0,170[2]

Видимая звёздная величина

−2,94

На поверхности

от −153 °C до +35 °C[7]

по всей планете

Атмосферное давление

0,4-0,87 к Па
(4⋅10 −3-8,7⋅10 −3 атм)

Медиафайлы на Викискладе

Информация в Викиданных

Марс - четвёртая по удалённости от Солнца и седьмая по размеру планета Солнечной системы; масса планеты составляет 10,7 % массы Земли. Названа в честь Марса - древнеримского бога войны, соответствующего древнегреческому Аресу. Также Марс называют красной планетой из-за красноватого оттенка поверхности, придаваемого ей минералом маггемитом - γ- оксидом железа(III).

Марс - планета земной группы с разреженной атмосферой (давление на поверхности в 160 раз меньше земного). Особенностями поверхностного рельефа Марса можно считать ударные кратеры наподобие лунных, а также вулканы, долины, пустыни и полярные ледниковые шапки наподобие земных.

У Марса есть два естественных спутника - Фобос и Деймос (в переводе с древнегреческого - " страх" и " ужас", имена двух сыновей Ареса, сопровождавших его в бою), которые относительно малы (Фобос - 26,8×22,4×18,4 км, Деймос - 15×12,2×10,4 км) и имеют неправильную форму.

Начиная с 1962 года непосредственным исследованием Марса с помощью АМС занимались в СССР (программы " Марс", " Фобос") и США (программы " Маринер", " Викинг", " Mars Global Surveyor" и другие), а также Европейское космическое агентство (программа " Марс-экспресс"), Индия (программа " Мангальян") и Китай ( Тяньвэнь-1, Чжужун). На сегодняшний день Марс - наиболее подробно изученная планета Солнечной системы после Земли.

Марс - четвёртая по удалённости от Солнца (после Меркурия, Венеры и Земли) и седьмая по размеру (превосходит по массе и диаметру только Меркурий) планета Солнечной системы. Масса Марса составляет 0,107 массы Земли, объём - 0,151 объёма Земли, а средний линейный диаметр - 0,53 диаметра Земли.

Рельеф Марса обладает многими уникальными чертами. Марсианский потухший вулкан гора Олимп - самая высокая известная гора на планетах Солнечной системы (самая высокая известная гора в Солнечной системе - на астероиде Веста), а долины Маринер - самый крупный известный каньон на планетах (самый большой каньон в Солнечной системе обнаружен на спутнике Плутона - Хароне). Помимо этого, южное и северное полушария планеты радикально отличаются по рельефу; существует гипотеза, что Великая Северная равнина, занимающая 40 % поверхности планеты, является импактным кратером; в этом случае она оказывается самым крупным известным ударным кратером в Солнечной системе.

Марс имеет период вращения и смену времён года, аналогичные земным, но его климат значительно холоднее и суше земного.

Вплоть до полёта к Марсу автоматической межпланетной станции " Маринер-4" в 1965 году многие исследователи полагали, что на его поверхности есть вода в жидком состоянии. Это мнение было основано на наблюдениях за периодическими изменениями в светлых и тёмных участках, особенно в полярных широтах, которые были похожи на континенты и моря. Тёмные длинные линии на поверхности Марса интерпретировались некоторыми наблюдателями как ирригационные каналы для жидкой воды. Позднее было доказано, что большинство этих тёмных линий являются всего лишь оптической иллюзией.

На самом деле из-за низкого давления вода (без примесей, понижающих точку замерзания) не может существовать в жидком состоянии на большей части (около 70 %) поверхности Марса. Вода в состоянии льда была обнаружена в марсианском грунте космическим аппаратом НАСА " Феникс". В то же время собранные марсоходами " Спирит" и " Opportunity" геологические данные позволяют предположить, что в далёком прошлом вода покрывала значительную часть поверхности Марса. Наблюдения в течение последнего десятилетия позволили обнаружить в некоторых местах на поверхности Марса слабую гейзерную активность. По наблюдениям с космического аппарата " Mars Global Surveyor ", некоторые части южной полярной шапки Марса постепенно отступают.

На 2021 год орбитальная исследовательская группировка на орбите Марса насчитывает восемь функционирующих космических аппаратов: " Марс Одиссей", " Марс-экспресс", " Mars Reconnaissance Orbiter", MAVEN, " Mars Orbiter Mission", " ExoMars Trace Gas Orbiter", " Аль-Амаль" и орбитальный аппарат китайской миссии " Тяньвэнь-1". Это больше, чем около любой другой планеты, не считая Землю. Поверхность же Марса исследует три марсохода - " Кьюриосити", " Персеверанс" и " Чжужун". Кроме того, на поверхности функционирует посадочный модуль миссии " InSight ", а также находятся несколько неактивных посадочных модулей и марсоходов, завершивших исследования.

Марс хорошо виден с Земли невооружённым глазом. Его видимая звёздная величина достигает −2,91 m (при максимальном сближении с Землёй). Марс уступает по яркости лишь Юпитеру (во время великого противостояния Марса он может превзойти Юпитер), Венере, Луне и Солнцу. Противостояние Марса можно наблюдать каждые два года. Последний раз Марс был в противостоянии 8 декабря 2022 года, а следующее противостояние Марса произойдёт 16 января 2025 года. Последнее же великое противостояние Марса произошло 27 июля 2018 года. Тогда он находился на расстоянии 0,386 а. е. от Земли. Как правило, во время великого противостояния (то есть когда противостояние Марса с Землёй происходит близко к прохождению Марсом перигелия своей орбиты) оранжевый Марс становится ярчайшим объектом ночного неба после Луны (не считая Венеру, которая и тогда ярче него, но видна только утром или вечером), но это происходит лишь один раз в 15-17 лет в течение одной-двух недель.

Минимальное расстояние от Марса до Земли составляет 55,76 млн км (когда Земля находится точно между Солнцем и Марсом), максимальное - 401 млн км (когда Солнце находится точно между Землёй и Марсом).

Среднее расстояние от Марса до Солнца составляет 228 млн км (), период обращения вокруг Солнца равен 687 земным суткам. Орбита Марса имеет довольно заметный эксцентриситет (0,0934), поэтому расстояние до Солнца меняется от 206,6 до 249,2 млн км. Наклонение орбиты Марса к плоскости эклиптики равно 1,85°.

Марс ближе всего к Земле во время противостояния, когда планета находится на небе в направлении, противоположном Солнцу. Противостояния повторяются каждые 26 месяцев в разных точках орбиты Марса и Земли. Раз в 15-17 лет противостояния приходятся на то время, когда Марс находится вблизи своего перигелия; в этих традиционно называемых великими противостояниях расстояние до планеты минимально (менее 60 млн км), и Марс достигает наибольшего углового размера 25,1″ и яркости −2,88 m.

По линейному размеру Марс практически ровно вдвое меньше Земли. Его средний экваториальный радиус оценивается как 3396,9 ± 0,4 км или 3396,2 ± 0,1 км (53,2 % земного). Средний полярный радиус Марса оценивается в 3374,9 км или 3376,2 ± 0,1 км; полярный радиус у северного полюса - 3376,2 км, у южного - 3382,6 км.

Таким образом, полярный радиус примерно на 20-21 км меньше экваториального радиуса, а относительное полярное сжатие Марса больше земного (соответственно 1/170 и 1/298), хотя период вращения у Земли несколько меньший, чем у Марса; это позволило в прошлом выдвинуть предположение об изменении скорости вращения Марса со временем.

Сравнение размеров Земли (средний радиус 6371,11 км) и Марса (средний радиус 3389,5 км [3])

Ускорение свободного падения на экваторе равно 3,711 м/с² (0,378 земного), что практически столько же, как у планеты Меркурий, который почти вдвое меньше Марса, но обладает массивным ядром и большей плотностью; первая космическая скорость составляет 3,6 км/с, вторая - 5,027 км/с.

Сила тяжести у поверхности Марса составляет 39,4 % от земной (в 2,5 раза слабее). Поскольку неизвестно, является ли такая сила тяжести достаточной, чтобы избежать длительных проблем со здоровьем, для долговременного пребывания человека на Марсе рассматриваются варианты создания искусственной силы тяжести с помощью утяжеляющих костюмов или центрифуг, обеспечивающих схожую с земной нагрузку на скелет.

Период вращения планеты близок к земному - 24 часа 37 минут 22,7 секунды (относительно звёзд), длина средних марсианских солнечных суток составляет 24 часа 39 минут 35,24409 секунды, что всего на 2,7 % длиннее земных суток. Для удобства марсианские сутки именуют "солами". Марсианский год равен 668,59 сола, что составляет 686,98 земных суток.

Марс вращается вокруг своей оси, наклонённой относительно перпендикуляра к плоскости орбиты под углом 25,19°. Наклон оси вращения Марса схож с земным и обеспечивает смену времён года. При этом эксцентриситет орбиты приводит к большим различиям в их продолжительности - так, северная весна и лето, вместе взятые, длятся 371 сол, то есть заметно больше половины марсианского года. В то же время они приходятся на участок орбиты Марса, удалённый от Солнца. Поэтому на Марсе северное лето долгое и прохладное, а южное - короткое и относительно тёплое.

Температура на планете колеблется от −153 °C на полюсах зимой и до +20 °C на экваторе летом (максимальная температура атмосферы, зафиксированная марсоходом "Спирит", составила +35 °C), средняя температура - около 210 К (−63 °C). В средних широтах температура колеблется от −50 °C зимней ночью до 0 °C летним днём, среднегодовая температура - −50 °C.

Атмосфера Марса, состоящая в основном из углекислого газа, очень разрежена. Давление у поверхности Марса в 160 раз меньше земного - 6,1 на среднем уровне поверхности. Из-за большого перепада высот на Марсе давление у поверхности сильно изменяется. Примерная толщина атмосферы - 110 км.

По данным NASA (2004), атмосфера Марса состоит на 95,32 % из углекислого газа; также в ней содержится 2,7 % азота, 1,6 % аргона, 0,145 % кислорода, водяного пара, 0,08 % угарного газа, оксид азота (NO) - 100 ppm, неон (Ne) - 2,5 ppm, полутяжёлая вода водород-дейтерий-кислород (HDO) 0,85 ppm, криптон (Kr) 0,3 ppm, ксенон (Xe) - 0,08 ppm (состав приведён в объёмных долях).

По данным спускаемого аппарата АМС "1,7⋅10 Викинг" (1976), в марсианской атмосфере было определено около 1-2% аргона, 2-3% азота, а 95% - углекислый газ. Согласно данным АМС " Марс-2" и " Марс-3", нижняя граница ионосферы находится на высоте 80 км, максимум электронной концентрации 138 км, другие два максимума находятся на высотах 85 и 107 км. ⁵ электронов/см³ расположен на высоте

Радиопросвечивание атмосферы на 4,6⋅10 радиоволнах 8 и 32 см, проведённое АМС " Марс-4" 10 февраля 1974 года, показало наличие ночной ионосферы Марса с главным максимумом ионизации на высоте 110 км и концентрацией электронов км. ³ электронов/см³, а также вторичными максимумами на высоте 65 и 185

Разреженность марсианской атмосферы и отсутствие магнитосферы являются причиной того, что уровень ионизирующей радиации на поверхности Марса существенно выше, чем на поверхности Земли. Мощность 0,7 эквивалентной дозы на поверхности Марса составляет в среднем мЗв/сутки (изменяясь в зависимости от солнечной активности и атмосферного давления в пределах от 0,35 до 1,15 мЗв/сутки) и обусловлена главным образом космическим излучением; для сравнения, в среднем на Земле эффективная доза облучения от естественных источников, накапливаемая за год, равна 2,4 мЗв, в том числе от космических лучей 0,4 мЗв. Таким образом, за один-два дня космонавт на поверхности Марса получит такую же эквивалентную дозу облучения, какую на поверхности Земли он получил бы за год.

По данным NASA на 2004 год, давление атмосферы на среднем радиусе составляет в среднем 636 (6,36), меняясь в зависимости от сезона от 400 до 870 Па. Плотность атмосферы у поверхности - около 0,020 кг/м³, общая масса атмосферы Марса - около 2,5⋅105,2⋅10 ¹⁶ кг (для сравнения: масса атмосферы Земли составляет ¹⁸ кг).

По данным НАСА (2004): от 4,0 до 8,7 мбар на среднем радиусе;

По данным Encarta (2000): от 6 до 10 мбар;

По данным Zubrin и Wagner (1996): от 7 до 10 мбар;

По данным посадочного аппарата "Викинг-1": от 6,9 до 9 мбар;

По данным посадочного аппарата "Mars Pathfinder": от 6,7 мбар.

Область Эллада настолько глубока, что атмосферное давление достигает примерно 12,4 мбар, что выше тройной точки воды (около 6,1 мбар), это значит, что вода теоретически может существовать там в жидком состоянии. Однако при таком давлении, диапазон температур нахождения воды в жидком состоянии очень узок, она замерзает при +0 °C и закипает при +10 °C. Помимо Эллады, есть ещё четыре района Марса, где атмосферное давление поднимается выше тройной точки воды.

На вершине высочайшей горы Марса, 27-километрового вулкана Олимп, атмосферное давление может составлять от 0,5 до 1 мбар, что почти не отличается от технического вакуума.

Попытки определить давление атмосферы Марса методами фотографической фотометрии - по распределению яркости вдоль диаметра диска в разных диапазонах световых волн проводились начиная с 1930-х годов. Французские учёные Б. Лио и О. Дольфюс производили с этой целью наблюдения поляризации рассеянного атмосферой Марса света. Сводку оптических наблюдений опубликовал американский астроном Ж. де Вокулёр в 1951 году, и по ним получалось давление 85 мбар, завышенное почти в 15 раз, поскольку не было отдельно учтено рассеяние света пылью, взвешенной в атмосфере Марса. Вклад пыли был приписан газовой атмосфере.

До высадки на поверхность Марса посадочных модулей, давление атмосферы Марса было измерено за счёт ослабления радиосигналов с АМС " Маринер-4", " Маринер-6", " Маринер-7" и " Маринер-9" при их захождении за марсианский диск и выходе из-за марсианского диска - 6,5 ± 2,0 мбар на среднем уровне поверхности, что в 160 раз меньше земного; такой же результат показали спектральные наблюдения АМС " Марс-3 ". При этом в расположенных ниже среднего уровня областях (например, в марсианской ) давление, согласно этим измерениям, достигает 12 мбар.

В месте посадки зонда АМС "5⋅10 Марс-6" в районе Эритрейского моря было зафиксировано давление у поверхности 6,1 мбар, что на тот момент считалось средним давлением на планете, и от этого уровня было условлено отсчитывать высо́ты и глуби́ны на Марсе. По данным этого аппарата, полученным во время спуска, тропопауза находится на высоте примерно 30 км, где плотность атмосферы составляет км). −7 г/см³ (как на Земле на высоте 57

Климат, как и на Земле, носит сезонный характер. Угол наклона Марса к плоскости орбиты почти равен земному и составляет 25,1919°; соответственно, на Марсе, так же, как и на Земле, происходит смена времён года. Особенностью марсианского климата также является то, что эксцентриситет орбиты Марса значительно больше земного, и на климат также влияет расстояние до Солнца. Перигелий Марс проходит во время разгара зимы в северном полушарии и лета в южном, афелий - во время разгара зимы в южном полушарии и соответственно лета в северном. Вследствие этого климат северного и южного полушарий различается. Для северного полушария характерны более мягкая зима и прохладное лето; в южном полушарии зима более холодная, а лето более жаркое. В холодное время года даже вне полярных шапок на поверхности может образовываться светлый иней. Аппарат " Феникс " зафиксировал снегопад, однако снежинки сублимировали, не достигая поверхности.

По сведениям НАСА (2004 год), средняя температура составляет ~210 K (−63 °C). По данным посадочных аппаратов "Викинг", суточный температурный диапазон составляет от 184 K до 242 K (от −89 до −31 °C) (" Викинг-1 "), а скорость ветра 2-7 м/с (лето), 5-10 м/с (осень), 17-30 м/с (пылевой шторм).

По данным посадочного зонда " Марс-6", средняя температура тропосферы Марса составляет 228 K, в тропосфере температура убывает в среднем на 2,5 градуса на километр, а находящаяся выше тропопаузы (30 км) стратосфера имеет почти постоянную температуру 144 K.

Исследователи из Центра имени Карла Сагана в 2007-2008 годах пришли к выводу, что в последние десятилетия на Марсе идёт процесс потепления. Специалисты НАСА подтвердили эту гипотезу на основе анализа изменений альбедо разных частей планеты. Другие специалисты считают, что такие выводы делать пока рано. В мае 2016 года исследователи из Юго-Западного исследовательского института в Боулдере (Колорадо) опубликовали в журнале Science статью, в которой предъявили новые доказательства идущего потепления климата (на основе анализа данных Mars Reconnaissance Orbiter). По их мнению, этот процесс длительный и идёт, возможно, уже в течение 370 тыс. лет.

Существуют предположения, что в прошлом атмосфера могла быть более плотной, а климат - тёплым и влажным, и на поверхности Марса существовала жидкая вода и шли дожди. Доказательством этой гипотезы является анализ метеорита ALH 84001, показавший, что около 4 миллиардов лет назад температура Марса составляла 18 ± 4 °C.

Главной особенностью общей циркуляции атмосферы Марса являются фазовые переходы углекислого газа в полярных шапках, приводящие к значительным меридиональным потокам. Численное моделирование общей циркуляции атмосферы Марса указывает на существенный годовой ход давления с двумя минимумами незадолго перед равноденствиями, что подтверждается и наблюдениями по программе "Викинг". Анализ данных о давлении выявил годовой и полугодовой циклы. Интересно, что, как и на Земле, максимум полугодовых колебаний зональной скорости ветра совпадает с равноденствиями. Численное моделирование выявляет также и существенный цикл индекса с периодом 4-6 суток в периоды солнцестояний. "Викингом" обнаружено подобие цикла индекса на Марсе с аналогичными колебаниями в атмосферах других планет.

Весеннее таяние полярных шапок приводит к резкому повышению давления атмосферы и перемещению больших масс газа в противоположное полушарие. Скорость дующих при этом ветров составляет 10-40 м/с, иногда до 100 м/с. Ветер поднимает с поверхности большое количество пыли, что приводит к пылевым бурям. Сильные пылевые бури практически полностью скрывают поверхность планеты. Пылевые бури оказывают заметное воздействие на распределение температуры в атмосфере Марса.

22 сентября 1971 года в светлой области Noachis в южном полушарии началась большая пылевая буря. К 29 сентября она охватила двести градусов по долготе от Ausonia до Thaumasia, а 30 сентября закрыла южную полярную шапку. Буря продолжала бушевать вплоть до декабря 1971 года, когда на орбиту Марса прибыли советские станции " Марс-2" и " Марс-3 ". "Марсы" проводили съёмку поверхности, но пыль полностью скрывала рельеф - не видно было даже горы Олимп, возвышающейся на 26 км. В одном из сеансов съёмки была получена фотография полного диска Марса с чётко выраженным тонким слоем марсианских облаков над пылью. Во время этих исследований в декабре 1971 года пылевая буря подняла в атмосферу столько пыли, что планета выглядела мутным красноватым диском. Только примерно к 10 января 1972 года пылевая буря прекратилась, и Марс принял обычный вид.

Начиная с 1970-х годов, в рамках программы "Викинг", а также марсоходом " Спирит" и другими аппаратами были зафиксированы многочисленные пыльные вихри. Это газовые завихрения, возникающие у поверхности планеты и поднимающие вверх большое количество песка и пыли. Вихри часто наблюдаются и на Земле (в англоязычных странах их называют "пыльными демонами" - англ. dust devil), однако на Марсе они могут достигать гораздо больших размеров: в 10 раз выше и в 50 раз шире земных. В марте 2005 года такой вихрь очистил солнечные батареи у марсохода "Спирит".

Две трети поверхности Марса занимают светлые области, получившие название материков, около трети - тёмные участки, называемые морями (см. Список деталей альбедо на Марсе). Моря сосредоточены главным образом в южном полушарии планеты, между 10 и 40° широты. В северном полушарии есть только два крупных моря - Ацидалийское и Большой Сирт.

Характер тёмных участков до сих пор остаётся предметом споров. Они сохраняются несмотря на то, что на Марсе бушуют пылевые бури. В своё время это служило доводом в пользу предположения, что тёмные участки покрыты растительностью. Сейчас полагают, что это просто участки, с которых, в силу их рельефа, легко выдувается пыль. Крупномасштабные снимки показывают, что на самом деле тёмные участки состоят из групп тёмных полос и пятен, связанных с кратерами, холмами и другими препятствиями на пути ветров. Сезонные и долговременные изменения их размера и формы связаны, по-видимому, с изменением соотношения участков поверхности, покрытых светлым и тёмным веществом.

Полушария Марса довольно сильно различаются по характеру поверхности. В южном полушарии поверхность находится на 1-2 км выше среднего уровня и густо усеяна кратерами. Эта часть Марса напоминает лунные материки. На севере большая часть поверхности находится ниже среднего уровня, здесь мало кратеров и основную часть занимают относительно гладкие равнины, вероятно, образовавшиеся в результате затопления лавой и эрозии. Такое различие полушарий остаётся предметом дискуссий. Граница между полушариями следует примерно по большому кругу, наклонённому на 30° к экватору. Граница широкая и неправильная и образует склон в направлении на север. Вдоль неё встречаются самые эродированные участки марсианской поверхности.

Выдвинуто две альтернативных гипотезы, объясняющих асимметрию полушарий. Согласно одной из них, на раннем геологическом этапе литосферные плиты "съехались" (возможно, случайно) в одно полушарие, подобно континенту Пангея на Земле, а затем "застыли" в этом положении. Другая гипотеза предполагает столкновение Марса с космическим телом размером с Плутон около 4 млрд лет назад. В этом случае Северный Полярный бассейн, занимающий 40 % поверхности планеты, является импактным кратером и оказывается самым крупным известным ударным кратером в Солнечной системе. Его длина - 10,6 тыс. км, а ширина - 8,5 тыс. км, что примерно в четыре раза больше, чем крупнейший ударный кратер Эллада, до того также обнаруженный на Марсе, вблизи его южного полюса.

Большое количество кратеров в южном полушарии предполагает, что поверхность здесь древняя - 3-4 млрд лет. Выделяют несколько типов кратеров: большие кратеры с плоским дном, более мелкие и молодые чашеобразные кратеры, похожие на лунные, кратеры, окружённые валом, и возвышенные кратеры. Последние два типа уникальны для Марса - кратеры с валом образовались там, где по поверхности текли жидкие выбросы, а возвышенные кратеры образовались там, где покрывало выбросов кратера защитило поверхность от ветровой эрозии. Самой крупной деталью ударного происхождения является равнина Эллада (примерно 2100 км в поперечнике).

В области хаотического ландшафта вблизи границы полушарий поверхность испытала разломы и сжатия больших участков, за которыми иногда следовала эрозия (вследствие оползней или катастрофического высвобождения подземных вод), а также затопление жидкой лавой. Хаотические ландшафты часто находятся у истока больших каналов, прорезанных водой. Наиболее приемлемой гипотезой их совместного образования является внезапное таяние подповерхностного льда. На карте Марса выделены 26 областей, имеющих хаотический рельеф (официальное название таких деталей рельефа в планетологии - хаосы). Крупнейший из хаосов на Марсе - хаос Авроры - имеет размеры более 700 км.

В северном полушарии, помимо обширных вулканических равнин, находятся две области крупных вулканов - Фарсида и Элизий. Фарсида - обширная вулканическая равнина протяжённостью 2000 км, достигающая высоты 10 км над средним уровнем. На ней находятся три крупных щитовых вулкана - гора Арсия, гора Павлина и гора Аскрийская. На краю Фарсиды находится высочайшая на Марсе и высочайшая известная в Солнечной системе гора Олимп, которая достигает 27 км высоты по отношению к его основанию и 25 км по отношению к среднему уровню поверхности Марса, и охватывает площадь 550 км диаметром, окружённую обрывами, местами достигающими 7 км высоты. Объём Олимпа в 10 раз превышает объём крупнейшего вулкана Земли Мауна-Кеа. Здесь же расположено несколько менее крупных вулканов. Элизий - возвышенность до шести километров над средним уровнем, с тремя вулканами - купол Гекаты, гора Элизий и купол Альбор.

По другим данным, высота Олимпа составляет 21 287 метров над нулевым уровнем и 18 километров над окружающей местностью, а диаметр основания - примерно 600 км. Основание охватывает площадь 282 600 км². Кальдера (углубление в центре вулкана) имеет ширину 70 км и глубину 3 км.

Возвышенность Фарсида также пересечена множеством тектонических разломов, часто очень сложных и протяжённых. Крупнейший из них - долины Маринер - тянется в широтном направлении почти на 4000 км (четверть окружности планеты), достигая ширины 600 и глубины 7-10 км; по размерам этот разлом сравним с Восточноафриканским рифтом на Земле. На его крутых склонах происходят крупнейшие в Солнечной системе оползни. Долина Маринер являются самым большим известным каньоном в Солнечной системе. Каньон, который был открыт космическим аппаратом " Маринер-9" в 1971 году, мог бы занять всю территорию США, от океана до океана.

Панорама поверхности Марса в районе Husband Hill, снятая марсоходом " Спирит " 23-28 ноября 2005 года

Панорама ударного кратера Виктория диаметром около 800 метров, снятая марсоходом " Оппортьюнити " 16 октября-6 ноября 2006 года

Панорама камней и песчаных дюн "Рокнест", лежащих рядом с марсоходом " Кьюриосити " 26 ноября 2012

Панорама поверхности Марса в кратере Езеро, снятая марсоходом " Персеверанс " 8 июля 2021 года

Северная полярная шапка в летний период, фото Марс Глобал Сервейор. Широкий разлом слева - каньон Северный

Внешний вид Марса сильно изменяется в зависимости от времени года. Прежде всего бросаются в глаза изменения полярных шапок. Они разрастаются и уменьшаются, создавая сезонные явления в атмосфере и на поверхности Марса. По мере того, как весной полярная шапка в одном из полушарий отступает, детали поверхности планеты начинают темнеть.

Полярные шапки Марса состоят из двух составляющих: постоянной и сезонной. Постоянная часть сложена водяным льдом с прослойками пыли, принесённой ветром, и замёрзшего углекислого газа. Диаметр постоянной части северной полярной шапки составляет 1100 км, а южной - 400 км. Зимой полярная область планеты покрывается сезонным слоем углекислого льда толщиной около метра. В максимуме разрастания южная полярная шапка достигает широты 50° (на 15° дальше северной). Различия шапок связаны с эллиптичностью орбиты Марса: когда в южном полушарии лето, планета ближе к Солнцу, поэтому южное лето теплее и короче северного, а южная зима холоднее и дольше северной.

Полярные шапки Марса лежат на Северном и Южном плато. Северная полярная шапка возвышается над окрестностями примерно на 3 км, а южная - на 3,5 км. Обе шапки изрезаны долинами, расходящимися по спирали (в Южном полушарии - по часовой стрелке, в Северном - против). Эти долины могли быть прорезаны катабатическими ветрами. Кроме того, в каждую шапку врезается по одному большому каньону: каньон Северный и каньон Южный.

Аппарат " Марс Одиссей" обнаружил на южной полярной шапке Марса действующие гейзеры. Как считают специалисты НАСА, струи углекислого газа с весенним потеплением вырываются вверх на большую высоту, унося с собой пыль и песок.

В 1784 году астроном Уильям Гершель обратил внимание на сезонные изменения размера полярных шапок, по аналогии с таянием и намерзанием льдов в земных полярных областях. В 1860-х годах французский астроном Эммануэль Ляи наблюдал волну потемнения вокруг тающей весенней полярной шапки, что тогда было истолковано как растекание талых вод и развитие растительности. Спектрометрические измерения, которые были проведены в начале XX века в обсерватории Ловелла во Флагстаффе В. Слайфером, однако, не показали наличия линии хлорофилла - зелёного пигмента земных растений.

По фотографиям " Маринера-7" удалось определить, что сезонная часть полярных шапок имеет толщину в несколько метров, а измеренная температура 115 K (−158 °C) подтвердила возможность того, что она состоит из замёрзшей углекислоты - " сухого льда ".

Значительные объёмы льда (десятки тысяч км ³) были обнаружены путём радиолокации и в средних широтах Марса (40-45°), на восточном краю равнины Эллада. Скрытый грунтом ледник толщиной в сотни метров занимает площадь в тысячи квадратных километров.

В 2018 году радар MARSIS, установленный на аппарате Марс-экспресс, показал наличие подлёдного озера на Марсе, расположенного на глубине 1,5 км подо льдом Южной полярной шапки, шириной около 20 км. Однако повторный анализ радарных данных аппарата Mars Express и лабораторные эксперименты показали, что так называемые "озёра" могут быть гидратированными и холодными отложениями, включающими глину (смектиты), минералы, содержащие металлы, и солёный лёд.

Микрофотография конкреции гематита в марсианском грунте, снятая марсоходом "Оппортьюнити" 2 марта 2004 года (поле зрения 1,3 см), что свидетельствует о присутствии в геологическом прошлом воды в жидком состоянии[86]

Так называемая "чёрная дыра" (колодец) диаметром более 150 м на поверхности Марса. Видна часть боковой стенки. Склон горы Арсия (фото "Марсианского разведывательного спутника")

На Марсе имеется множество геологических образований, напоминающих водную эрозию, в частности, высохшие русла рек. Согласно одной из гипотез, эти русла могли сформироваться в результате кратковременных катастрофических событий и не являются доказательством длительного существования речной системы. Однако последние данные свидетельствуют о том, что реки текли в течение геологически значимых промежутков времени. В частности, обнаружены инвертированные русла (то есть русла, приподнятые над окружающей местностью). На Земле подобные образования формируются благодаря длительному накоплению плотных донных отложений с последующим высыханием и выветриванием окружающих пород. Кроме того, есть свидетельства смещения русел в дельте реки при постепенном поднятии поверхности.

В юго-западном полушарии, в кратере Эберсвальде обнаружена дельта реки площадью около 115 км². Намывшая дельту река имела длину более 60 км.

Данные марсоходов НАСА " Спирит" и " Оппортьюнити" также свидетельствуют о наличии воды в прошлом (найдены минералы, которые могли образоваться только в результате длительного воздействия воды). Аппарат " Феникс " обнаружил залежи льда непосредственно в грунте.

Кроме того, обнаружены тёмные полосы на склонах холмов, свидетельствующие о появлении жидкой солёной воды на поверхности в наше время. Они появляются вскоре после наступления летнего периода и исчезают к зиме, "обтекают" различные препятствия, сливаются и расходятся. "Сложно представить, что подобные структуры могли сформироваться не из потоков жидкости, а из чего-то иного", - заявил сотрудник НАСА Ричард Зурек. Дальнейший спектральный анализ показал присутствие в указанных областях перхлоратов - солей, способных обеспечить существование жидкой воды в условиях марсианского давления.

28 сентября 2012 года на Марсе обнаружены следы пересохшего водного потока. Об этом объявили специалисты американского космического агентства НАСА после изучения фотографий, полученных с марсохода " Кьюриосити ", на тот момент работавшего на планете лишь семь недель. Речь идёт о фотографиях камней, которые, по мнению учёных, явно подвергались воздействию воды.

На вулканической возвышенности Фарсида обнаружено несколько необычных глубоких колодцев. Судя по снимку аппарата " Марсианский разведывательный спутник ", сделанному в 2007 году, один из них имеет диаметр 150 метров, а освещённая часть стенки уходит в глубину не менее чем на 178 метров. Высказана гипотеза о вулканическом происхождении этих образований.

На Марсе имеется необычный регион - Лабиринт Ночи, представляющий собой систему пересекающихся каньонов. Их образование не было связано с водной эрозией, и вероятная причина появления - тектоническая активность. Когда Марс находится вблизи перигелия, над лабиринтом Ночи и долинами Маринера появляются высокие (40-50 км) облака. Восточный ветер вытягивает их вдоль экватора и сносит к западу, где они постепенно размываются. Их длина достигает нескольких сотен (до тысячи) километров, а ширина - нескольких десятков километров. Состоят они, судя по условиям в этих слоях атмосферы, тоже из водяного льда. Они довольно густые и отбрасывают на поверхность хорошо заметные тени. Их появление объясняют тем, что неровности рельефа вносят возмущения в газовые потоки, направляя их вверх. Там они охлаждаются, а содержащийся в них водяной пар конденсируется.

Согласно анализу данных аппарата Mars Reconnaissance Orbiter гидросфера Марса ещё существовала около 2-2,5 миллиардов лет назад.

Элементный состав поверхностного слоя грунта, определённый по данным посадочных аппаратов, неодинаков в разных местах. Основная составляющая почвы - кремнезём (20-25 %), содержащий примесь гидратов оксидов железа (до 15 %), придающих почве красноватый цвет. Имеются значительные примеси соединений серы, кальция, алюминия, магния, натрия (единицы процентов для каждого).

Согласно данным зонда НАСА " Феникс" (посадка на Марс 25 мая 2008 года), соотношение pH и некоторые другие параметры марсианских почв близки к земным, и на них теоретически можно было бы выращивать растения. "Фактически мы обнаружили, что почва на Марсе отвечает требованиям, а также содержит необходимые элементы для возникновения и поддержания жизни как в прошлом, так и в настоящем и будущем", сообщил ведущий исследователь-химик проекта Сэм Кунейвс. Также, по его словам, данный щелочной тип грунта (pH = 7,7) многие могут встретить на "своём заднем дворе", и он вполне пригоден для выращивания спаржи.

Орбитальный зонд " Марс Одиссей" в 2002 году обнаружил (с помощью спектрометра, регистрирующего гамма-излучение), что под поверхностью красной планеты есть значительные залежи водяного льда. Позже это предположение было подтверждено и другими аппаратами, но окончательно вопрос о наличии воды на Марсе был решён в 2008 году, когда зонд " Феникс ", севший вблизи северного полюса планеты, получил воду из марсианского грунта.

Данные, полученные марсоходом " Кьюриосити " и обнародованные в сентябре 2013 года, показали, что содержание воды под поверхностью Марса гораздо выше, чем считалось ранее. В породе, из которой брал образцы марсоход, её содержание может достигать 2 % по весу.

В прошлом на Марсе, как и на Земле, происходило движение литосферных плит. Это подтверждается особенностями магнитного поля Марса, местами расположения некоторых вулканов, например, в провинции Фарсида, а также формой долины Маринер. Современное положение дел, когда вулканы могут существовать гораздо более длительное время, чем на Земле, и достигать гигантских размеров, говорит о том, что сейчас данное движение скорее отсутствует. В пользу этого говорит тот факт, что щитовые вулканы растут в результате повторных извержений из одного и того же жерла в течение длительного времени. На Земле из-за движения литосферных плит вулканические точки постоянно меняли своё положение, что ограничивало рост щитовых вулканов и, возможно, не позволяло достичь им такой высоты, как на Марсе. С другой стороны, разница в максимальной высоте вулканов может объясняться тем, что из-за меньшей силы тяжести на Марсе возможно построение более высоких структур, которые не обрушились бы под собственным весом. Возможно, на планете имеется слабая тектоническая активность, приводящая к образованию наблюдаемых с орбиты пологих каньонов. По данным сейсмометра SEIS на Марсе имеется небольшая сейсмическая активность, самое сильное зафиксированное марсотрясение (событие S1222a) имело магнитуду 4,7, самое сильное сейсмическое событие, вызванное падением метеорита на поверхность Марса в горной местности Темпе-Терра, имело магнитуду 4,1 ± 0,2 и позволило определить структуру скоростей P-волн в нижней мантии.

Современные модели внутреннего строения Марса предполагают, что он состоит из коры со средней толщиной 50 км (максимальная оценка - не более 125 км), силикатной мантии и ядра радиусом, по разным оценкам, от 1480 до 1800 км. Плотность в центре планеты должна достигать 8,5 г/см³. Ядро частично жидкое и состоит в основном из железа с примесью 14-18 % (по массе) серы, причём содержание лёгких элементов вдвое выше, чем в ядре Земли. Согласно современным оценкам, формирование ядра совпало с периодом раннего вулканизма и продолжалось около миллиарда лет. Примерно то же время заняло частичное плавление мантийных силикатов. Из-за меньшей силы тяжести на Марсе диапазон давлений в мантии Марса гораздо меньше, чем на Земле, а значит, в ней меньше фазовых переходов. Предполагается, что фазовый переход оливина в шпинелевую модификацию начинается на довольно больших глубинах - 800 км (400 км на Земле). Характер рельефа и другие признаки позволяют предположить наличие астеносферы, состоящей из зон частично расплавленного вещества. Для некоторых районов Марса составлена подробная геологическая карта.

Согласно наблюдениям с орбиты и анализу коллекции марсианских метеоритов, поверхность Марса состоит главным образом из базальта. Есть некоторые основания предполагать, что на части марсианской поверхности материал является более кварцесодержащим, чем обычный базальт, и может быть подобен андезитным камням на Земле. Однако эти же наблюдения можно толковать в пользу наличия кварцевого стекла. Значительная часть более глубокого слоя состоит из зернистой пыли оксида железа.

У Марса было зафиксировано слабое магнитное поле.

Согласно показаниям магнитометров станций " Марс-2" и " Марс-3", напряжённость магнитного поля на экваторе составляет около 60, на полюсе - 120 гамм, что в 500 раз слабее земного. По данным АМС " Марс-5", напряжённость магнитного поля на экваторе составляла 64 гаммы, а магнитный момент планетарного диполя - .

Магнитное поле Марса крайне неустойчиво, в различных точках планеты его напряжённость может отличаться от 1,5 до 2 раз, а магнитные полюса не совпадают с физическими. Это говорит о том, что железное ядро Марса находится в сравнительной неподвижности по отношению к его коре, то есть механизм планетарного динамо, ответственный за работу магнитного поля Земли, на Марсе не работает. Хотя на Марсе не имеется устойчивого всепланетного магнитного поля, наблюдения показали, что части планетной коры намагничены и что наблюдалась смена магнитных полюсов этих частей в прошлом. Намагниченность данных частей оказалась похожей на полосовые магнитные аномалии в мировом океане.

По одной теории, опубликованной в 1999 году и перепроверенной в 2005 году (с помощью беспилотной станции " Марс Глобал Сервейор"), эти полосы демонстрируют тектонику плит 4 миллиарда лет назад - до того, как гидромагнитное динамо планеты прекратило выполнять свою функцию, что послужило причиной резкого ослабления магнитного поля. Причины такого резкого ослабления неясны. Существует предположение, что функционирование динамо 4 млрд лет назад объясняется наличием астероида, который вращался на расстоянии 50-75 тысяч километров вокруг Марса и вызывал нестабильность в его ядре. Затем астероид снизился до предела Роша и разрушился. Тем не менее, это объяснение само содержит неясные моменты и оспаривается в научном сообществе.

Согласно одной из гипотез, в далёком прошлом в результате столкновения с крупным небесным телом произошла остановка вращения ядра, а также потеря основного объёма атмосферы. Потеря лёгких атомов и молекул из атмосферы - следствие слабого притяжения Марса. Считается, что потеря магнитного поля произошла около 4 млрд лет назад. Вследствие слабости магнитного поля солнечный ветер практически беспрепятственно проникает в атмосферу Марса, и многие из фотохимических реакций под действием солнечной радиации, которые на Земле происходят в ионосфере и выше, на Марсе могут наблюдаться практически у самой его поверхности.

Нойский (названа в честь ): формирование наиболее старой сохранившейся до наших дней поверхности Марса, в частности, бассейна Эллада, плато Фарсида и долин Маринера. Продолжалась в период 4,1-3,8 млрд лет назад. В эту эпоху поверхность была изрубцована многочисленными ударными кратерами и подвергалась эрозии.

Гесперийский (в честь Гесперийского плато): от 3,7 млрд лет назад до 2,5-3 млрд лет назад. Эта эпоха отмечена интенсивным вулканизмом.

Амазонийский (названа в честь плато Амазония): 2,5-3 млрд лет назад до наших дней. Все районы, образовавшиеся в эту эпоху, имеют очень мало метеоритных кратеров, но в остальном они существенно различаются. Постепенно затухают вулканические и эрозионные процессы. В этот период сформирована гора Олимп.

Фобос, снятый 23 марта 2008 года спутником " Mars Reconnaissance Orbiter "

Деймос, снятый 21 февраля 2009 года спутником "Mars Reconnaissance Orbiter"

Прохождение Фобоса по диску Солнца. Снимки марсохода " Оппортьюнити "

Прохождение Деймоса по диску Солнца. Снимки марсохода "Оппортьюнити"

Марс имеет два естественных спутника: Фобос и Деймос. Оба они открыты американским астрономом Асафом Холлом в 1877 году. Они имеют неправильную форму и очень маленькие размеры. По одной из гипотез, они могут представлять собой захваченные гравитационным полем Марса астероиды наподобие (5261) Эврика из Троянской группы астероидов. Спутники названы в честь персонажей, сопровождающих бога Ареса (то есть Марса), - Фобоса и Деймоса, олицетворяющих страх и ужас, которые помогали богу войны в битвах.

Оба спутника имеют форму, приближающуюся к трёхосному эллипсоиду, Фобос (26,8×22,4×18,4 км) несколько крупнее Деймоса (15×12,2×11 км). Поверхность Деймоса выглядит гораздо более гладкой за счёт того, что большинство кратеров покрыто тонкозернистым веществом. Очевидно, на Фобосе, более близком к планете и более массивном, вещество, выброшенное при ударах метеоритов, либо наносило повторные удары по поверхности, либо падало на Марс, в то время как на Деймосе оно долгое время оставалось на орбите вокруг спутника, постепенно осаждаясь и скрывая неровности рельефа.

Популярная идея, что Марс населён разумными марсианами, широко распространилась в конце XIX века. С тех пор Марс изучался многими учёными.

Наблюдения Скиапарелли так называемых каналов в сочетании с книгой Персиваля Лоуэлла по той же теме сделали популярной идею о планете, климат которой становился всё суше, холоднее, которая умирала и на которой существовала древняя цивилизация, выполняющая ирригационные работы.

Другие многочисленные наблюдения и объявления известных лиц породили вокруг этой темы так называемую "Марсианскую лихорадку" ( англ. Mars Fever). В 1899 году во время изучения атмосферных радиопомех с использованием приёмников в Колорадской обсерватории изобретатель Никола Тесла наблюдал повторяющийся сигнал. Он высказал догадку, что это может быть радиосигнал с других планет, например Марса. В интервью 1901 года Тесла сказал, что ему пришла в голову мысль о том, что помехи могут быть вызваны искусственно. Хотя он не смог расшифровать их значение, для него было невозможным то, что они возникли совершенно случайно. По его мнению, это было приветствие одной планеты другой.

Гипотеза Теслы вызвала горячую поддержку известного британского учёного-физика Уильяма Томсона (лорда Кельвина), который, посетив США в 1902 году, сказал, что, по его мнению, Тесла поймал сигнал марсиан, посланный в США. Однако ещё до отбытия из Америки Кельвин стал решительно отрицать это заявление: "На самом деле я сказал, что жители Марса, если они существуют, несомненно могут видеть Нью-Йорк, в частности, свет от электричества".

Гипотезы о существовании в прошлом жизни на Марсе выдвигаются давно. По результатам наблюдений с Земли и данным космического аппарата " Марс-экспресс" в атмосфере Марса обнаружен метан. Позднее, в 2014 году, марсоход НАСА " Кьюриосити " зафиксировал всплеск содержания метана в атмосфере Марса и обнаружил органические молекулы в образцах, извлечённых в ходе бурения скалы Камберленд.

В условиях Марса этот газ довольно быстро разлагается, поэтому должен существовать постоянный источник его пополнения. Таким источником может быть либо геологическая активность (но действующие вулканы на Марсе не обнаружены), либо жизнедеятельность бактерий. В июле 2021 года учёные с помощью компьютерного моделирования выявили, что один из вероятных источников метана может находиться на дне северо-западного кратера. Интересно, что в некоторых метеоритах марсианского происхождения обнаружены образования, по форме напоминающие клетки, хотя они и уступают мельчайшим земным организмам по размерам. Одним из таких метеоритов является ALH 84001, найденный в Антарктиде в 1984 году.

Важные открытия сделаны марсоходом " Кьюриосити". В декабре 2012 года были получены данные о наличии на Марсе органических веществ, а также токсичных перхлоратов. Те же исследования показали наличие водяного пара в нагретых образцах грунта. Интересным фактом является то, что "Кьюриосити" на Марсе приземлился на дно высохшего озера.

Анализ наблюдений говорит, что планета ранее имела значительно более благоприятные для жизни условия, нежели теперь. В ходе программы "Викинг", осуществлённой в середине 1970-х годов, была проведена серия экспериментов для обнаружения микроорганизмов в марсианской почве. Она дала положительные результаты: например, временное увеличение выделения CO ₂ при помещении частиц почвы в воду и питательную среду. Однако затем данное свидетельство жизни на Марсе было оспорено учёными команды "Викингов". Это привело к их продолжительным спорам с учёным из NASA Гильбертом Левиным, который утверждал, что "Викинг" обнаружил жизнь. После переоценки данных "Викинга" в свете современных научных знаний об экстремофилах было установлено, что проведённые эксперименты были недостаточно совершенны для обнаружения этих форм жизни. Более того, эти тесты могли убить организмы, даже если последние содержались в пробах. Тесты, проведённые в рамках программы " Феникс", показали, что почва имеет очень щелочной pH и содержит магний, натрий, калий и хлориды. Питательных веществ в почве достаточно для поддержания жизни, однако жизненные формы должны иметь защиту от интенсивного ультрафиолетового света.

На сегодняшний день условием для развития и поддержания жизни на планете считается наличие жидкой воды на её поверхности, а также нахождение орбиты планеты в так называемой зоне обитаемости, которая в Солнечной системе начинается за орбитой Венеры и заканчивается большой полуосью орбиты Марса. Вблизи перигелия Марс находится внутри этой зоны, однако тонкая атмосфера с низким давлением препятствует появлению жидкой воды на длительный период. Недавние свидетельства говорят о том, что любая вода на поверхности Марса является слишком солёной и кислотной для поддержания постоянной земноподобной жизни.

Отсутствие магнитосферы и крайне разрежённая атмосфера Марса также являются проблемой для поддержания жизни. На поверхности планеты идёт очень слабое перемещение тепловых потоков, она плохо изолирована от бомбардировки частицами солнечного ветра; помимо этого, при нагревании вода мгновенно сублимирует, минуя жидкое состояние из-за низкого давления. Кроме того, Марс также находится на пороге т. н. "геологической смерти". Окончание вулканической активности, по всей видимости, остановило круговорот минералов и химических элементов между поверхностью и внутренней частью планеты.

Близость Марса и относительное его сходство с Землёй породили ряд фантастических проектов терраформирования и колонизации Марса землянами в будущем.

Марсоход "Кьюриосити" обнаружил сразу два источника органических молекул на поверхности Марса. Помимо кратковременного увеличения доли метана в атмосфере, аппарат зафиксировал наличие углеродных соединений в порошкообразном образце, оставшемся от бурения марсианской скалы. Первое открытие позволил сделать инструмент SAM на борту марсохода. За 20 месяцев он 12 раз измерил состав марсианской атмосферы. В двух случаях - в конце 2013 года и начале 2014-го - "Кьюриосити" удалось обнаружить десятикратное увеличение средней доли метана. Этот всплеск, по мнению членов научной команды марсохода, свидетельствует об обнаружении локального источника метана. Имеет ли он биологическое или же иное происхождение, специалисты утверждать затрудняются вследствие нехватки данных для полноценного анализа.

После посадок автоматических аппаратов на поверхность Марса появилась возможность вести астрономические наблюдения непосредственно с поверхности планеты. Вследствие астрономического положения Марса в Солнечной системе, характеристик атмосферы, периода обращения Марса и его спутников картина ночного неба Марса (и астрономических явлений, наблюдаемых с планеты) отличается от земной и во многом представляется необычной и интересной.

Северный полюс на Марсе, вследствие наклона оси планеты, находится в созвездии Лебедя (экваториальные координаты: прямое восхождение , склонение +52° 53.0′) и не отмечен яркой звездой: ближайшая к полюсу - тусклая звезда шестой величины BD +52 2880 (другие её обозначения - HR 8106, HD 201834, SAO 33185). Южный полюс мира (координаты и −52° 53,0) находится в паре градусов от звезды Каппа Парусов (видимая звёздная величина 2,5) - её, в принципе, можно считать Южной Полярной звездой Марса.

Вид неба похож на наблюдаемый с Земли, с одним отличием: при наблюдении годичного движения Солнца по созвездиям Зодиака оно (как и планеты, включая Землю), выйдя из восточной части созвездия Рыб, будет проходить в течение 6 дней через северную часть созвездия Кита перед тем, как снова вступить в западную часть Рыб.

Во время восхода и захода Солнца марсианское небо в зените имеет красновато-розовый цвет, а в непосредственной близости к диску Солнца - от голубого до фиолетового, что совершенно противоположно картине земных зорь.

В полдень небо Марса жёлто-оранжевое. Причина таких отличий от цветовой гаммы земного неба - свойства тонкой, разреженной, содержащей взвешенную пыль атмосферы Марса. На Марсе рэлеевское рассеяние лучей (которое на Земле и является причиной голубого цвета неба) играет незначительную роль, эффект его слаб, но проявляется в виде голубого свечения при восходе и закате Солнца, когда свет проходит через атмосферу большее расстояние. Предположительно, жёлто-оранжевая окраска неба также вызывается присутствием 1 % магнетита в частицах пыли, постоянно взвешенной в марсианской атмосфере и поднимаемой сезонными пылевыми бурями. Сумерки начинаются задолго до восхода Солнца и длятся долго после его захода. Иногда цвет марсианского неба приобретает фиолетовый оттенок в результате рассеяния света на микрочастицах водяного льда в облаках (последнее - довольно редкое явление).

Угловой размер Солнца, наблюдаемый с Марса, меньше видимого с Земли и составляет от последнего. Меркурий с Марса будет практически недоступен для наблюдений невооружённым глазом из-за чрезвычайной близости к Солнцу. Самой яркой планетой на небе Марса является Венера, на втором месте - Юпитер (его четыре крупнейших спутника часть времени можно наблюдать без телескопа), на третьем - Земля.

Земля по отношению к Марсу является внутренней планетой, так же, как Венера для Земли. Соответственно, с Марса Земля наблюдается как утренняя или вечерняя звезда, восходящая перед рассветом или видимая на вечернем небе после захода Солнца.

Максимальная элонгация Земли на небе Марса составляет 38 градусов. Для невооружённого глаза Земля будет видна как очень яркая (максимальная видимая звёздная величина около −2,5 m) зеленоватая звезда, рядом с которой будет легко различима желтоватая и более тусклая (около +0,9 m) звёздочка Луны. В телескоп оба объекта будут видны с одинаковыми фазами. Обращение Луны вокруг Земли будет наблюдаться с Марса следующим образом: на максимальном угловом удалении Луны от Земли невооружённый глаз легко разделит Луну и Землю: через неделю "звёздочки" Луны и Земли сольются в неразделимую глазом единую звезду, ещё через неделю Луна будет снова видна на максимальном расстоянии, но уже с другой стороны от Земли. Периодически наблюдатель на Марсе сможет видеть прохождение (транзит) Луны по диску Земли либо, наоборот, покрытие Луны диском Земли. Максимальное видимое удаление Луны от Земли (и их видимая яркость) при наблюдении с Марса будет значительно изменяться в зависимости от взаимного положения Земли и Марса, и, соответственно, расстояния между планетами. В эпохи противостояний оно составит около 17 минут дуги (около половины углового диаметра Солнца и Луны при наблюдении с Земли), на максимальном удалении Земли и Марса - 3,5 минуты дуги. Земля, как и другие планеты, будет наблюдаться в полосе созвездий Зодиака. Астроном на Марсе также сможет наблюдать прохождение Земли по диску Солнца; ближайшее такое явление произойдёт 10 ноября 2084 года.

Первые наблюдения Марса проводились до изобретения телескопа. Это были позиционные наблюдения с целью определения положений планеты по отношению к звёздам. Существование Марса как блуждающего объекта в ночном небе было письменно засвидетельствовано древнеегипетскими астрономами в 1534 году до н. э. Ими же было установлено ретроградное (попятное) движение планеты и рассчитана траектория движения вместе с точкой, где планета меняет своё движение относительно Земли с прямого на попятное.

В вавилонской планетарной теории были впервые получены временны́е измерения планетарного движения Марса и уточнено положение планеты на ночном небе. Пользуясь данными египтян и вавилонян, древнегреческие (эллинистические) философы и астрономы разработали подробную геоцентрическую модель для объяснения движения планет. Спустя несколько веков индийскими и персидскими астрономами был оценён размер Марса и расстояние до него от Земли. В XVI веке Николай Коперник предложил гелиоцентрическую модель для описания Солнечной системы с круговыми планетарными орбитами. Его результаты были пересмотрены Иоганном Кеплером, который ввёл более точную эллиптическую орбиту Марса, совпадающую с наблюдаемой.

Голландский астроном Христиан Гюйгенс первым составил карту поверхности Марса, отражающую множество деталей. 28 ноября 1659 года он сделал несколько рисунков Марса, на которых были отображены различные тёмные области, позже сопоставленные с плато Большой Сирт.

Расцвет телескопических наблюдений Марса пришёлся на конец XIX - середину XX века. Во многом он обусловлен общественным интересом и известными научными спорами вокруг наблюдавшихся марсианских каналов. Среди астрономов докосмической эры, проводивших телескопические наблюдения Марса в этот период, наиболее известны Скиапарелли, Персиваль Ловелл, Слайфер, Антониади, Барнард, Жарри-Делож, Л. Эдди, Тихов, Вокулёр. Именно ими были заложены основы ареографии и составлены первые подробные карты поверхности Марса - хотя они и оказались практически полностью неверными после полётов к Марсу автоматических зондов.

Для систематического исследования Марса были использованы возможности космического телескопа " Хаббл" (КТХ или HST - Hubble Space Telescope), при этом были получены фотографии Марса с самым высоким разрешением из когда-либо сделанных на Земле. КТХ может создать изображения полушарий, что позволяет промоделировать погодные системы. Наземные телескопы, оснащённые ПЗС, могут сделать фотоизображения Марса высокой чёткости, что позволяет в противостоянии регулярно проводить мониторинг планетной погоды.

С 1960-х годов к Марсу для подробного изучения планеты с орбиты и фотографирования поверхности были направлены несколько автоматических межпланетных станций (АМС). Кроме того, продолжалось дистанционное зондирование Марса с Земли в большей части электромагнитного спектра с помощью наземных и орбитальных телескопов, например, в инфракрасном - для определения состава поверхности, в ультрафиолетовом и субмиллиметровом диапазонах - для исследования состава атмосферы, в радиодиапазоне - для измерения скорости ветра.

Советские исследования Марса включали в себя программу " Марс", в рамках которой с 1962 по 1973 год были запущены автоматические межпланетные станции четырёх поколений для исследования планеты Марс и околопланетного пространства. Первые АМС (" Марс-1", " Зонд-2 ") исследовали также и межпланетное пространство.

Космические аппараты четвёртого поколения (серия М-71 - " Марс-2", " Марс-3", запущены в 1971 году) состояли из орбитальной станции - искусственного спутника Марса и спускаемого аппарата с автоматической марсианской станцией, комплектовавшейся марсоходом " ПрОП-М". Космические аппараты серии М-73С " Марс-4" и " Марс-5" должны были выйти на орбиту вокруг Марса и обеспечивать связь с автоматическими марсианскими станциями, которые несли АМС серии М-73П " Марс-6" и " Марс-7 "; эти четыре АМС были запущены в 1973 году.

Из-за неудач спускаемых аппаратов главная техническая задача всей программы "Марс" - проведение исследований на поверхности планеты с помощью автоматической марсианской станции - не была решена. Тем не менее многие научные задачи, такие как получение фотографий поверхности Марса и различные измерения атмосферы, магнитосферы, состава почвы, являлись передовыми для своего времени. В рамках программы была осуществлена первая мягкая посадка спускаемого аппарата на поверхность Марса (" Марс-3 ", 2 декабря 1971 года) и первая попытка передачи изображения с поверхности.

СССР осуществил также программу " Фобос " - две автоматические межпланетные станции, предназначенные для исследования Марса и его спутника Фобоса.

В 1964-1965 годах в США был осуществлён первый в истории удачный полёт к Марсу в рамках программы " Маринер". " Маринер-4" осуществил в 1965 году первое исследование с пролётной траектории и сделал первые снимки поверхности. " Маринер-6" и " Маринер-7" в 1969 году провели с пролётной траектории первое исследование состава атмосферы с применением спектроскопических методик и определение температуры поверхности по измерениям инфракрасного излучения. В 1971 году " Маринер-9 " стал первым искусственным спутником Марса и осуществил первое картографирование поверхности.

Вторая марсианская программа США " Викинг" включала запуск в 1975 году двух идентичных космических аппаратов " Викинг-1" и " Викинг-2 ", которые провели исследования с околомарсианской орбиты и на поверхности Марса, в частности, поиск жизни в пробах грунта. Каждый "Викинг" состоял из орбитальной станции - искусственного спутника Марса и спускаемого аппарата с автоматической марсианской станцией. Автоматические марсианские станции "Викинг" являются первыми космические аппаратами которые успешно работали на поверхности Марса и передали большой объём научной информации в том числе снимки с места посадки. Жизнь не удалось обнаружить.

Марсианская программа США " Mars Pathfinder" - включала в себя стационарную марсианскую станцию и марсоход " Соджорнер", они работали на поверхности Марса в долина Арес в 1996-1997 годах. Всего было передано 16,5 тыс. снимков камеры марсианской станции и 550 снимков камер марсохода, проведено 15 анализов пород. Научные результаты дали дополнительные подтверждения гипотезы о том, что когда-то Марс был более "влажным и тёплым".

" Mars Global Surveyor " - орбитальный аппарат НАСА, осуществлял картографирование поверхности в 1999-2007 годах.

" Феникс " - посадочный аппарат НАСА, стал первым аппаратом, успешно совершившим посадку в полярном регионе Марса, работал в 2008 году.

В ходе выполнения программы " Mars Exploration Rover " на Марс были успешно доставлены два марсохода-близнеца:

" InSight" - посадочный аппарат НАСА, работал на равнине Элизий в 2018-2022 годах.

В составе миссии " Марс-2020" на Марсе успешно функционировал вертолёт " Ingenuity" (первый полёт состоялся 19 апреля 2021 года, миссия официально завершена 25 января 2024 года; список полётов).

Китайский марсоход "Чжужун" проработал на поверхности планеты с мая 2021 по май 2022. После марсианской зимы не сумел возобновить работу из-за запылённости солнечных батарей.

В данный момент на орбите Марса работают следующие АМС:

На поверхности Марса в данный момент работают следующие аппараты:

Места посадок автоматических станций на Марсе

В 1982 году участки на Марсе начал продавать планетарий в городе Боулдер. В 1988 году проживавший в городе Финикс (штат Аризона) гражданин США Ричард Гриффинг зарегистрировал в местной нотариальной палате право собственности на всю территорию планеты Марс и предложил желающим покупать у него права на владение отдельными участками местности.

Однако реальных прав собственности такие сделки не создают, поскольку права собственности на участки планет не признаются никаким государством и никаким государством не защищаются. Более того, " Договор о принципах деятельности государств по исследованию и использованию космического пространства ", подписанный 133 странами, гласит, что космическое пространство, включая Луну и другие небесные тела, не подлежит национальному присвоению ни путём провозглашения на них суверенитета, ни путём использования или оккупации, ни любыми другими средствами, а государства несут ответственность за национальную деятельность в космическом пространстве, включая небесные тела, и в том случае, когда она осуществляется неправительственными юридическими лицами.

К созданию фантастических произведений о Марсе писателей подталкивали начавшиеся в конце XIX века дискуссии учёных о возможности того, что на поверхности Марса существует не просто жизнь, а развитая цивилизация. В это время был создан, например, знаменитый роман Г. Уэллса " Война миров", в котором марсиане пытались покинуть свою умирающую планету для завоевания Земли. В 1938 году в США радиоверсия этого произведения была представлена в виде новостной радиопередачи, что послужило причиной массовой паники, когда многие слушатели по ошибке приняли этот "репортаж" за правду. В 1966 году писатели Аркадий и Борис Стругацкие написали сатирическое "продолжение" данного произведения под названием " Второе нашествие марсиан ".

В 1917-1964 годах вышло одиннадцать книг о Барсуме. Так называлась планета Марс в фантастическом мире, созданном Эдгаром Райсом Берроузом. В его произведениях планета была представлена как умирающая, жители которой находятся в непрерывной войне всех со всеми за скудные природные ресурсы. В 1938 году К. Льюис написал роман " За пределы безмолвной планеты ".

В числе важных произведений о Марсе также стоит отметить вышедший в 1950 году роман Рэя Брэдбери " Марсианские хроники ", состоящий из отдельных слабо связанных между собой новелл, а также ряд примыкающих к этому циклу рассказов; роман повествует об этапах освоения человеком Марса и контактах с гибнущей древней марсианской цивилизацией.

В вымышленной вселенной Warhammer 40,000 Марс является главной цитаделью Adeptus Mechanicus, первым из миров-кузниц. Фабрики Марса, покрывающие всю поверхность планеты, круглосуточно выпускают оружие и боевую технику для бушующей в Галактике войны.

В творчестве Дэвида Боуи начала 1970-х периодически упоминается Марс. Так, группа, с которой он выступает в это время называется Spiders From Mars, а в альбоме Hunky Dory появляется песня под названием " Life on Mars? ". Текст немалого количества композиций содержит хотя бы само слово "Марс".

Статуя Марса (Бранденбургские ворота, Берлин)

В Вавилонии эта планета ассоциировалась с богом подземного царства Нергалом. Олмстед сообщает, что в древнем Вавилоне планету называли Салбатану.

В римской мифологии Марс первоначально был богом плодородия. Затем Марс был отождествлён с греческим Аресом и стал богом войны, а также стал олицетворять планету Марс.

1. Ближайшую к нему (к Юпитеру) нижнюю орбиту занимает Πυρόεις, называемая также звездой Марса, она обходит тот же круг Зодиака, что и две верхние (Сатурн и Юпитер) за двадцать четыре месяца без шести, если я не ошибаюсь, дней.

2. ПЛАНЕТЫ 42. ... 3. Третья звезда - Марса, другие называют её звездой Геркулеса. Она следует за звездой Венеры, по словам Эратосфена, вот по какой причине: когда Вулкан взял в жены Венеру, то своей бдительностью он не позволил Марсу добиться своего. Поэтому ничего другого тот, кажется, не добился от Венеры, кроме позволения, чтобы его звезда следовала за звездой Венеры. Поэтому Марс, сжигаемый страстной любовью, обнаружил это тем, что назвал звезду Пироэйс.

Номенклатура деталей рельефа Марса. - М.: Наука, 1981. - 85 с. - 1000 экз.

Марс: Великое противостояние. - М.: Физматлит, 2004. - 240 с. - ISBN 5-9221-0454-3.

Комаров И. А., Исаев В. С. Криология Марса и других планет солнечной системы. - М.: Научный мир, 2010. - 296 с. - 500 экз. - ISBN 978-5-91522-138-2.

Маров М. Я. Планеты Солнечной системы. - 2-е изд. - М.: Наука, 1986. - 320 с.

Гребеников Е. А., Рябов Ю. А. Поиски и открытия планет. - М.: Наука, 1975. - 216 с. - (Главная редакция физико-математической литературы). - 65 000 экз.

Солнечная система / Ред.-сост. В. Г. Сурдин. - М.: Физматлит, 2008. - 400 с. - ISBN 978-5-9221-0989-5.

Бронштэн В. А. Планета Марс. - М.: Наука, 1977.

Faure G., Mensing T. M. Introduction to planetary science: the geological perspective. - Springer, 2007. - 526 p. - ISBN 978-1-4020-5233-0.

Ж. Ф. Родионова, Ю. А. Илюхина. Новая карта рельефа Марса "Земля и Вселенная" № 2/2005 - гипсометрическая карта полушарий Марса, таблицы латинских и русских терминов и названий форм рельефа Марса.

В. Н. Жарков, В. И. Мороз. Почему Марс? "Природа" № 6, 2000

Поиск на планете Аэлиты (28 августа 2006). Архивировано 5 марта 2021 года.

Атлас планет земной группы и их спутников. - М.: Изд. МИИГАиК, 1992. - 208 с. Архивная копия от 19 октября 2011 на Wayback Machine

Космические аппараты серии Марс-71 НПО им. С.А.Лавочкина. laspace.ru (10 мая 2013). Дата обращения: 20 апреля 2017. Архивировано из оригинала 10 мая 2013 года.

# data[].attributes.attachment_link.title
Марс - Википедия

# data[].attributes.attachment_link.readable_text
Солнце

Среднее расстояние
от Земли

1,496⋅10 ¹¹ м[1] (8,31 световых минут)
1 а. е.

Видимая звёздная величина (V)

−26,74 m[1]

Абсолютная звёздная величина

4,83 m[1]

Расстояние
от центра Галактики

~2,5⋅10 ²⁰ м
(26 000 св. лет)

Расстояние
от плоскости Галактики

~4,6⋅10 ¹⁷ м
(48 св. лет)

Скорость

~2,2⋅10 ⁵ м/с[2]
(на орбите вокруг центра Галактики)
19,4 км/с[1]
(относительно соседних звёзд)

Средний диаметр

1,392⋅10 ⁹ м
(109 диаметров Земли)[1]

Экваториальный радиус

6,9551⋅10 ⁸ м[3]

Длина окружности экватора

4,37001⋅10 ⁹ м[3]

Полярное сжатие

9⋅10 −6

Площадь поверхности

6,07877⋅10 ¹⁸ м²
(11 918 площадей Земли)[3]

Объём

1,40927⋅10 ²⁷ м³
(1 301 019 объёмов Земли)[3]

Масса

1,9885⋅10 ³⁰ кг
(332 940 масс Земли)[1]

Ускорение свободного падения на экваторе

274,0 м/с²[1][3] (27,96 g[3])

Вторая космическая скорость
(для поверхности)

617,7 км/с
(55,2 земных)[3]

Температура
короны

~1 500 000 К

Температура
ядра

~15 700 000 К

Светимость

3,828⋅10 ²⁶ Вт[1]
(~3,75⋅10²⁸ Лм)

Наклон оси

7,25°[1][3]
(относительно плоскости эклиптики)
67,23°
(относительно плоскости Галактики)

Прямое восхождение
северного полюса

286,13°[5]
(19 ч 4 мин 30 с)

Склонение
северного полюса

+63,87°[5]

Сидерический период вращения внешних видимых слоёв
(на широте 16°)

25,38 дней[1]
(25 дней 9 ч 7 мин 13 с)[5]

(на экваторе)

25,05 дней[1]

(у полюсов)

34,3 дней[1]

Скорость вращения внешних видимых слоёв
(на экваторе)

7284 км/ч

Со́лнце ( астр. ☉) - одна из звёзд нашей Галактики ( Млечный Путь) и единственная звезда Солнечной системы. Вокруг Солнца обращаются другие объекты этой системы: планеты и их спутники, карликовые планеты и их спутники, астероиды, метеороиды, кометы и космическая пыль.

По спектральной классификации Солнце относится к типу G2V ( жёлтый карлик). Средняя плотность Солнца составляет 1,4 г/см³ (в 1,4 раза больше, чем у воды). Эффективная температура поверхности Солнца - 5780 кельвин. Поэтому Солнце светит почти белым светом, но прямой свет Солнца у поверхности нашей планеты приобретает некоторый жёлтый оттенок из-за более сильного рассеяния и поглощения коротковолновой части спектра атмосферой Земли (при ясном небе, вместе с голубым рассеянным светом от неба, солнечный свет вновь даёт белое освещение).

Солнечное излучение поддерживает жизнь на Земле (свет необходим для начальных стадий фотосинтеза), определяет климат. Светимость Солнца (суммарное количество энергии, выделяемое Солнцем за одну секунду) .

Солнце состоит из водорода (массовое содержание водорода ), гелия (массовое содержание ) и других элементов с меньшей концентрацией (ниже все элементы тяжелее гелия в этом контексте называются металлами, как принято в астрофизике); их общее массовое содержание . Наиболее распространёнными элементами тяжелее водорода и гелия, в порядке убывания содержания, являются кислород, углерод, неон, азот, железо, магний, кремний, сера, аргон, алюминий, никель, натрий и кальций. На 1 млн атомов водорода приходится 98 000 атомов гелия, 851 атом кислорода, 398 атомов углерода, 123 атома неона, 100 атомов азота, 47 атомов железа, 38 атомов магния, 35 атомов кремния, 16 атомов серы, 4 атома аргона, 3 атома алюминия, по 2 атома никеля, натрия и кальция, а также малое количество прочих элементов.

Солнечный спектр содержит линии ионизированных и нейтральных металлов, а также водорода и гелия. В нашей Галактике ( Млечный Путь) насчитывается от 200 до 400 миллиардов звёзд. При этом 85 % звёзд нашей галактики - это звёзды, менее яркие, чем Солнце (в большинстве своём красные карлики). Как и все звёзды главной последовательности, Солнце вырабатывает энергию путём термоядерного синтеза гелия из водорода. В случае Солнца более 99 % энергии выделяется через протон-протонный цикл, тогда как для более массивных звёзд главной последовательности преимущественным путём синтеза гелия является CNO-цикл.

Солнце - ближайшая к Земле звезда. Средняя удалённость Солнца от Земли - 149,6 млн 26 000 1400 земных км - приблизительно равна астрономической единице, а видимый угловой диаметр при наблюдении с Земли, как и у Луны, - чуть больше полуградуса (31-32 минуты). Солнце находится на расстоянии около световых лет от центра Млечного Пути и вращается вокруг него на ящичной орбите, делая один оборот за 225-250 миллионов лет. Орбитальная скорость Солнца равна 217 км/с - таким образом, световой год оно проходит примерно за астрономическую единицу - за 8 земных суток. лет, а одну

В настоящее время Солнце находится во внутреннем крае рукава Ориона нашей Галактики, между рукавом Персея и рукавом Стрельца, и движется через Местное межзвёздное облако - область повышенной плотности, расположенную в имеющем меньшую плотность Местном пузыре - зоне рассеянного высокотемпературного межзвёздного газа. Из звёзд, принадлежащих 50 самым близким звёздным системам в пределах 17 световых лет, известным в настоящее время, Солнце является четвёртой по яркости звездой (его абсолютная звёздная величина +4,83 m).

Общие сведения

Солнце принадлежит к первому типу звёздного населения. Одна из распространённых теорий возникновения Солнечной системы предполагает, что её формирование было вызвано взрывами одной или нескольких сверхновых звёзд. Это предположение основано, в частности, на том, что в веществе Солнечной системы содержится аномально большая доля золота и урана, которые могли бы быть результатом эндотермических реакций, вызванных этим взрывом, или ядерного превращения элементов путём поглощения нейтронов веществом массивной звезды второго поколения.

Излучение Солнца - основной источник энергии на Земле. Его мощность характеризуется солнечной постоянной - мощностью излучения, проходящего через площадку единичной площади, перпендикулярную солнечным лучам и расположенную на расстоянии одной астрономической единицы от Солнца (то есть на орбите Земли) вне земной атмосферы. Эта постоянная равна приблизительно 1,37 кВт/м².

Проходя сквозь атмосферу Земли, солнечное излучение теряет в энергии примерно 370 Вт/м², и до земной поверхности доходит только 1000 Вт/м² (при ясной погоде и когда Солнце находится в зените). Эта энергия может использоваться в различных естественных и искусственных процессах. Так, растения, используя её посредством фотосинтеза, синтезируют органические соединения с выделением кислорода. Прямое нагревание солнечными лучами или преобразование энергии с помощью фотоэлементов может быть использовано для производства электроэнергии ( солнечными электростанциями) или выполнения другой полезной работы. Путём фотосинтеза была в далёком прошлом получена и энергия, запасённая в нефти и других видах ископаемого топлива.

Ультрафиолетовое излучение Солнца имеет антисептические свойства, позволяющие использовать его для дезинфекции воды и различных предметов. Оно также вызывает загар и имеет другие биологические эффекты, например стимулирует производство в организме витамина D. Воздействие ультрафиолетовой части солнечного спектра сильно ослабляется озоновым слоем в земной атмосфере, поэтому интенсивность ультрафиолетового излучения на поверхности Земли сильно меняется с широтой. Угол, под которым Солнце стоит над горизонтом в полдень, влияет на многие типы биологической адаптации, например от него зависит цвет кожи человека в различных регионах земного шара.

Наблюдаемый с Земли путь Солнца по небесной сфере изменяется в течение года. Путь, описываемый в течение года той точкой, которую занимает Солнце на небе в определённое заданное время, называется аналеммой и имеет форму цифры 8, вытянутой вдоль оси север - юг. Самая заметная вариация в видимом положении Солнца на небе - его колебание вдоль направления север - юг с амплитудой 47° (вызванное наклоном плоскости эклиптики к плоскости небесного экватора, равным 23,5°). Существует также другая компонента этой вариации, направленная вдоль оси восток - запад и вызванная увеличением скорости орбитального движения Земли при её приближении к перигелию и уменьшением - при приближении к афелию. Первое из этих движений (север - юг) является причиной смены времён года.

Земля проходит через точку афелия в начале июля и удаляется от Солнца на расстояние 152 млн км, а через точку перигелия - в начале января и приближается к Солнцу на расстояние 147 млн км. Видимый диаметр Солнца между этими двумя датами меняется на 3 %. Поскольку разница в расстоянии составляет примерно 5 млн км, то в афелии Земля получает примерно на 7 % меньше тепла. Таким образом, зимы в северном полушарии немного теплее, чем в южном, а лето немного прохладнее.

Солнце - магнитоактивная звезда. Она обладает сильным магнитным полем, напряжённость которого меняется со временем и которое меняет направление приблизительно каждые 11 лет, во время солнечного максимума. Вариации магнитного поля Солнца вызывают разнообразные эффекты, совокупность которых называется солнечной активностью и включает в себя такие явления, как солнечные пятна, солнечные вспышки, вариации солнечного ветра и т. д., а на Земле вызывает полярные сияния в высоких и средних широтах и геомагнитные бури, которые негативно сказываются на работе средств связи, средств передачи электроэнергии, а также негативно воздействует на живые организмы (вызывают головную боль и плохое самочувствие у людей, чувствительных к магнитным бурям). Предполагается, что солнечная активность играла большую роль в формировании и развитии Солнечной системы. Она также оказывает влияние на структуру земной атмосферы.

Жизненный цикл

Солнце является молодой звездой третьего поколения ( популяции I) с высоким содержанием металлов, то есть оно образовалось из останков звёзд первого и второго поколений (соответственно популяций III и II).

Текущий возраст Солнца (точнее время его существования на главной последовательности), оценённый с помощью компьютерных моделей звёздной эволюции, равен приблизительно 4,5 миллиарда лет.

Считается, что Солнце сформировалось примерно 4,5 миллиарда лет назад, когда быстрое сжатие под действием сил гравитации облака молекулярного водорода (также, возможно, облака из смеси молекулярного водорода и атомов других химических элементов) привело к образованию в нашей области Галактики звезды первого типа звёздного населения типа

Звезда такой массы, как Солнце, должна существовать на главной последовательности в общей сложности примерно 10 млрд лет. Таким образом, сейчас Солнце находится примерно в середине своего жизненного цикла. На современном этапе в солнечном ядре идут термоядерные реакции превращения водорода в гелий. Каждую секунду в ядре Солнца около 4 миллионов тонн вещества превращается в лучистую энергию, в результате чего генерируется солнечное излучение и поток солнечных нейтрино.

По мере того, как Солнце постепенно расходует запасы своего водородного горючего, оно становится всё горячее, а его светимость медленно, но неуклонно увеличивается. К возрасту 5,6 млрд лет, через 1,1 млрд лет от настоящего времени, наше дневное светило будет ярче на 11 %, чем сейчас.

Уже в этот период, ещё до стадии красного гиганта, возможно исчезновение или кардинальное изменение жизни на Земле из-за повышения температуры поверхности планеты, вызванного увеличением яркости Солнца и парникового эффекта, индуцированного парами воды. К этому моменту Солнце достигнет максимальной поверхностной температуры (5800 К) за всё своё время эволюции в прошлом и будущем вплоть до фазы белого карлика; на следующих стадиях температура фотосферы будет меньше. Несмотря на прекращение жизни в её современном понимании, жизнь на планете может остаться в глубинах морей и океанов.

К возрасту 8 млрд лет (через 3,5 млрд лет от настоящего времени) яркость Солнца возрастёт на 40 %. К тому времени условия на Земле, возможно, будут подобны нынешним условиям на Венере: вода с поверхности планеты исчезнет полностью и улетучится в космос. Скорее всего, это приведёт к окончательному уничтожению всех наземных форм жизни. По мере того как водородное топливо в солнечном ядре будет выгорать, его внешняя оболочка будет расширяться, а ядро - сжиматься и нагреваться.

Когда Солнце достигнет возраста 10,9 млрд лет (6,4 млрд лет от настоящего времени), водород в ядре кончится, а образовавшийся из него гелий, ещё неспособный в этих условиях к термоядерному горению, станет сжиматься и уплотняться ввиду прекращения ранее поддерживавшего его "на весу" потока энергии из центра. Горение водорода будет продолжаться в тонком внешнем слое ядра. На этой стадии радиус Солнца достигнет 1,59 , а светимость будет в 2,21 раза больше современной. В течение следующих 0,7 млрд лет Солнце будет относительно быстро расширяться (до 2,3 ), сохраняя почти постоянную светимость, а его температура упадёт с 5500 K до 4900 K. В конце этой фазы, достигнув возраста 11,6 млрд лет (через 7 млрд лет от настоящего времени) Солнце станет субгигантом.

Приблизительно через 7,6-7,8 миллиарда лет, к возрасту 12,2 млрд лет, ядро Солнца разогреется настолько, что запустит процесс горения водорода в окружающей его оболочке. Это повлечёт за собой бурное расширение внешних оболочек светила, таким образом Солнце покинет главную последовательность, на которой оно находилось почти с момента своего рождения, и станет красным гигантом, перейдя на вершину ветви красных гигантов диаграммы Герцшпрунга - Рассела. В этой фазе радиус Солнца увеличится в 256 раз по сравнению с современным. Расширение звезды приведёт к сильному увеличению её светимости (в 2700 раз) и охлаждению поверхности до 2650 К. По-видимому, расширяющиеся внешние слои Солнца в это время достигнут современной орбиты Земли. При этом исследования показывают, что ещё до этого момента из-за усиления солнечного ветра вследствие многократного увеличения площади поверхности Солнце потеряет более 28 % своей массы, и это приведёт к тому, что Земля перейдёт на более далёкую от Солнца орбиту, избежав, таким образом, поглощения внешними слоями солнечной плазмы. Хотя исследования 2008 года показывают, что Земля, скорее всего, будет поглощена Солнцем вследствие замедления вращения Солнца и последующих приливных взаимодействий с его внешней оболочкой, которые приведут к приближению орбиты Земли обратно к Солнцу. Даже если Земля избежит поглощения Солнцем, вся вода на ней перейдёт в газообразное состояние, а её атмосфера будет сорвана сильнейшим солнечным ветром.

Данная фаза существования Солнца продлится около 10 миллионов лет. Когда температура в ядре достигнет 100 млн К, произойдёт гелиевая вспышка, и начнётся термоядерная реакция синтеза углерода и кислорода из гелия. Солнце, получившее новый источник энергии, уменьшится в размере до 9,5 . Спустя 100-110 млн лет, когда запасы гелия иссякнут, повторится бурное расширение внешних оболочек звезды, и она снова станет красным гигантом. Этот период существования Солнца будет сопровождаться мощными вспышками, временами его светимость будет превышать современный уровень в 5200 раз. Это будет происходить от того, что в термоядерную реакцию будут вступать ранее не затронутые остатки гелия. В таком состоянии Солнце просуществует около 20 млн лет.

Масса Солнца недостаточна для того, чтобы его эволюция завершилась взрывом сверхновой. После того как Солнце пройдёт фазу красного гиганта, термические пульсации приведут к тому, что его внешняя оболочка будет сорвана, и из неё образуется планетарная туманность. В центре этой туманности останется сформированный из ядра Солнца белый карлик, очень горячий и плотный объект, по размерам сопоставимый с планетой Земля. Изначально этот белый карлик будет иметь температуру поверхности 120 000 К и светимость 3500 солнечных, но в течение многих миллионов и миллиардов лет будет остывать и угасать. Данный жизненный цикл считается типичным для звёзд малой и средней массы.

Внутреннее строение Солнца

Солнечное ядро

Центральная часть Солнца с радиусом примерно 150-175 тыс. км (то есть 20-25 % от радиуса Солнца), в которой идут термоядерные реакции, называется солнечным ядром. Плотность вещества в ядре составляет примерно 150 000 кг/м³ (в 150 раз выше плотности воды и в ~6,6 раз выше плотности самого плотного металла на Земле - осмия), а температура в центре ядра - более 14 млн К. Анализ данных, проведённый миссией SOHO, показал, что в ядре скорость вращения Солнца вокруг своей оси значительно выше, чем на поверхности. В ядре осуществляется протон-протонная термоядерная реакция, в результате которой из четырёх протонов образуется гелий-4. При этом каждую секунду в излучение превращаются 4,26 млн тонн вещества, однако эта величина ничтожна по сравнению с массой Солнца - 2⋅10 ²⁷ тонн. Мощность, выделяемая различными зонами ядра, зависит от их расстояния до центра Солнца. В самом центре она достигает, согласно теоретическим оценкам, 276,5 Вт/м³. Таким образом, на объём человека (0,05 м³) приходится выделение тепла 285 Ккал/день (1192 кДж/день), что на порядок меньше удельного тепловыделения живого бодрствующего человека. Удельное же тепловыделение всего объёма Солнца ещё на два порядка меньше. Благодаря столь скромному удельному энерговыделению запасов "топлива" (водорода) хватает на несколько миллиардов лет поддержания термоядерной реакции.

Ядро - единственное место на Солнце, в котором энергия и тепло получается от термоядерной реакции, остальная часть звезды нагрета этой энергией. Вся энергия ядра последовательно проходит сквозь слои, вплоть до фотосферы, с которой излучается в виде солнечного света и кинетической энергии.

Зона лучистого переноса

Над ядром, на расстояниях примерно от 0,2-0,25 до 0,7 радиуса Солнца от его центра, находится зона лучистого переноса. В этой зоне перенос энергии происходит главным образом с помощью излучения и поглощения фотонов. При этом направление каждого конкретного фотона, излучённого слоем плазмы, никак не зависит от того, какие фотоны плазмой поглощались, поэтому он может как проникнуть в следующий слой плазмы в лучистой зоне, так и переместиться назад, в нижние слои. Из-за этого промежуток времени, за который многократно переизлучённый фотон (изначально возникший в ядре) достигает конвективной зоны, согласно современным моделям Солнца, может лежать в пределах от 10 тысяч до 170 тысяч лет (иногда встречающаяся цифра в миллионы лет считается завышенной).

Перепад температур в данной зоне составляет от 2 млн К на поверхности до 7 млн К в глубине. При этом в данной зоне отсутствуют макроскопические конвекционные движения, что говорит о том, что адиабатический градиент температуры в ней больше, чем градиент лучевого равновесия. Для сравнения, в красных карликах давление не может препятствовать перемешиванию вещества и зона конвекции начинается сразу от ядра. Плотность вещества в данной зоне колеблется от 0,2 (на поверхности) до 20 (в глубине) г/см³.

Конвективная зона Солнца

Ближе к поверхности Солнца температуры и плотности вещества уже недостаточно для полного переноса энергии путём переизлучения. Возникает вихревое перемешивание плазмы, и перенос энергии к поверхности (фотосфере) совершается преимущественно движениями самого вещества. С одной стороны, вещество фотосферы, охлаждаясь на поверхности, погружается вглубь конвективной зоны. С другой стороны, вещество в нижней части получает излучение из зоны лучевого переноса и поднимается наверх, причём оба процесса идут со значительной скоростью. Такой способ передачи энергии называется конвекцией, а подповерхностный слой Солнца толщиной примерно 200 000 км, где она происходит, - конвективной зоной. По мере приближения к поверхности температура падает в среднем до 5800 К, а плотность газа до менее 1/1000 плотности земного воздуха.

По современным данным, роль конвективной зоны в физике солнечных процессов исключительно велика, так как именно в ней зарождаются разнообразные движения солнечного вещества. Термики в конвективной зоне вызывают на поверхности гранулы (которые по сути являются вершинами термиков) и супергрануляцию. Скорость потоков составляет в среднем 1-2 км/с, а максимальные её значения достигают 6 км/с. Время жизни гранулы составляет 10-15 минут, что сопоставимо по времени с периодом, за который газ может однократно обойти вокруг гранулы. Следовательно, термики в конвективной зоне находятся в условиях, резко отличных от условий, способствующих возникновению ячеек Бенара. Также движения в этой зоне вызывают эффект магнитного динамо и, соответственно, порождают магнитное поле, имеющее сложную структуру.

Атмосфера Солнца

Фотосфера (слой, излучающий свет) образует видимую поверхность Солнца. Её толщина соответствует оптической толщине приблизительно в 2/3 единиц. В абсолютных величинах фотосфера достигает толщины, по разным оценкам, от 100 до 400 км. Из фотосферы исходит основная часть оптического (видимого) излучения Солнца, излучение же из более глубоких слоёв до нас уже не доходит. Температура по мере приближения к внешнему краю фотосферы уменьшается с 6600 К до 4400 К. Эффективная температура фотосферы в целом составляет 5772 К. Она может быть рассчитана по закону Стефана - Больцмана, согласно которому мощность излучения абсолютно чёрного тела прямо пропорциональна четвёртой степени температуры тела. Водород при таких условиях сохраняется почти полностью в нейтральном состоянии. Фотосфера образует видимую поверхность Солнца, по которой определяются размеры Солнца, расстояние от Солнца и т. д. Так как газ в фотосфере является относительно разреженным, то скорость его вращения много меньше скорости вращения твёрдых тел. При этом газ в экваториальной и полярных областях, движется неравномерно - на экваторе он делает оборот за 24 дня, на полюсах - за 30 дней.

Хромосфера

Хромосфера (от др.-греч. - цвет, - шар, сфера) - внешняя оболочка Солнца толщиной около 2000 км, окружающая фотосферу. Происхождение названия этой части солнечной атмосферы связано с её красноватым цветом, вызванным тем, что в видимом спектре хромосферы доминирует красная H-альфа линия излучения водорода из серии Бальмера. Верхняя граница хромосферы не имеет выраженной гладкой поверхности, из неё постоянно происходят горячие выбросы, называемые спикулами. Число спикул, наблюдаемых одновременно, составляет в среднем 60-70 тыс. Из-за этого в конце XIX века итальянский астроном Секки, наблюдая хромосферу в телескоп, сравнил её с горящими прериями. Температура хромосферы увеличивается с высотой от 4000 до 20 000 К (область температур больше 10 000 К относительно невелика).

Плотность хромосферы невелика, поэтому яркость недостаточна для наблюдения в обычных условиях. Но при полном солнечном затмении, когда Луна закрывает яркую фотосферу, расположенная над ней хромосфера становится видимой и светится красным цветом. Её можно также наблюдать в любое время с помощью специальных узкополосных оптических фильтров. Кроме уже упомянутой линии H-альфа с длиной волны 656,3 нм, фильтр также может быть настроен на линии Ca II K (393,4 нм) и Ca II H (396,8 нм).

Основные хромосферные структуры, которые видны в этих линиях:

хромосферная сетка, покрывающая всю поверхность Солнца и состоящая из линий, окружающих ячейки супергрануляции размером до 30 тыс. км в поперечнике;

флоккулы - светлые облакоподобные образования, чаще всего приуроченные к районам с сильными магнитными полями - активным областям, часто окружают солнечные пятна;

волокна и волоконца (фибриллы) - тёмные линии различной ширины и протяжённости, как и флоккулы, часто встречаются в активных областях.

Корона - последняя внешняя оболочка Солнца. Корона в основном состоит из протуберанцев и энергетических извержений, исходящих и извергающихся на несколько сотен тысяч и даже более миллиона километров в пространство, образуя солнечный ветер. Средняя корональная температура составляет от 1 до 2 млн К, а максимальная, в отдельных участках, - от 8 до 20 млн К. Несмотря на такую высокую температуру, она видна невооружённым глазом только во время полного солнечного затмения, так как плотность вещества в короне мала, а потому невелика и её яркость. Необычайно интенсивный нагрев этого слоя вызван, по-видимому, эффектом магнитного пересоединения и воздействием ударных волн (см. Проблема нагрева короны). Форма короны меняется в зависимости от фазы цикла солнечной активности: в периоды максимальной активности она имеет округлую форму, а в минимуме - вытянута вдоль солнечного экватора. Поскольку температура короны очень велика, она интенсивно излучает в ультрафиолетовом и рентгеновском диапазонах. Эти излучения не проходят сквозь земную атмосферу, но в последнее время появилась возможность изучать их с помощью космических аппаратов. Излучение в разных областях короны происходит неравномерно. Существуют горячие активные и спокойные области, а также корональные дыры с относительно невысокой температурой в 600 000 К, из которых в пространство выходят магнитные силовые линии. Такая ("открытая") магнитная конфигурация позволяет частицам беспрепятственно покидать Солнце, поэтому солнечный ветер испускается в основном из корональных дыр.

Видимый спектр солнечной короны состоит из трёх различных составляющих, названных L, K и F компонентами (или, соответственно, L-корона, K-корона и F-корона; ещё одно название L-компоненты - E-корона. K-компонента - непрерывный спектр короны. На его фоне до высоты 9-10′ от видимого края Солнца видна эмиссионная L-компонента. Начиная с высоты около 3′ ( угловой диаметр Солнца - около 30′) и выше виден фраунгоферов спектр, такой же как и спектр фотосферы. Он составляет F-компоненту солнечной короны. На высоте 20′ F-компонента доминирует в спектре короны. Высота 9-10′ принимается за границу, отделяющую внутреннюю корону от внешней. Излучение Солнца с длиной волны менее 20 нм, полностью исходит из короны. Это означает, что, например, на распространённых снимках Солнца на длинах волн 17,1 нм (171 Å), 19,3 нм (193 Å), 19,5 нм (195 Å), видна исключительно солнечная корона с её элементами, а хромосфера и фотосфера - не видны. Две корональные дыры, почти всегда существующие у северного и южного полюсов Солнца, а также другие, временно появляющиеся на его видимой поверхности, практически совсем не испускают рентгеновское излучение.

Солнечный ветер

Из внешней части 1,4-1,6⋅10 солнечной короны истекает солнечный ветер - поток ионизированных частиц (в основном протонов, электронов и α-частиц), распространяющийся с постепенным уменьшением своей плотности, до границ гелиосферы. Солнечный ветер разделяют на два компонента - медленный солнечный ветер и быстрый солнечный ветер. Медленный солнечный ветер имеет скорость около 400 км/с и температуру ⁶ К и по составу близко соответствует короне. Быстрый солнечный ветер имеет скорость около 750 км/с, температуру 8⋅10 ⁵ К, и по составу похож на вещество фотосферы. Медленный солнечный ветер вдвое более плотный и менее постоянный, чем быстрый. Медленный солнечный ветер имеет более сложную структуру с регионами турбулентности.

В среднем Солнце излучает с ветром около 1,3⋅10 ³⁶ частиц в секунду. Следовательно, полная потеря массы Солнцем (на данный вид излучения) составляет за год 2-3⋅10 −14 солнечных масс. Потеря за 150 млн лет эквивалентна земной массе.. Многие природные явления на Земле связаны с возмущениями в солнечном ветре, в том числе геомагнитные бури и полярные сияния.

Первые прямые измерения характеристик солнечного ветра были проведены в январе 1959 года советской станцией " Луна-1". Наблюдения проводились с помощью сцинтилляционного счётчика и газового ионизационного детектора. Три года спустя такие же измерения были проведены американскими учёными с помощью станции " Маринер-2". В конце 1990-х годов с помощью Ультрафиолетового коронального спектрометра ( англ. Ultraviolet Coronal Spectrometer (UVCS)) на борту спутника SOHO были проведены наблюдения областей возникновения быстрого солнечного ветра на солнечных полюсах.

Магнитные поля Солнца

Происхождение и виды солнечных магнитных полей

Так как солнечная плазма имеет достаточно высокую электропроводность, в ней могут возникать электрические токи и, как следствие, магнитные поля. Непосредственно наблюдаемые в солнечной фотосфере магнитные поля принято разделять на два типа, в соответствии с их масштабом.

Крупномасштабное ( общее или глобальное) магнитное поле с характерными размерами, сравнимыми с размерами Солнца, имеет среднюю напряжённость на уровне фотосферы порядка нескольких гаусс. В минимуме цикла солнечной активности оно имеет приблизительно дипольную структуру, при этом напряжённость поля на полюсах Солнца максимальна. Затем, по мере приближения к максимуму цикла солнечной активности, напряжённости поля на полюсах постепенно уменьшаются и через один-два года после максимума цикла становятся равными нулю (так называемая "переполюсовка солнечного магнитного поля"). На этой фазе общее магнитное поле Солнца не исчезает полностью, но его структура носит не дипольный, а квадрупольный характер. После этого напряжённость солнечного диполя снова возрастает, но при этом он имеет уже другую полярность. Таким образом, полный цикл изменения общего магнитного поля Солнца, с учётом перемены знака, равен удвоенной продолжительности 11-летнего цикла солнечной активности - примерно 22 года ("закон Хейла").

Средне- и мелкомасштабные ( локальные) поля Солнца отличаются значительно бо́льшими напряжённостями полей и меньшей регулярностью. Самые мощные магнитные поля (до нескольких тысяч гаусс) наблюдаются в группах солнечных пятен в максимуме солнечного цикла. При этом типична ситуация, когда магнитное поле пятен в западной ("головной") части данной группы, в том числе самого крупного пятна (т. н. "лидера группы") совпадает с полярностью общего магнитного поля на соответствующем полюсе Солнца ("p-полярностью"), а в восточной ("хвостовой") части - противоположна ему ("f-полярность"). Таким образом, магнитные поля пятен имеют, как правило, биполярную или мультиполярную структуру. В фотосфере также наблюдаются униполярные области магнитного поля, которые, в отличие от групп солнечных пятен, располагаются ближе к полюсам и имеют значительно меньшую напряжённость магнитного поля (несколько гаусс), но большую площадь и продолжительность жизни (до нескольких оборотов Солнца).

Согласно современным представлениям, разделяемым большей частью исследователей, магнитное поле Солнца генерируется в нижней части конвективной зоны с помощью механизма гидромагнитного конвективного динамо, а затем всплывает в фотосферу под воздействием магнитной плавучести. Этим же механизмом объясняется 22-летняя цикличность солнечного магнитного поля.

Существуют также некоторые указания на наличие первичного (то есть возникшего вместе с Солнцем) или, по крайней мере, очень долгоживущего магнитного поля ниже дна конвективной зоны - в лучистой зоне и ядре Солнца.

Солнечная активность и солнечный цикл

Комплекс явлений, вызванных генерацией сильных магнитных полей на Солнце, называют солнечной активностью. Эти поля проявляются в фотосфере как солнечные пятна и вызывают такие явления, как солнечные вспышки, генерацию потоков ускоренных частиц, изменения в уровнях электромагнитного излучения Солнца в различных диапазонах, корональные выбросы массы, возмущения солнечного ветра, вариации потоков галактических космических лучей ( Форбуш-эффект) и т. д.

С солнечной активностью связаны также вариации геомагнитной активности (в том числе и магнитные бури), которые являются следствием достигающих Земли возмущений межпланетной среды, вызванных, в свою очередь, активными явлениями на Солнце.

Одним из наиболее распространённых показателей уровня солнечной активности является число Вольфа, связанное с количеством солнечных пятен на видимой полусфере Солнца. Общий уровень солнечной активности меняется с характерным периодом, примерно равным 11 годам (так называемый "цикл солнечной активности" или "одиннадцатилетний цикл"). Этот период выдерживается неточно и в XX веке был ближе к 10 годам, а за последние 300 лет варьировался примерно от 7 до 17 лет. Циклам солнечной активности принято приписывать последовательные номера, начиная от условно выбранного первого цикла, максимум которого был в 1761 году. В 2000 году наблюдался максимум 23-го цикла солнечной активности.

Существуют также вариации солнечной активности большей длительности. Так, во второй половине XVII века солнечная активность и, в частности, её одиннадцатилетний цикл были сильно ослаблены ( минимум Маундера). В эту же эпоху в Европе отмечалось снижение среднегодовых температур (т. н. Малый ледниковый период), что, возможно, вызвано воздействием солнечной активности на климат Земли. Существует также точка зрения, что глобальное потепление до некоторой степени вызвано повышением глобального уровня солнечной активности во второй половине XX века. Тем не менее, механизмы такого воздействия пока ещё недостаточно ясны.

Самая большая группа солнечных пятен за всю историю наблюдений возникла в апреле 1947 года в южном полушарии Солнца. Её максимальная длина составляла 300 000 км, максимальная ширина - 145 000 км, а максимальная площадь превышала 6000 миллионных долей площади полусферы (мдп) Солнца, что примерно в 36 раз больше площади поверхности Земли. Группа была легко видна невооружённым глазом в предзакатные часы. Согласно каталогу Пулковской обсерватории, эта группа (№ 87 за 1947 год) проходила по видимой с Земли полусфере Солнца с 31 марта по 14 апреля 1947 года, максимальная её площадь составила 6761 мдп, а максимальная площадь наибольшего пятна в группе - 5055 мдп; количество пятен в группе достигало 172.

Солнце как переменная звезда

Так как магнитная активность Солнца подвержена периодическим изменениям, а вместе с этим изменяется и его светимость (или Солнечная цикличность), его можно рассматривать как переменную звезду. В годы максимума активности Солнце ярче, чем в годы минимума. Амплитуда изменений солнечной постоянной достигает 0,1 % (в абсолютных значениях это 1 Вт/м², тогда как среднее значение солнечной постоянной - 1361,5 Вт/м²).

Также некоторые исследователи относят Солнце к классу низкоактивных переменных звёзд типа BY Дракона. Поверхность таких звёзд покрыта пятнами (до 30 % от общей площади), и за счёт вращения звёзд наблюдаются изменения их блеска. У Солнца такая переменность очень слабая.

Планетная система

Вокруг Солнца обращается большое количество небесных тел меньшего размера, а именно:

Самые далёкие из этих тел удалены на расстояния порядка 100 а. е. от Солнца. В состав Солнечной системы включают также гипотетическое облако Оорта, которое должно быть расположено ещё в примерно 1000 раз дальше. Все объекты Солнечной системы образовались в то же время, что и Солнце, из того же газопылевого облака.

Солнце и Земля

Спектральный диапазон электромагнитного излучения Солнца очень широк - от радиоволн до рентгеновских лучей - однако максимум его интенсивности приходится на видимый свет (жёлто-зелёную часть спектра).

Для людей, животных и растений солнечный свет является очень важным. У значительной их части свет вызывает изменение циркадного ритма. Так, на человека, по некоторым исследованиям, оказывает влияние свет интенсивности более 1000 люкс, причём его цвет имеет значение. В тех областях Земли, которые в среднем за год получают мало солнечного света, например, тундре, устанавливается низкая температура (до −35 °C зимой), короткий сезон роста растений, малое биоразнообразие и низкорослая растительность.

В зелёных листьях растений содержится зелёный пигмент хлорофилл. Этот пигмент служит улавливателем световой энергии в процессе фотосинтеза - сложного цикла реакций синтеза органических веществ из углекислого газа и воды с использованием энергии света. Одним из продуктов фотосинтеза является кислород. Таким образом, фотосинтез обеспечивает возможность существования жизни на Земле. Животные существуют за счёт поедания растений, которые накапливают энергию Солнца в виде энергии химических соединений, и дыхания выделяемым ими кислородом.

Земная поверхность и нижние слои 1,74⋅10 воздуха - тропосфера, где образуются облака и возникают другие метеорологические явления, непосредственно получают энергию от Солнца. Основной приток энергии в систему атмосфера - Земля обеспечивается излучением Солнца в спектральном диапазоне от 0,1 до 4 мкм. При этом в диапазоне от 0,3 мкм до 1,5-2 мкм атмосфера Земли прозрачна для солнечного излучения почти полностью. В ультрафиолетовой области спектра (для волн короче 0,3 мкм) излучение поглощается в основном слоем озона, расположенного на высотах 20-60 км. Рентгеновское и гамма-излучение до поверхности Земли практически не доходят. Плотность мощности излучения Солнца на расстоянии 1 астрономической единицы вне атмосферы Земли равна около 1367 Вт/м² ( солнечная постоянная). По данным за 2000-2004 годы, усреднённый по времени и по поверхности Земли, этот поток составляет 341 Вт/м² или светимость Солнца примерно в 2,21⋅10 ¹⁷ Вт в расчёте на полную поверхность Земли (полная ⁹ раза больше).

Помимо этого, в атмосферу Земли проникает поток ионизированных частиц (в основном гелиево-водородной плазмы), истекающий из солнечной короны со скоростью 300-1200 км/с в окружающее космическое пространство ( солнечный ветер). Во многих районах близ полюсов планеты это приводит к полярным сияниям ("северным сияниям"). Также с солнечным ветром связано множество других природных явлений, в частности, магнитные бури. Магнитные бури, в свою очередь, могут воздействовать на земные организмы. Раздел биофизики, изучающий подобные влияния, называется гелиобиологией.

Также важным для живых организмов является излучение Солнца в ультрафиолетовом диапазоне. Так, под действием ультрафиолета образуется жизненно необходимый витамин D. При его недостатке возникает серьёзное заболевание - рахит. Из-за недостатка ультрафиолетовых лучей может нарушиться нормальное поступление кальция, вследствие чего усиливается хрупкость мелких кровеносных сосудов, увеличивается проницаемость тканей. Однако длительное действие ультрафиолета способствует развитию меланомы, различных видов рака кожи, ускоряет старение и появление морщин. От избыточного излучения Землю предохраняет озоновый слой, без которого, как считается, жизнь не смогла бы вообще выбраться из океанов.

Солнечные затмения

Солнечные затмения упоминаются уже в античных источниках. Однако наибольшее число датированных описаний содержится в западно-европейских средневековых хрониках и анналах. Например, солнечное затмение упоминает Максимин Трирский, который записал, что в "538 г. 16 февраля, с первого до третьего часа было солнечное затмение".

Возникает данное явление из-за того, что Луна закрывает (затмевает) полностью или частично Солнце от наблюдателя на Земле. Солнечное затмение возможно только в новолуния, когда сторона Луны, обращённая к Земле, не освещена, и сама Луна не видна. Затмения возможны только если новолуние происходит вблизи одного из двух лунных узлов (точки пересечения видимых орбит Луны и Солнца), не далее чем примерно в 12 градусах от одного из них. По астрономической классификации, если затмение хотя бы где-то на поверхности Земли может наблюдаться как полное, оно называется полным. Если затмение может наблюдаться только как частное (такое бывает, когда конус тени Луны проходит вблизи земной поверхности, но не касается её), затмение классифицируется как частное. Когда наблюдатель находится в тени от Луны, он наблюдает полное солнечное затмение. Когда он находится в области полутени, он может наблюдать частное солнечное затмение. Помимо полных и частных солнечных затмений, бывают кольцеобразные затмения. Визуально при кольцеобразном затмении Луна проходит по диску Солнца, но оказывается меньше Солнца в диаметре, и не может скрыть его полностью. Данное явление вызвано изменением угловых размеров Луны на небе вследствие эллиптичности её орбиты.

В год на Земле может происходить от 2 до 5 солнечных затмений, из которых не более двух - полные или кольцеобразные. В среднем за сто лет происходит 237 солнечных затмений, из которых 160 - частные, 63 - полные, 14 - кольцеобразные. В определённой точке земной поверхности затмения в большой фазе происходят достаточно редко, ещё реже наблюдаются полные солнечные затмения. Так, на территории Москвы с XI по XVIII век можно было наблюдать 159 солнечных затмений с фазой больше 0,5, из которых всего 3 полных (11.08.1124, 20.03.1140 и 7.06.1415). Ещё одно полное солнечное затмение произошло 19 августа 1887 года. Кольцеобразное затмение можно было наблюдать в Москве 26 апреля 1827 года. Очень сильное затмение с фазой 0,96 произошло 9 июля 1945 года. Следующее полное солнечное затмение ожидается в Москве 16 октября 2126 года.

Полные солнечные затмения позволяют наблюдать корону и ближайшие окрестности Солнца, что в обычных условиях крайне затруднено (хотя с 1996 года астрономы получили возможность постоянно обозревать окрестности нашей звезды благодаря работе спутника SOHO ( англ. Solar and Heliospheric Observatory - солнечная и гелиосферная обсерватория)). Французский учёный Пьер Жансен во время полного солнечного затмения в Индии 18 августа 1868 года впервые исследовал хромосферу Солнца и получил спектр нового химического элемента. Этот элемент назвали в честь Солнца - гелием. В 1882 году, 17 мая, во время солнечного затмения наблюдателями из Египта была замечена комета, пролетающая вблизи Солнца.

Солнце и другие звёзды

Ближайшие к Солнцу звёзды

Ближайшие к Солнцу три звезды находятся на расстоянии примерно 4,3 светового года (около 270 тыс. а. е.). Они составляют звёздную систему Альфа Центавра и движутся по сложным траекториям вокруг друг друга. На текущий момент ближе всех находится Проксима Центавра.

Двойники Солнца

В настоящее время известны несколько "двойников" Солнца, которые являются практически полными аналогами нашей звезды по массе, светимости, температуре (±50 К), металличности (±12 %), возрасту (±1 млрд лет) и т. д., среди которых:

Движение Солнца

Солнце вместе с Солнечной системой совершает сложное движение относительно других тел Вселенной.

Относительно ближайших звёзд оно движется со скоростью около 20 км/с в сторону точки, имеющей экваториальные координаты α = 270°, δ = 30° (в созвездии Геркулеса).

Однако эта скорость намного меньше скорости движения Солнца относительно центра Галактики. Вместе с зоной синхронного вращения (коротации) Галактики, Солнце вращается по эллиптической орбите вокруг её центра, совершая оборот за 225-250 млн лет. При этом линейная скорость составляет 220-240 км/с. Её направление сравнительно медленно, но меняется (на противоположное оно изменится через половину периода - около 125 млн лет). В настоящее время этот вектор направлен в сторону созвездия Лебедя. Помимо движения вокруг центра Галактики, Солнце совершает также колебания относительно плоскости галактики, пересекая её каждые 30-35 миллионов лет (по другим расчётам - каждые 20-25 млн лет) и оказываясь то в северном, то в южном галактическом полушарии. Нахождение в зоне коротации максимизирует интервал между прохождением Солнцем спиральных рукавов.

Также Солнце вместе со всей Галактикой совершает движение относительно центра Местной группы галактик.

В 1969 году была впервые выделена дипольная компонента[95] в реликтовом излучении: температура его оказалась не одинакова по всему небу. В направлении созвездия Льва она была на 0,1 % выше среднего, и на 0,1 % ниже в противоположном[96]. Это следствие эффекта Доплера, возникающего при движении Солнца относительно реликтового фона со скоростью примерно 370 км/с в сторону созвездия Льва. Это движение складывается из движения Солнца относительно центра Галактики, движения Галактики относительно центра масс Местной группы, и собственного движения Местной группы. Скорость последнего, по современным данным, составляет 627±22 км/с и направлена в сторону точки с галактическими координатами , [97][98] (эта точка располагается в созвездии Гидры[99]).

На пути вокруг центра Галактики Солнце движется в настоящее время сквозь область разреженного горячего газа, известную как Местный пузырь и через находящееся в этой области Местное межзвёздное облако, которое выдувается из области звездообразования под названием Ассоциация Скорпиона-Центавра. Солнце движется сквозь область Местного пузыря последние 5 или даже 10 млн лет., оно вошла в Местное межзвёздное облако где-то между 44 и 150 тыс. лет назад и, как ожидается, останется в его пределах ещё в течение 10-12 тыс. лет.

Исследования Солнца

Ранние наблюдения Солнца

С самых ранних времён человечество отмечало важную роль Солнца - яркого диска на небе, несущего свет и тепло.

Во многих доисторических и античных культурах Солнце почиталось как божество. Культ Солнца занимал важное место в религиях цивилизаций Египта, инков, ацтеков. Многие древние памятники связаны с Солнцем: например, мегалиты точно отмечают положение летнего солнцестояния (одни из крупнейших мегалитов такого рода находятся в Набта-Плайя ( Египет) и в Стоунхендже ( Великобритания)), пирамиды в Чичен-Ице ( Мексика) построены таким образом, чтобы тень от Земли скользила по пирамиде в дни весеннего и осеннего равноденствий, и так далее. Древнегреческие астрономы, наблюдая видимое годовое движение Солнца вдоль эклиптики, считали Солнце одной из семи планет (от др.-греч. ἀστὴρ πλανήτης - блуждающая звезда). В некоторых языках Солнцу, наравне с планетами, посвящён день недели.

Развитие современного научного понимания

Одним из первых попытался взглянуть на Солнце с научной точки зрения греческий философ Анаксагор. Он говорил, что Солнце - это не колесница Гелиоса, как учила греческая мифология, а гигантский, "размерами больше, чем Пелопоннес", раскалённый металлический шар. За это еретическое учение он был брошен в тюрьму, приговорён к смерти и освобождён только благодаря вмешательству Перикла.

Идея о том, что Солнце - это центр, вокруг которого обращаются планеты, высказывалась Аристархом Самосским и древнеиндийскими учёными (см. Гелиоцентрическая система мира). Эта теория была возрождена Коперником в XVI веке.

Первым расстояние от Земли до Солнца пытался вычислить Аристарх Самосский, измеряя угол между Солнцем и Луной в фазу первой или последней четверти и определяя из соответствующего прямоугольного треугольника отношение расстояния от Земли до Луны к расстоянию от Земли до Солнца. По Аристарху, расстояние до Солнца в 18 раз больше расстояния до Луны. На самом деле расстояние до Солнца в 394 раза больше расстояния до Луны. А вот расстояние до Луны в античности было определено весьма точно Гиппархом, причём он использовал другой метод, предложенный Аристархом Самосским.

Китайские астрономы в течение столетий, со времён династии Хань, наблюдали солнечные пятна. Впервые пятна были зарисованы в 1128 году в хронике Иоанна Вустерского. С 1610 года начинается эпоха инструментального исследования Солнца. Изобретение телескопа и его специальной разновидности для наблюдения за Солнцем - гелиоскопа - позволило Галилею, Томасу Хэрриоту, Кристофу Шейнеру и другим учёным рассмотреть солнечные пятна. Галилей, по-видимому, первым среди исследователей признал пятна частью солнечной структуры, в отличие от Шейнера, посчитавшего их проходящими перед Солнцем планетами. Это предположение позволило Галилею открыть вращение Солнца и вычислить его период. Приоритету открытия пятен и их природе была посвящена более чем десятилетняя полемика между Галилеем и Шейнером, однако, скорее всего, первое наблюдение и первая публикация не принадлежат ни одному из них.

Первую более или менее приемлемую оценку расстояния от Земли до Солнца способом параллакса получили Джованни Доменико Кассини и Жан Рише. В 1672 году, когда Марс находился в великом противостоянии с Землёй, они измерили положение Марса одновременно в Париже и в Кайенне - административном центре Французской Гвианы. Наблюдавшийся параллакс составил 24″. По результатам этих наблюдений было найдено расстояние от Земли до Марса, которое было затем пересчитано в расстояние от Земли до Солнца - 140 млн км.

В начале XIX века отец Пьетро Анджело Секки ( итал. Pietro Angelo Secchi), главный астроном Ватикана, положил начало такому направлению исследования в астрономической науке, как спектроскопия, разложив солнечный свет на составные цвета. Стало понятно, что таким образом можно изучать состав звёзд, и Фраунгофер обнаружил линии поглощения в спектре Солнца. Благодаря спектроскопии был обнаружен новый элемент в составе Солнца, который назвали гелием в честь древнегреческого бога Солнца Гелиоса.

Долгое время непонятными оставались источники солнечной энергии. В 1848 году Роберт Майер выдвинул метеоритную гипотезу, согласно которой Солнце нагревается благодаря бомбардировке метеоритами. Однако при таком количестве метеоритов сильно нагревалась бы и Земля; кроме того, земные геологические напластования состояли бы в основном из метеоритов; наконец, масса Солнца должна была расти, и это сказалось бы на движении планет. Поэтому во второй половине XIX века многими исследователями наиболее правдоподобной считалась теория, развитая Гельмгольцем ( 1853) и лордом Кельвином, которые предположили, что Солнце нагревается за счёт медленного гравитационного сжатия (" механизм Кельвина - Гельмгольца"). Основанные на этом механизме расчёты оценивали максимальный возраст Солнца в 20 млн лет, а время, через которое Солнце потухнет - не более чем в 15 млн. Однако эта гипотеза противоречила геологическим данным о возрасте горных пород, которые указывали на намного бо́льшие цифры. Так, например, Чарльз Дарвин отметил, что эрозия вендских отложений продолжалась не менее 300 млн лет. Тем не менее, энциклопедия Брокгауза и Ефрона считает гравитационную модель единственно допустимой.

Только в XX веке было найдено правильное решение этой проблемы. Первоначально Резерфорд выдвинул гипотезу, что источником внутренней энергии Солнца является радиоактивный распад. В 1920 году Артур Эддингтон предположил, что давление и температура в недрах Солнца настолько высоки, что там может идти термоядерная реакция, при которой ядра водорода ( протоны) сливаются в ядро гелия-4. Так как масса последнего меньше, чем сумма масс четырёх свободных протонов, то часть массы в этой реакции переходит в энергию фотонов. То, что водород преобладает в составе Солнца, подтвердила в 1925 году Сесилия Пейн. Теория термоядерного синтеза была развита в 1930-х годах астрофизиками Субраманьяном Чандрасе́каром и Хансом Бете. Бете детально рассчитал две главные термоядерные реакции, которые являются источниками энергии Солнца. Наконец, в 1957 году появилась работа Маргарет Бербидж "Синтез элементов в звёздах", в которой было показано, что большинство элементов во Вселенной возникло в результате нуклеосинтеза, идущего в звёздах.

В 1905 году Джордж Эллери Хейл ( англ. George Ellery Hale) в обсерватории Маунт-Вилсон установил первый солнечный телескоп в построенной небольшой обсерватории, и занялся поиском ответа на происхождение пятен на Солнце, открытых Галилеем. Джордж Хейл открыл, что пятна на Солнце вызваны магнитным полем, поскольку оно приводит к снижению температуры поверхности. Именно магнитное поле на поверхности Солнца вызывает солнечные ветры - извержение плазмы солнечной короны на сотни тысяч километров в пространство.

В январе 2020 года телескоп Национального научного фонда США сделал самые точные в истории снимки Солнца. На них хорошо видны "ячейки", по которым движется плазма.

Космические исследования Солнца

Атмосфера Земли препятствует прохождению многих видов электромагнитного излучения из космоса. Кроме того, даже в видимой части спектра, для которой атмосфера довольно прозрачна, изображения космических объектов могут искажаться её колебаниями, поэтому наблюдения этих объектов лучше производить на больших высотах (в высокогорных обсерваториях, с помощью приборов, поднятых в верхние слои атмосферы, и т. п.) или даже из космоса. Верно это и в отношении наблюдений Солнца. Если нужно получить очень чёткое изображение Солнца, исследовать его ультрафиолетовое или рентгеновское излучение, точно измерить солнечную постоянную, то наблюдения и съёмки проводят с аэростатов, ракет, спутников и космических станций.

Фактически первые внеатмосферные наблюдения Солнца были проведены вторым искусственным спутником Земли " Спутник-2" в 1957 году. Наблюдения проводились в нескольких спектральных диапазонах от 1 до 120 Å, выделяемых при помощи органических и металлических фильтров. Обнаружение солнечного ветра опытным путём было осуществлено в 1959 году с помощью ионных ловушек космических аппаратов " Луна-1" и " Луна-2", экспериментами на которых руководил Константин Грингауз.

Другими космическими аппаратами, исследовавшими солнечный ветер, были созданные NASA спутники серии " Пионер" с номерами 5-9, запущенные между 1960 и 1968 годами. Эти спутники обращались вокруг Солнца вблизи орбиты Земли и выполнили детальные измерения параметров солнечного ветра.

В 1970-е годы в рамках совместного проекта США и Германии были запущены спутники " Гелиос-I" и " Гелиос-II" ( англ. ). Они находились на гелиоцентрической орбите, перигелий которой лежал внутри орбиты Меркурия, примерно в 40 млн км от Солнца. Эти аппараты помогли получить новые данные о солнечном ветре.

В 1973 году вступила в строй космическая солнечная обсерватория Apollo Telescope Mount (англ.) на американской космической станции Скайлэб. С помощью этой обсерватории были сделаны первые наблюдения солнечной переходной области и ультрафиолетового излучения солнечной короны в динамическом режиме. С её помощью были также открыты корональные выбросы массы и корональные дыры, которые, как сейчас известно, тесно связаны с солнечным ветром.

В 1980 году НАСА вывело на околоземную орбиту космический зонд Solar Maximum Mission (SolarMax), который был предназначен для наблюдений ультрафиолетового, рентгеновского и гамма-излучения от солнечных вспышек в период высокой солнечной активности. Однако всего через несколько месяцев после запуска из-за неисправности электроники зонд перешёл в пассивный режим.

В 1984 году космическая экспедиция STS-41C на шаттле " Челленджер" устранила неисправность зонда и снова запустила его на орбиту. После этого, до своего входа в атмосферу в июне 1989 года, аппарат получил тысячи снимков солнечной короны. Его измерения помогли также выяснить, что мощность полного излучения Солнца за полтора года наблюдений изменилась только на 0,01 %.

Японский спутник " Yohkoh" , запущенный в 1991 году, проводил наблюдения излучения Солнца в рентгеновском диапазоне. Полученные им данные помогли учёным идентифицировать несколько разных типов солнечных вспышек и показали, что корона даже вдали от областей максимальной активности намного более динамична, чем принято было считать. "Ёко" функционировал в течение полного солнечного цикла и перешёл в пассивный режим во время солнечного затмения 2001 года, когда он потерял свою ориентировку на Солнце. В 2005 году спутник вошёл в атмосферу и был разрушен.

Очень важной для исследований Солнца является программа SOHO ( SOlar and Heliospheric Observatory), организованная совместно Европейским космическим агентством и NASA. Запущенный 2 декабря 1995 года космический аппарат SOHO вместо планируемых двух лет работает уже более десяти лет (по данным на 2009 год). Он оказался настолько полезным, что 11 февраля 2010 года был запущен следующий, аналогичный космический аппарат SDO ( Solar Dynamics Observatory). SOHO находится в точке Лагранжа между Землёй и Солнцем и с момента запуска передаёт на Землю изображения Солнца в различных диапазонах длин волн. Кроме своей основной задачи - исследования Солнца - SOHO исследовал большое количество комет, в основном очень малых, которые испаряются по мере своего приближения к Солнцу.

Все эти спутники наблюдали Солнце из плоскости эклиптики и поэтому могли детально изучить только далёкие от его полюсов области. В 1990 году был запущен космический зонд " Улисс" для изучения полярных областей Солнца. Сначала он совершил гравитационный манёвр возле Юпитера, чтобы выйти из плоскости эклиптики. По счастливому стечению обстоятельств ему также удалось наблюдать столкновение кометы Шумейкеров - Леви 9 с Юпитером в 1994 году. После того как он вышел на запланированную орбиту, он приступил к наблюдению солнечного ветра и напряжённости магнитного поля на высоких гелиоширотах. Выяснилось, что солнечный ветер на этих широтах имеет скорость примерно 750 км/с, что меньше, чем ожидалось, и что на них существуют большие магнитные поля, рассеивающие галактические космические лучи.

Состав солнечной фотосферы хорошо изучен с помощью спектроскопических методов, однако данных о соотношении элементов в глубинных слоях Солнца гораздо меньше. Для того, чтобы получить прямые данные о составе Солнца, был запущен космический зонд Genesis. Он вернулся на Землю в 2004 году, однако был повреждён при приземлении из-за неисправности одного из датчиков ускорения и не раскрывшегося вследствие этого парашюта. Несмотря на сильные повреждения, возвращаемый модуль доставил на Землю несколько пригодных для изучения образцов солнечного ветра.

22 сентября 2006 года на орбиту Земли была выведена солнечная обсерватория Hinode (Solar-B). Обсерватория создана в японском институте ISAS, где разрабатывалась обсерватория Yohkoh (Solar-A) и оснащена тремя инструментами: SOT - солнечный оптический телескоп, XRT - рентгеновский телескоп и EIS - изображающий спектрометр ультрафиолетового диапазона. Основной задачей Hinode является исследование активных процессов в солнечной короне и установление их связи со структурой и динамикой магнитного поля Солнца.

В октябре 2006 года была запущена солнечная обсерватория STEREO. Она состоит из двух идентичных космических аппаратов на таких орбитах, что один из них постоянно отстаёт от Земли, а другой её обгоняет. Это позволяет получать стереоизображения Солнца и таких солнечных явлений, как корональные выбросы массы.

В январе 2009 года состоялся запуск российского спутника " Коронас-Фотон" с комплексом космических телескопов " Тесис". В состав обсерватории входит несколько телескопов и спектрогелиографов крайнего ультрафиолетового диапазона, а также коронограф широкого поля зрения, работающий в линии ионизованного гелия HeII 304 A. Целью миссии "Тесис" является исследование наиболее динамичных солнечных процессов (вспышек и корональных выбросов массы), а также круглосуточный мониторинг солнечной активности с целью раннего прогнозирования геомагнитных возмущений.

11 февраля 2010 года США вывели на геостационарную орбиту новую солнечную обсерваторию SDO (Solar Dynamic Observatory).

Наблюдения за Солнцем и опасность для зрения

Для эффективного наблюдения Солнца существуют специальные, так называемые солнечные телескопы, которые установлены во многих обсерваториях мира. Наблюдения Солнца имеют ту особенность, что яркость Солнца велика, а следовательно, светосила солнечных телескопов может быть небольшой. Гораздо важнее получить как можно больший масштаб изображения, и для достижения этой цели солнечные телескопы имеют очень большие фокусные расстояния (метры и десятки метров). Вращать такую конструкцию нелегко, однако этого и не требуется. Положение Солнца на небе ограничивается сравнительно узким поясом, его максимальная ширина - 46 градусов. Поэтому солнечный свет с помощью зеркал направляют в стационарно установленный телескоп, а затем проецируют на экран или рассматривают с помощью затемнённых фильтров.

Солнце - далеко не самая мощная звезда из всех существующих, но оно находится относительно близко к Земле и поэтому для нас светит очень ярко - в 400 000 раз ярче полной Луны. Из-за этого смотреть на дневное Солнце невооружённым глазом крайне опасно, а смотреть в бинокль или телескоп без специального светофильтра категорически нельзя - это может нанести необратимый вред зрению (ожог сетчатки и роговой оболочки, разрушение палочки, колбочки, и привести к световой слепоте). Наблюдения Солнца невооружённым глазом без урона зрению возможны лишь на восходе или закате (тогда блеск Солнца ослабевает в несколько тысяч раз), или днём с применением светофильтров. При любительских наблюдениях в бинокль или телескоп также следует использовать затемняющий светофильтр, помещённый перед объективом. Однако лучше пользоваться другим способом - проецировать солнечное изображение через телескоп на белый экран. Даже с маленьким любительским телескопом можно таким образом изучать солнечные пятна, а в хорошую погоду увидеть грануляцию и факелы на поверхности Солнца. Однако в этом случае существует риск повреждения самого телескопа, поэтому перед использованием этого способа следует прочитать инструкцию к телескопу. В частности, при данном методе наблюдения Солнца подвержены риску повреждения телескопы-рефлекторы и катадиоптрические телескопы. Кроме того, для любого телескопа ни в коем случае нельзя смотреть через него напрямую на Солнце без специального светофильтра, а при проецировании изображения на экран не рекомендуется держать его долго, без перерывов, направленным на Солнце.

Теоретические проблемы

Проблема солнечных нейтрино

Ядерные реакции, происходящие в ядре Солнца, приводят к образованию большого количества электронных нейтрино. При этом измерения потока нейтрино на Земле, которые постоянно производятся с конца 1960-х годов, показали, что количество регистрируемых солнечных электронных нейтрино приблизительно в два-три раза меньше, чем предсказывает стандартная солнечная модель, описывающая процессы в Солнце. Это рассогласование между экспериментом и теорией получило название "проблема солнечных нейтрино" и более 30 лет было одной из загадок солнечной физики. Положение осложняется тем, что нейтрино крайне слабо взаимодействует с веществом, и создание нейтринного детектора, который способен достаточно точно измерить поток нейтрино даже такой мощности, как исходящий от Солнца - технически сложная и дорогостоящая задача (см. Нейтринная астрономия).

Предлагалось два главных пути решения проблемы солнечных нейтрино. Во-первых, можно было модифицировать модель Солнца таким образом, чтобы уменьшить предполагаемую термоядерную активность (а, значит, и температуру) в его ядре и, следовательно, поток излучаемых Солнцем нейтрино. Во-вторых, можно было предположить, что часть электронных нейтрино, излучаемых ядром Солнца, при движении к Земле превращается в нерегистрируемые обычными детекторами нейтрино других поколений (мюонные и тау-нейтрино). Сегодня понятно, что правильным, скорее всего, является второй путь.

Для того чтобы имел место переход одного сорта нейтрино в другой - то есть происходили так называемые нейтринные осцилляции - нейтрино должно иметь отличную от нуля массу. В настоящее время установлено, что это действительно так. В 2001 году в нейтринной обсерватории в Садбери были непосредственно зарегистрированы солнечные нейтрино всех трёх сортов, и было показано, что их полный поток согласуется со стандартной солнечной моделью. При этом только около трети долетающих до Земли нейтрино оказывается электронными. Это количество согласуется с теорией, которая предсказывает переход электронных нейтрино в нейтрино другого поколения как в вакууме (собственно " нейтринные осцилляции"), так и в солнечном веществе (" эффект Михеева - Смирнова - Вольфенштейна "). Таким образом, в настоящее время проблема солнечных нейтрино, по-видимому, решена.

Проблема нагрева короны

Над видимой поверхностью Солнца ( фотосферой), имеющей температуру около 6000 К, находится солнечная корона с температурой более 1 000 000 К. Можно показать, что прямого потока тепла из фотосферы недостаточно для того, чтобы привести к такой высокой температуре короны.

Предполагается, что энергия для нагрева короны поставляется турбулентными движениями подфотосферной конвективной зоны. При этом для переноса энергии в корону предложено два механизма. Во-первых, это волновое нагревание - звук и магнитогидродинамические волны, генерируемые в турбулентной конвективной зоне, распространяются в корону и там рассеиваются, при этом их энергия переходит в тепловую энергию корональной плазмы. Альтернативный механизм - магнитное нагревание, при котором магнитная энергия, непрерывно генерируемая фотосферными движениями, высвобождается путём пересоединения магнитного поля в форме больших солнечных вспышек или же большого количества мелких вспышек.

В настоящий момент неясно, какой тип волн обеспечивает эффективный механизм нагрева короны. Можно показать, что все волны, кроме магнитогидродинамических альвеновских, рассеиваются или отражаются до того, как достигнут короны, диссипация же альвеновских волн в короне затруднена. Поэтому современные исследователи сконцентрировали основное внимание на механизм нагревания с помощью солнечных вспышек. Один из возможных кандидатов в источники нагрева короны - непрерывно происходящие мелкомасштабные вспышки, хотя окончательная ясность в этом вопросе ещё не достигнута.

Солнце в мировой культуре

Как и многие другие природные явления, на протяжении всей истории человеческой цивилизации во многих культурах Солнце было объектом поклонения. Культ Солнца существовал в Древнем Египте, где солнечным божеством являлся Ра. У греков богом Солнца был Гелиос, который, по преданию, ежедневно проезжал по небу на своей колеснице. В древнерусском языческом пантеоне было два солнечных божества - Хорс (собственно олицетворённое солнце) и Даждьбог. Кроме того, годовой празднично-ритуальный цикл славян, как и других народов, был тесно связан с годовым солнечным циклом, и ключевые его моменты ( солнцестояния) олицетворялись такими персонажами, как Коляда ( Овсень) и Купала.

У большинства народов солнечное божество было мужского пола (например, в английском языке применительно к Солнцу используется личное местоимение "he" - "он"), но в скандинавской мифологии Солнце (Суль) - женское божество.

В Восточной Азии, в частности, во Вьетнаме Солнце обозначается символом 日 (китайский пиньинь rì), хотя есть также и другой символ - 太阳 (тай ян). В этих коренных вьетнамских словах, слова nhật и thái dương указывают на то, что в Восточной Азии Луна и Солнце считались двумя противоположностями - инь и ян. Как вьетнамцы, так и китайцы в древности считали их двумя первичными природными силами, причём Луна считалась связанной с инь, а Солнце - с ян.

В оккультизме

В каббале Солнце соотносится со сфирой Тиферет (См. также Халдейский ряд). В астрологии соотносится с духом, сознанием, а также жизненными силами организма[неавторитетный источник? ]. В астрологии каждому человеку приписывается знак зодиака по условному положению Солнца среди зодиакальных созвездий в день рождения.

Во многих индоевропейских языках Солнце обозначается словом, имеющим корень sol. Так, слово sol означает "Солнце" на латыни и в современных португальском, испанском, исландском, датском, норвежском, шведском, каталанском и галисийском языках. В английском языке слово Sol также иногда (преимущественно в научном контексте) используется для обозначения Солнца, однако главным значением этого слова является имя римского бога. В персидском языке sol означает "солнечный год". От этого же корня происходят древнерусское слово сълньце, современное русское солнце, а также соответствующие слова во многих других славянских языках.

В честь Солнца названа валюта государства Перу ( новый соль), ранее называвшаяся инти (так назывался бог солнца у инков, занимавший ключевое место в их астрономии и мифологии), что в переводе с языка кечуа означает солнце.

Городские легенды о Солнце

В 2002 и последующих годах в СМИ появилось сообщение, что через 6 лет Солнце взорвётся (то есть превратится в сверхновую звезду). Источником информации назывался "голландский астрофизик доктор Пирс ван дер Меер (Piers van der Meer), эксперт Европейского космического агентства". В действительности в ЕКА нет сотрудника с таким именем. Более того, астрофизика с таким именем вообще не существует. Водородного топлива Солнцу хватит на несколько миллиардов лет. По истечении этого времени Солнце разогреется до высоких температур (хотя и не сразу - этот процесс займёт десятки или сотни миллионов лет), но не станет сверхновой звездой. Солнце в принципе не может превратиться в сверхновую звезду из-за недостаточной массы.

Исходное сообщение опубликовано в "Weekly World News" - газете, известной своей склонностью к публикации сомнительной информации.

Примечания

1. ↑ (Дата обращения: 14 октября 2011)

2. ↑ Sun: Facts & figures. Solar System Exploration. NASA. Дата обращения: 14 мая 2009. Архивировано 10 августа 2011 года. (Дата обращения: 14 октября 2011)

3. ↑ The Sun's Vital Statistics. Stanford Solar Center. Дата обращения: 29 июля 2008. Архивировано 14 октября 2012 года.

4. Basu S., Antia H. M. Helioseismology and Solar Abundances (англ.) // Physics Reports . - 2008. - Vol. 457, iss. 5-6. - P. 217-283. - doi:10.1016/j.physrep.2007.12.002. - arXiv:0711.4590. Архивировано 27 января 2008 года.

5. ↑ Manuel O. K., Golden H. Solar Abundances of the Elements (англ.) // Meteoritics. - 1983. - Vol. 18, iss. 3. - P. 209-222. - doi:10.1111/j.1945-5100.1983.tb00822.x. Архивная копия от 1 марта 2005 на Wayback Machine.

6. 2014 Astronomical Constants ↑ http://asa.usno.navy.mil/static/files/2014/Astronomical_Constants_2014.pdf Архивная копия от 10 ноября 2013 на Wayback Machine

7. ↑ Kerr F. J., Lynden-Bell D. Review of galactic constants (англ.) // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. - Oxford University Press, 1986. - Vol. 221. - P. 1023-1038.

8. ↑ Falk, S. W.; Lattmer, J. M., Margolis, S. H. Are supernovae sources of presolar grains? (англ.) // Nature. - 1977. - Vol. 270. - P. 700-701.

9. ↑ Barsh G. S., 2003, What Controls Variation in Human Skin Color?, PLoS Biology, v. 1, p. 19.

10. ↑ Перигелий и афелий. Астронет. Астронет. Дата обращения: 5 июля 2009.

11. ↑ Магнитные бури: природа и влияние на человека. Справка, РИА Новости (30 октября 2009). Дата обращения 7 июня 2012.

12. Sun: In Depth (англ.) (недоступная ссылка). Solar Systen Exploration. NASA. Дата обращения: 18 сентября 2016. Архивировано 18 сентября 2016 года.

13. ↑ Goldsmith, D.; Owen, T. The search for life in the universe. - University Science Books, 2001. - С. 96. - ISBN 9781891389160.

14. Sackmann, I.-J.; Boothroyd, A. I.; Kraemer, K. E. Our Sun. III. Present and Future (англ.) // The Astrophysical Journal : journal. - IOP Publishing, 1993. - Vol. 418. - P. 457-468.

15. ↑

16. Schröder, K.-P.; Smith, R.C. Distant future of the Sun and Earth revisited Palmer, J.. Hope dims that Earth will survive Sun's death, New Scientist. Архивировано 17 марта 2008 года. Дата обращения 24 марта 2008. (англ.) // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society : journal. - Oxford University Press, 2008. - Vol. 386, no. 1. - P. 155. - doi:10.1111/j.1365-2966.2008.13022.x. - arXiv:0801.4031.Bibcode: 2008MNRAS.386..155S. - See also

17. ↑ Carrington, D.. Date set for desert Earth, BBC News (21 февраля 2000). Дата обращения 31 марта 2007.

18. ↑

19. ↑ K. P. Schroder, Robert Connon Smith. Distant future of the Sun and Earth revisited (англ.) // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society : journal. - Oxford University Press, 2008. - Vol. 386. - P. 155-163. - doi:10.1111/j.1365-2966.2008.13022.x. - arXiv:Bibcode: 2008MNRAS.386..155S. - 0801.4031.

20. ↑ Guillemot, H.; Greffoz, V. (Mars 2002). Ce que sera la fin du monde (фр.). Science et Vie № 1014.

21. ↑ Minard, Anne. Sun Stealing Earth's Atmosphere, National Geographic News (29 мая 2009). Дата обращения 30 августа 2009.

22. Г. Александровский. Солнце. О будущем нашего Солнца. Астрогалактика (2001). Дата обращения: 7 февраля 2013.

23. García, R.; et al. Tracking solar gravity modes: the dynamics of the solar core (англ.) // Science : journal. - 2007. - Vol. 316, no. 5831. - P. 1591-1593. - doi:10.1126/science.1140598. - PMID 17478682.Bibcode: 2007Sci...316.1591G. -

24. ↑ Basu ; Chaplin, William J.; Elsworth, Yvonne; New, Roger; Serenelli, Aldo M. et al. Fresh insights on the structure of the solar core (англ.) // The Astrophysical Journal : journal. - IOP Publishing, 2009. - Vol. 699, no. 699. - P. 1403. - doi:10.1088/0004-637X/699/2/1403. - Bibcode: 2009ApJ...699.1403B.

25. ↑ Bonanno, A.; Schlattl, H.; Patern, L. (2002). The age of the Sun and the relativistic corrections in the EOS (PDF). Astronomy and Astrophysics 390: 1115-1118.

26. ↑ Broggini, Carlo. Nuclear Processes at Solar Energy // Physics in Collision. - 2003. - 26 июня. - С. 21. - Bibcode: 2003phco.conf...21B. - arXiv:astro-ph/0308537.

27. ↑ Table of temperatures, power densities, luminosities by radius in the Sun Архивировано 29 ноября 2001 года.. Fusedweb.llnl.gov (1998-11-09). Retrieved on 2011-08-30.

28. ↑ The 8-minute travel time to Earth by sunlight hides a thousand-year journey that actually began in the core (англ.) (недоступная ссылка). NASA. Дата обращения: 14 мая 2009. Архивировано 22 января 2012 года.

29. ↑

30. ↑ Соболев В. В. Курс теоретической астрофизики. - 3-е изд. - М.: Наука, 1985. - С. 170-172. - 504 с.

31. ↑ Mullan, D. J. Solar Physics: From the Deep Interior to the Hot Corona // From the Sun to the Great Attractor / Page, D., Hirsch, J. G.. - Springer, 2000. - С. 22. - ISBN 9783540410645.

32. ↑ Carroll and Ostlie. Modern Astrophysics. - Addison-Wesley, 1996.

33. Abhyankar, K. D. A Survey of the Solar Atmospheric Models // Bull. Astr. Soc. India. - 1977. - Т. 5. - С. 40-44. - Bibcode: 1977BASI....5...40A.

34. § 1, Two Dynamical Models for Solar Spicules, Paul Lorrain and Serge Koutchmy, ↑ Solar Physics 165, № 1 (April 1996), p. 115-137, doi:10.1007/BF00149093, Bibcode: 1996SoPh..165..115L.

35. Erdèlyi, R.; Ballai, I. Heating of the solar and stellar coronae: a review (англ.) // Astron. Nachr. : journal. - 2007. - Vol. 328, no. 8. - P. 726-733. - doi:10.1002/asna.200710803. - Bibcode: 2007AN....328..726E.

36. ↑ Russell, C. T. Solar wind and interplanetary magnetic filed: A tutorial // Space Weather (Geophysical Monograph) / Song, Paul; Singer, Howard J. and Siscoe, George L.. - American Geophysical Union, 2001. - С. 73-88. - ISBN 978-0875909844.

37. Солнечная корона // Физическая энциклопедия / Гл. ред. А. М. Прохоров. - М.: Большая Российская энциклопедия, 1994. - Т. 4. Пойнтинга - Робертсона - Стримеры. - С. 579-580. - 704 с. - ISBN 5852700878.

38. ↑ Feldman, U.; Landi, E.; Schwadron, N. A. On the sources of fast and slow solar wind (англ.) // Journal of Geophysical Research : journal. - 2005. - Vol. 110, no. A7. - P. A07109.1-A07109.12. - doi:10.1029/2004JA010918. - Bibcode: 2005JGRA..11007109F.

39. Kallenrode, May-Britt. Space Physics: An Introduction to Plasmas and (англ.). - Springer, 2004. - ISBN 3540206175.

40. ↑ Suess, Steve Overview and Current Knowledge of the Solar Wind and the Corona (недоступная ссылка). The Solar Probe. NASA/Marshall Space Flight Center (3 июня 1999). Дата обращения: 7 мая 2008. Архивировано 10 июня 2008 года.

41. ↑ Carroll, Bradley W.; Ostlie, Dale A. An Introduction to Modern Astrophysics. - revised 2nd. - Benjamin Cummings , 1995. - С. 409. - ISBN 0201547309.

42. ↑ Luna 1. NASA National Space Science Data Center. Дата обращения: 4 августа 2007. Архивировано 22 августа 2011 года.

43. ↑ Ю. И. Логачев. II. Лунная программа // 40 лет космической эры в НИИЯФ МГУ. - М., 2001.

44. ↑ M. Neugebauer and C. W. Snyder. Solar Plasma Experiment (англ.) // Science. - 1962. - Vol. 138. - P. 1095-1097.

45. ↑ Rashba, T. I.; Semikoz, V. B.; Valle, J. W. F. Radiative zone solar magnetic fields and g modes (англ.) // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society : journal. - Oxford University Press, 2006. - Vol. 370. - P. 845-850.

46. ↑ Бернштейн П. От Солнца до Земли // Квант. - М.: Наука, 1984. - № 6. - С. 12-18. - ISSN 0130-2221. Архивировано 15 марта 2012 года.

47. ↑ Statistics of BY Draconis variables (недоступная ссылка)

48. ↑

49. ↑ Newman, L. A.; Walker, M. T.; Brown, R. L.; Cronin, T. W.; Robinson, P. R. Melanopsin forms a functional short-wavelength photopigment (англ.) // Biochemistry : journal. - 2003. - November (vol. 42, no. 44). - P. 12734-12738. - doi:10.1021/bi035418z. - PMID 14596587.

50. ↑ The Tundra Biome. The World's Biomes. Дата обращения: 6 ноября 2011. Архивировано 22 января 2012 года.

51. ↑ Smith, A. L. Oxford dictionary of biochemistry and molecular biology (англ.). - Oxford [Oxfordshire]: Oxford University Press, 1997. - P. 508. - ISBN 0-19-854768-4.

52. ↑ Douglas A. E., Raven J. A. Genomes at the interface between bacteria and organelles (англ.) // Philosophical transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological sciences : journal. - 2003. - January (vol. 358, no. 1429). - P. 5-17; discussion 517-8. - ISSN 0962-8436. - doi:10.1098/rstb.2002.1188. - PMID 12594915.

53. ↑ Курт В. Г. Прозрачность земной атмосферы // Физика космоса : маленькая энциклопедия / Гл. ред. Р. А. Сюняев. - Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Советская энциклопедия, 1986. - С. 505-507. - 783 с. - 70 000 экз.

54. ↑ Kevin E. Trenberth, John T. Fasullo, and Jeffrey Kiehl, March 2009: Earth's global energy budget. Архивная копия от 25 марта 2012 на Wayback Machine. - Bulletin of the American Meteorological Society, 90, 311-323.

55. ↑ Физическая энциклопедия. В 5 томах. - М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.

56. Центральное сечение земного шара (↑ S = πS = 4πR ²), откуда средний тепловой поток на единицу поверхности Земли в 4 раза меньше солнечной постоянной: 341 Вт/м² ≈ 1367/4.R ²), на которое приходится тепловой поток от Солнца, в 4 раза меньше площади поверхности (

57. ↑ Schwenn R. Space Weather: The Solar Perspective (англ.) // Solar Physics . - 2010.

58. ↑ History of Vitamin D. Архивная копия от 28 ноября 2011 на Wayback Machine University of California, Riverside, Vitamin D Workshop.

59. ↑ И. К. Ларин. Химия озонового слоя и жизнь на Земле // Химия и жизнь - XXI век. - 2000. - № 7. - С. 10-15. Архивировано 11 мая 2010 года.

60. ↑ Herodotus. Book VII. - С. 37.

61. ↑ Annales Sancti Maximini Trevirensis. MGH, SS. Bd. IV. Hannover. 1841.

62. ↑ Fred Espenak. CENTRAL SOLAR ECLIPSES: 1991-2050. Дата обращения: 15 января 2012. Архивировано 27 мая 2010 года. На анимационной схеме видно, что полные затмения могут быть видны только на части поверхности Земли.

63. ↑

64. ↑ Littmann, Mark; Fred Espenak, Ken Willcox. Totality: Eclipses of the Sun (англ.). - Oxford University Press, 2008. - P. 18-19. - ISBN 0199532095.

65. Пять солнечных затмений наблюдалось в 1935 году. ↑ National Aeronautics and Space Administration. Five Millennium Catalog of Solar Eclipses // NASA Eclipse Web Site. - 2009.

66. ↑ Meeus J. Mathematical astronomy morsels. - Wilmann-Bell, Inc, 1997. - ISBN 0943396.

67. ↑ Святский Д. О. Астрономия Древней Руси / Автор предисловия, комментариев, дополнений - М. Л. Городецкий. - М.: Русская панорама, 2007.

68. ↑ Kochhar, R. K. French astronomers in India during the 17th - 19th centuries (англ.) // Journal of the British Astronomical Association . - British Astronomical Association , 1991. - Vol. 101, no. 2. - P. 95-100.

69. ↑ Marsden, Brian G. The sungrazing comet group (англ.) // The Astronomical Journal : journal. - IOP Publishing, 1967. - Vol. 72, no. 9. - P. 1170-1183. - doi:10.1086/110396. - Bibcode: 1967AJ.....72.1170M.

70. ↑ D. R. Soderblom; J. R. King. Solar-Type Stars: Basic Information on Their Classification and Characterization (англ.) // Solar Analogs: Characteristics and Optimum Candidates : journal. - 1998.

71. ↑ Sundin, M. The galactic habitable zone in barred galaxies (англ.) // International Journal of Astrobiology : journal. - 2006. - Vol. 5, no. 4. - P. 325. - doi:10.1017/S1473550406003065. - Bibcode: 2006IJAsB...5..325S.

72. ↑ Чернин А. Д., Звёзды и физика, М.: Наука, 1984, с. 152-153

73. Название связано с тем, что ↑ температура излучения, как функция точки на небесной сфере, раскладывается в ряд по сферическим функциям. Дипольная компонента соответствует .

74. ↑ Wright E. L. History of the CMB Dipole Anisotropy

75. ↑ Kogut, A.; et al. Dipole Anisotropy in the COBE Differential Microwave Radiometers First-Year Sky Maps (англ.) // The Astrophysical Journal : journal. - IOP Publishing, 1993. - Vol. 419. - P. 1-6. - doi:10.1086/173453.

76. Трифонов Е.Д. Как измерили Солнечную систему // Природа. - Наука, 2008. - № 7. - С. 18-24.

77. ↑ Sir William Thomson. On the Age of the Sun's Heat // Macmillan's Magazine. - 1862. - Т. 5. - С. 288-293.

78. ↑ Darden, Lindley. The Nature of Scientific Inquiry. Macmillan's Magazine (1998). Дата обращения: 3 января 2008. Архивировано 10 августа 2011 года.

79. ↑ Bethe, H. On the Formation of Deuterons by Proton Combination (англ.) // Physical Review : journal. - 1938. - Vol. 54. - P. 862-862.

80. ↑ Bethe, H. Energy Production in Stars (англ.) // Physical Review : journal. - 1939. - Vol. 55. - P. 434-456.

81. ↑ E. Margaret Burbidge; G. R. Burbidge; William A. Fowler; F. Hoyle. Synthesis of the Elements in Stars (англ.) // Reviews of Modern Physics : journal. - 1957. - Vol. 29, no. 4. - P. 547-650.

82. ↑ Inouye Solar Telescope: First Light (англ.). NSO - National Solar Observatory. Дата обращения: 2 февраля 2020.

83. ↑ Alexander Piel. The Solar Wind // Introduction to Plasma Physics. - Springer, 2010. - P. 7. - 420 p. - ISBN 9783642104909.

84. ↑ Завидонов И. В. Как американцы искали ветра в поле, а нашли радиационный пояс и как русские искали радиационный пояс, а нашли солнечный ветер, или физические эксперименты на первых искусственных спутниках Земли и открытие её радиационных поясов // Историко-астрономические исследования. - М.: Наука, 2002. - Вып. XXVII. - С. 201-222. (недоступная ссылка)

85. ↑ Алексей Левин. Ветреное светило таит немало загадок. Архивная копия от 5 февраля 2008 на Wayback Machine.

86. ↑ Result of Re-entry of the Solar X-ray Observatory Yohkoh (SOLAR-A) to the Earth's Atmosphere Архивная копия от 10 августа 2013 на Wayback Machine.

87. ↑ "Самый передовой солнечный зонд" запустили в США. Аргументы и факты (12 февраля 2010). Дата обращения: 24 апреля 2010.

88. ↑ Primary Mission Results (недоступная ссылка). Ulysses. NASA JPL. Дата обращения: 18 мая 2012. Архивировано 10 августа 2011 года.

89. ↑ White, T. J.; Mainster, M. A.; Wilson, P. W.; Tips, J. H. Chorioretinal temperature increases from solar observation (англ.) // Bulletin of Mathematical Biophysics : journal. - 1971. - Vol. 33, no. 1. - P. 1-17. - doi:10.1007/BF02476660.

90. ↑ Tso, M. O. M.; La Piana, F. G. The Human Fovea After Sungazing // Transactions of the American Academy of Ophthalmology and Otolaryngology. - 1975. - Т. 79, № 6. - С. OP788-95. - PMID 1209815.

91. ↑ Erika Rix, Kim Hay, Sally Russell, Richard Handy. Chapter 4. Solar Projection // Solar Sketching: A Comprehensive Guide to Drawing the Sun. - Springer. - С. 119-120.

92. ↑ Haxton, W. C. The Solar Neutrino Problem (англ.) // Annual Review of Astronomy and Astrophysics : journal. - 1995. - Vol. 33. - P. 459-504.

93. ↑ Schlattl, Helmut. Three-flavor oscillation solutions for the solar neutrino problem (англ.) // Physical Review D : journal. - 2001. - Vol. 64, no. 1.

94. ↑ Alfvén H. Magneto-hydrodynamic waves, and the heating of the solar corona. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. v. 107, p. 211 (1947).

95. ↑ Re (Ra). Ancient Egypt: The Mythology. Дата обращения: 28 августа 2010. Архивировано 22 января 2012 года.

96. Мифы народов мира. М., 1991-92. В 2 т. Т. 1. С. 271. ↑ Любкер Ф. Реальный словарь классических древностей. М., 2001. В 3 т. Т. 2. С. 99. Псевдо-Аполлодор. Мифологическая библиотека I 2, 2 далее

97. ↑ Osgood, Charles E. From Yang and Yin to and or but. - Language 49.2 (1973): 380-412.

98. ↑ Регарди И. Глава третья. Сефирот // Гранатовый сад. - М.: Энигма, 2005. - 304 с. - ISBN 5-94698-044-0.

99. William Little (ed.) ↑ Oxford Universal Dictionary, 1955.

Литература

Солнце / Перевод с английского Н. Я. Бугославской; под редакцией Е. Я. Перепёлкина. - Москва-Ленинград: ОНТИ, 1936. - 462 с.

Солнечная система. В 2 томах / Под ред. Дж. Койпера; пер. с англ.; редактор тома В. А. Крат. - М.: Издательство иностранной литературы, 1957. - Т. 1 : Солнце. - 609 с.

Колтун М. М. Солнце и человечество. - М.: Детская литература, 1981. - 127 с. - 100 000 экз.

Степанян Н. Н. Наблюдаем Солнце. - М.: Наука, 1992. - 128 с. - ISBN 5-02-014358-8.

Michael Stix. The Sun. An Introduction. - 2nd Edition. - Springer, 2002. - ISBN 3-540-42886-0.

Cohen, Richard. Chasing the Sun: the Epic Story of the Star that Gives us Life (англ.). - Simon & Schuster, 2010. - ISBN 978-1-4000-6875-3.

Солнце / Э. Е. Дубов // Большая Советская Энциклопедия / гл. ред. А. М. Прохоров. - 3-е изд. - М. : Советская Энциклопедия, 1976. - Т. 24, кн. I : Собаки - Струна. - С. 150-154. - 631 000 экз.

Кочаров Г. Е. // Физическая энциклопедия : [в 5 т.] / Гл. ред. А. М. Прохоров. - М.: Большая российская энциклопедия, 1994. - Т. 4: Пойнтинга - Робертсона - Стримеры. - С. 589-598. - 704 с. - 40 000 экз. - ISBN 5-85270-087-8.

Шкловский И. С. §9. Проблемы нейтринного излучения Солнца // Звезды: их рождение, жизнь и смерть. - 3-е изд. - М.: Наука, 1984. - С. 110-117. - 100 000 экз.

# data[].attributes.attachment_link.title
Солнце - Википедия

# data[].attributes.attachment_link.description
Солнце Среднее расстояние от Земли 1,496⋅10 11 м [1] (8,31 световых минут) 1 а. е. Видимая звёздная величина (V) −26,74 m [1] Абсолютная звёздная величина 4,83 m [1] Расстояние от центра Галактики ~2,5⋅10 20 м (26 000 св. лет) Расстояние от плоскости Галактики ~4,6⋅10 17 м (48 св.

# data[].attributes.attachment_link.readable_text
Солнце

Среднее расстояние
от Земли

1,496⋅10 ¹¹ м[1] (8,31 световых минут)
1 а. е.

Видимая звёздная величина (V)

−26,74 m[1]

Абсолютная звёздная величина

4,83 m[1]

Расстояние
от центра Галактики

~2,5⋅10 ²⁰ м
(26 000 св. лет)

Расстояние
от плоскости Галактики

~4,6⋅10 ¹⁷ м
(48 св. лет)

Скорость

~2,2⋅10 ⁵ м/с[2]
(на орбите вокруг центра Галактики)
19,4 км/с[1]
(относительно соседних звёзд)

Средний диаметр

1,392⋅10 ⁹ м
(109 диаметров Земли)[1]

Экваториальный радиус

6,9551⋅10 ⁸ м[3]

Длина окружности экватора

4,37001⋅10 ⁹ м[3]

Полярное сжатие

9⋅10 −6

Площадь поверхности

6,07877⋅10 ¹⁸ м²
(11 918 площадей Земли)[3]

Объём

1,40927⋅10 ²⁷ м³
(1 301 019 объёмов Земли)[3]

Масса

1,9885⋅10 ³⁰ кг
(332 940 масс Земли)[1]

Ускорение свободного падения на экваторе

274,0 м/с²[1][3] (27,96 g[3])

Вторая космическая скорость
(для поверхности)

617,7 км/с
(55,2 земных)[3]

Температура
короны

~1 500 000 К

Температура
ядра

~15 700 000 К

Светимость

3,828⋅10 ²⁶ Вт[1]
(~3,75⋅10²⁸ Лм)

Наклон оси

7,25°[1][3]
(относительно плоскости эклиптики)
67,23°
(относительно плоскости Галактики)

Прямое восхождение
северного полюса

286,13°[5]
(19 ч 4 мин 30 с)

Склонение
северного полюса

+63,87°[5]

Сидерический период вращения внешних видимых слоёв
(на широте 16°)

25,38 дней[1]
(25 дней 9 ч 7 мин 13 с)[5]

(на экваторе)

25,05 дней[1]

(у полюсов)

34,3 дней[1]

Скорость вращения внешних видимых слоёв
(на экваторе)

7284 км/ч

Со́лнце ( астр. ☉) - одна из звёзд нашей Галактики ( Млечный Путь) и единственная звезда Солнечной системы. Вокруг Солнца обращаются другие объекты этой системы: планеты и их спутники, карликовые планеты и их спутники, астероиды, метеороиды, кометы и космическая пыль.

По спектральной классификации Солнце относится к типу G2V ( жёлтый карлик). Средняя плотность Солнца составляет 1,4 г/см³ (в 1,4 раза больше, чем у воды). Эффективная температура поверхности Солнца - 5780 кельвин. Поэтому Солнце светит почти белым светом, но прямой свет Солнца у поверхности нашей планеты приобретает некоторый жёлтый оттенок из-за более сильного рассеяния и поглощения коротковолновой части спектра атмосферой Земли (при ясном небе, вместе с голубым рассеянным светом от неба, солнечный свет вновь даёт белое освещение).

Солнечное излучение поддерживает жизнь на Земле (свет необходим для начальных стадий фотосинтеза), определяет климат. Светимость Солнца (суммарное количество энергии, выделяемое Солнцем за одну секунду) .

Солнце состоит из водорода (массовое содержание водорода ), гелия (массовое содержание ) и других элементов с меньшей концентрацией (ниже все элементы тяжелее гелия в этом контексте называются металлами, как принято в астрофизике); их общее массовое содержание . Наиболее распространёнными элементами тяжелее водорода и гелия, в порядке убывания содержания, являются кислород, углерод, неон, азот, железо, магний, кремний, сера, аргон, алюминий, никель, натрий и кальций. На 1 млн атомов водорода приходится 98 000 атомов гелия, 851 атом кислорода, 398 атомов углерода, 123 атома неона, 100 атомов азота, 47 атомов железа, 38 атомов магния, 35 атомов кремния, 16 атомов серы, 4 атома аргона, 3 атома алюминия, по 2 атома никеля, натрия и кальция, а также малое количество прочих элементов.

Солнечный спектр содержит линии ионизированных и нейтральных металлов, а также водорода и гелия. В нашей Галактике ( Млечный Путь) насчитывается от 200 до 400 миллиардов звёзд. При этом 85 % звёзд нашей галактики - это звёзды, менее яркие, чем Солнце (в большинстве своём красные карлики). Как и все звёзды главной последовательности, Солнце вырабатывает энергию путём термоядерного синтеза гелия из водорода. В случае Солнца более 99 % энергии выделяется через протон-протонный цикл, тогда как для более массивных звёзд главной последовательности преимущественным путём синтеза гелия является CNO-цикл.

Солнце - ближайшая к Земле звезда. Средняя удалённость Солнца от Земли - 149,6 млн 26 000 1400 земных км - приблизительно равна астрономической единице, а видимый угловой диаметр при наблюдении с Земли, как и у Луны, - чуть больше полуградуса (31-32 минуты). Солнце находится на расстоянии около световых лет от центра Млечного Пути и вращается вокруг него на ящичной орбите, делая один оборот за 225-250 миллионов лет. Орбитальная скорость Солнца равна 217 км/с - таким образом, световой год оно проходит примерно за астрономическую единицу - за 8 земных суток. лет, а одну

В настоящее время Солнце находится во внутреннем крае рукава Ориона нашей Галактики, между рукавом Персея и рукавом Стрельца, и движется через Местное межзвёздное облако - область повышенной плотности, расположенную в имеющем меньшую плотность Местном пузыре - зоне рассеянного высокотемпературного межзвёздного газа. Из звёзд, принадлежащих 50 самым близким звёздным системам в пределах 17 световых лет, известным в настоящее время, Солнце является четвёртой по яркости звездой (его абсолютная звёздная величина +4,83 m).

Общие сведения

Солнце принадлежит к первому типу звёздного населения. Одна из распространённых теорий возникновения Солнечной системы предполагает, что её формирование было вызвано взрывами одной или нескольких сверхновых звёзд. Это предположение основано, в частности, на том, что в веществе Солнечной системы содержится аномально большая доля золота и урана, которые могли бы быть результатом эндотермических реакций, вызванных этим взрывом, или ядерного превращения элементов путём поглощения нейтронов веществом массивной звезды второго поколения.

Излучение Солнца - основной источник энергии на Земле. Его мощность характеризуется солнечной постоянной - мощностью излучения, проходящего через площадку единичной площади, перпендикулярную солнечным лучам и расположенную на расстоянии одной астрономической единицы от Солнца (то есть на орбите Земли) вне земной атмосферы. Эта постоянная равна приблизительно 1,37 кВт/м².

Проходя сквозь атмосферу Земли, солнечное излучение теряет в энергии примерно 370 Вт/м², и до земной поверхности доходит только 1000 Вт/м² (при ясной погоде и когда Солнце находится в зените). Эта энергия может использоваться в различных естественных и искусственных процессах. Так, растения, используя её посредством фотосинтеза, синтезируют органические соединения с выделением кислорода. Прямое нагревание солнечными лучами или преобразование энергии с помощью фотоэлементов может быть использовано для производства электроэнергии ( солнечными электростанциями) или выполнения другой полезной работы. Путём фотосинтеза была в далёком прошлом получена и энергия, запасённая в нефти и других видах ископаемого топлива.

Ультрафиолетовое излучение Солнца имеет антисептические свойства, позволяющие использовать его для дезинфекции воды и различных предметов. Оно также вызывает загар и имеет другие биологические эффекты, например стимулирует производство в организме витамина D. Воздействие ультрафиолетовой части солнечного спектра сильно ослабляется озоновым слоем в земной атмосфере, поэтому интенсивность ультрафиолетового излучения на поверхности Земли сильно меняется с широтой. Угол, под которым Солнце стоит над горизонтом в полдень, влияет на многие типы биологической адаптации, например от него зависит цвет кожи человека в различных регионах земного шара.

Наблюдаемый с Земли путь Солнца по небесной сфере изменяется в течение года. Путь, описываемый в течение года той точкой, которую занимает Солнце на небе в определённое заданное время, называется аналеммой и имеет форму цифры 8, вытянутой вдоль оси север - юг. Самая заметная вариация в видимом положении Солнца на небе - его колебание вдоль направления север - юг с амплитудой 47° (вызванное наклоном плоскости эклиптики к плоскости небесного экватора, равным 23,5°). Существует также другая компонента этой вариации, направленная вдоль оси восток - запад и вызванная увеличением скорости орбитального движения Земли при её приближении к перигелию и уменьшением - при приближении к афелию. Первое из этих движений (север - юг) является причиной смены времён года.

Земля проходит через точку афелия в начале июля и удаляется от Солнца на расстояние 152 млн км, а через точку перигелия - в начале января и приближается к Солнцу на расстояние 147 млн км. Видимый диаметр Солнца между этими двумя датами меняется на 3 %. Поскольку разница в расстоянии составляет примерно 5 млн км, то в афелии Земля получает примерно на 7 % меньше тепла. Таким образом, зимы в северном полушарии немного теплее, чем в южном, а лето немного прохладнее.

Солнце - магнитоактивная звезда. Она обладает сильным магнитным полем, напряжённость которого меняется со временем и которое меняет направление приблизительно каждые 11 лет, во время солнечного максимума. Вариации магнитного поля Солнца вызывают разнообразные эффекты, совокупность которых называется солнечной активностью и включает в себя такие явления, как солнечные пятна, солнечные вспышки, вариации солнечного ветра и т. д., а на Земле вызывает полярные сияния в высоких и средних широтах и геомагнитные бури, которые негативно сказываются на работе средств связи, средств передачи электроэнергии, а также негативно воздействует на живые организмы (вызывают головную боль и плохое самочувствие у людей, чувствительных к магнитным бурям). Предполагается, что солнечная активность играла большую роль в формировании и развитии Солнечной системы. Она также оказывает влияние на структуру земной атмосферы.

Жизненный цикл

Солнце является молодой звездой третьего поколения ( популяции I) с высоким содержанием металлов, то есть оно образовалось из останков звёзд первого и второго поколений (соответственно популяций III и II).

Текущий возраст Солнца (точнее время его существования на главной последовательности), оценённый с помощью компьютерных моделей звёздной эволюции, равен приблизительно 4,5 миллиарда лет.

Считается, что Солнце сформировалось примерно 4,5 миллиарда лет назад, когда быстрое сжатие под действием сил гравитации облака молекулярного водорода (также, возможно, облака из смеси молекулярного водорода и атомов других химических элементов) привело к образованию в нашей области Галактики звезды первого типа звёздного населения типа

Звезда такой массы, как Солнце, должна существовать на главной последовательности в общей сложности примерно 10 млрд лет. Таким образом, сейчас Солнце находится примерно в середине своего жизненного цикла. На современном этапе в солнечном ядре идут термоядерные реакции превращения водорода в гелий. Каждую секунду в ядре Солнца около 4 миллионов тонн вещества превращается в лучистую энергию, в результате чего генерируется солнечное излучение и поток солнечных нейтрино.

По мере того, как Солнце постепенно расходует запасы своего водородного горючего, оно становится всё горячее, а его светимость медленно, но неуклонно увеличивается. К возрасту 5,6 млрд лет, через 1,1 млрд лет от настоящего времени, наше дневное светило будет ярче на 11 %, чем сейчас.

Уже в этот период, ещё до стадии красного гиганта, возможно исчезновение или кардинальное изменение жизни на Земле из-за повышения температуры поверхности планеты, вызванного увеличением яркости Солнца и парникового эффекта, индуцированного парами воды. К этому моменту Солнце достигнет максимальной поверхностной температуры (5800 К) за всё своё время эволюции в прошлом и будущем вплоть до фазы белого карлика; на следующих стадиях температура фотосферы будет меньше. Несмотря на прекращение жизни в её современном понимании, жизнь на планете может остаться в глубинах морей и океанов.

К возрасту 8 млрд лет (через 3,5 млрд лет от настоящего времени) яркость Солнца возрастёт на 40 %. К тому времени условия на Земле, возможно, будут подобны нынешним условиям на Венере: вода с поверхности планеты исчезнет полностью и улетучится в космос. Скорее всего, это приведёт к окончательному уничтожению всех наземных форм жизни. По мере того как водородное топливо в солнечном ядре будет выгорать, его внешняя оболочка будет расширяться, а ядро - сжиматься и нагреваться.

Когда Солнце достигнет возраста 10,9 млрд лет (6,4 млрд лет от настоящего времени), водород в ядре кончится, а образовавшийся из него гелий, ещё неспособный в этих условиях к термоядерному горению, станет сжиматься и уплотняться ввиду прекращения ранее поддерживавшего его "на весу" потока энергии из центра. Горение водорода будет продолжаться в тонком внешнем слое ядра. На этой стадии радиус Солнца достигнет 1,59 , а светимость будет в 2,21 раза больше современной. В течение следующих 0,7 млрд лет Солнце будет относительно быстро расширяться (до 2,3 ), сохраняя почти постоянную светимость, а его температура упадёт с 5500 K до 4900 K. В конце этой фазы, достигнув возраста 11,6 млрд лет (через 7 млрд лет от настоящего времени) Солнце станет субгигантом.

Приблизительно через 7,6-7,8 миллиарда лет, к возрасту 12,2 млрд лет, ядро Солнца разогреется настолько, что запустит процесс горения водорода в окружающей его оболочке. Это повлечёт за собой бурное расширение внешних оболочек светила, таким образом Солнце покинет главную последовательность, на которой оно находилось почти с момента своего рождения, и станет красным гигантом, перейдя на вершину ветви красных гигантов диаграммы Герцшпрунга - Рассела. В этой фазе радиус Солнца увеличится в 256 раз по сравнению с современным. Расширение звезды приведёт к сильному увеличению её светимости (в 2700 раз) и охлаждению поверхности до 2650 К. По-видимому, расширяющиеся внешние слои Солнца в это время достигнут современной орбиты Земли. При этом исследования показывают, что ещё до этого момента из-за усиления солнечного ветра вследствие многократного увеличения площади поверхности Солнце потеряет более 28 % своей массы, и это приведёт к тому, что Земля перейдёт на более далёкую от Солнца орбиту, избежав, таким образом, поглощения внешними слоями солнечной плазмы. Хотя исследования 2008 года показывают, что Земля, скорее всего, будет поглощена Солнцем вследствие замедления вращения Солнца и последующих приливных взаимодействий с его внешней оболочкой, которые приведут к приближению орбиты Земли обратно к Солнцу. Даже если Земля избежит поглощения Солнцем, вся вода на ней перейдёт в газообразное состояние, а её атмосфера будет сорвана сильнейшим солнечным ветром.

Данная фаза существования Солнца продлится около 10 миллионов лет. Когда температура в ядре достигнет 100 млн К, произойдёт гелиевая вспышка, и начнётся термоядерная реакция синтеза углерода и кислорода из гелия. Солнце, получившее новый источник энергии, уменьшится в размере до 9,5 . Спустя 100-110 млн лет, когда запасы гелия иссякнут, повторится бурное расширение внешних оболочек звезды, и она снова станет красным гигантом. Этот период существования Солнца будет сопровождаться мощными вспышками, временами его светимость будет превышать современный уровень в 5200 раз. Это будет происходить от того, что в термоядерную реакцию будут вступать ранее не затронутые остатки гелия. В таком состоянии Солнце просуществует около 20 млн лет.

Масса Солнца недостаточна для того, чтобы его эволюция завершилась взрывом сверхновой. После того как Солнце пройдёт фазу красного гиганта, термические пульсации приведут к тому, что его внешняя оболочка будет сорвана, и из неё образуется планетарная туманность. В центре этой туманности останется сформированный из ядра Солнца белый карлик, очень горячий и плотный объект, по размерам сопоставимый с планетой Земля. Изначально этот белый карлик будет иметь температуру поверхности 120 000 К и светимость 3500 солнечных, но в течение многих миллионов и миллиардов лет будет остывать и угасать. Данный жизненный цикл считается типичным для звёзд малой и средней массы.

Внутреннее строение Солнца

Солнечное ядро

Центральная часть Солнца с радиусом примерно 150-175 тыс. км (то есть 20-25 % от радиуса Солнца), в которой идут термоядерные реакции, называется солнечным ядром. Плотность вещества в ядре составляет примерно 150 000 кг/м³ (в 150 раз выше плотности воды и в ~6,6 раз выше плотности самого плотного металла на Земле - осмия), а температура в центре ядра - более 14 млн К. Анализ данных, проведённый миссией SOHO, показал, что в ядре скорость вращения Солнца вокруг своей оси значительно выше, чем на поверхности. В ядре осуществляется протон-протонная термоядерная реакция, в результате которой из четырёх протонов образуется гелий-4. При этом каждую секунду в излучение превращаются 4,26 млн тонн вещества, однако эта величина ничтожна по сравнению с массой Солнца - 2⋅10 ²⁷ тонн. Мощность, выделяемая различными зонами ядра, зависит от их расстояния до центра Солнца. В самом центре она достигает, согласно теоретическим оценкам, 276,5 Вт/м³. Таким образом, на объём человека (0,05 м³) приходится выделение тепла 285 Ккал/день (1192 кДж/день), что на порядок меньше удельного тепловыделения живого бодрствующего человека. Удельное же тепловыделение всего объёма Солнца ещё на два порядка меньше. Благодаря столь скромному удельному энерговыделению запасов "топлива" (водорода) хватает на несколько миллиардов лет поддержания термоядерной реакции.

Ядро - единственное место на Солнце, в котором энергия и тепло получается от термоядерной реакции, остальная часть звезды нагрета этой энергией. Вся энергия ядра последовательно проходит сквозь слои, вплоть до фотосферы, с которой излучается в виде солнечного света и кинетической энергии.

Зона лучистого переноса

Над ядром, на расстояниях примерно от 0,2-0,25 до 0,7 радиуса Солнца от его центра, находится зона лучистого переноса. В этой зоне перенос энергии происходит главным образом с помощью излучения и поглощения фотонов. При этом направление каждого конкретного фотона, излучённого слоем плазмы, никак не зависит от того, какие фотоны плазмой поглощались, поэтому он может как проникнуть в следующий слой плазмы в лучистой зоне, так и переместиться назад, в нижние слои. Из-за этого промежуток времени, за который многократно переизлучённый фотон (изначально возникший в ядре) достигает конвективной зоны, согласно современным моделям Солнца, может лежать в пределах от 10 тысяч до 170 тысяч лет (иногда встречающаяся цифра в миллионы лет считается завышенной).

Перепад температур в данной зоне составляет от 2 млн К на поверхности до 7 млн К в глубине. При этом в данной зоне отсутствуют макроскопические конвекционные движения, что говорит о том, что адиабатический градиент температуры в ней больше, чем градиент лучевого равновесия. Для сравнения, в красных карликах давление не может препятствовать перемешиванию вещества и зона конвекции начинается сразу от ядра. Плотность вещества в данной зоне колеблется от 0,2 (на поверхности) до 20 (в глубине) г/см³.

Конвективная зона Солнца

Ближе к поверхности Солнца температуры и плотности вещества уже недостаточно для полного переноса энергии путём переизлучения. Возникает вихревое перемешивание плазмы, и перенос энергии к поверхности (фотосфере) совершается преимущественно движениями самого вещества. С одной стороны, вещество фотосферы, охлаждаясь на поверхности, погружается вглубь конвективной зоны. С другой стороны, вещество в нижней части получает излучение из зоны лучевого переноса и поднимается наверх, причём оба процесса идут со значительной скоростью. Такой способ передачи энергии называется конвекцией, а подповерхностный слой Солнца толщиной примерно 200 000 км, где она происходит, - конвективной зоной. По мере приближения к поверхности температура падает в среднем до 5800 К, а плотность газа до менее 1/1000 плотности земного воздуха.

По современным данным, роль конвективной зоны в физике солнечных процессов исключительно велика, так как именно в ней зарождаются разнообразные движения солнечного вещества. Термики в конвективной зоне вызывают на поверхности гранулы (которые по сути являются вершинами термиков) и супергрануляцию. Скорость потоков составляет в среднем 1-2 км/с, а максимальные её значения достигают 6 км/с. Время жизни гранулы составляет 10-15 минут, что сопоставимо по времени с периодом, за который газ может однократно обойти вокруг гранулы. Следовательно, термики в конвективной зоне находятся в условиях, резко отличных от условий, способствующих возникновению ячеек Бенара. Также движения в этой зоне вызывают эффект магнитного динамо и, соответственно, порождают магнитное поле, имеющее сложную структуру.

Атмосфера Солнца

Фотосфера (слой, излучающий свет) образует видимую поверхность Солнца. Её толщина соответствует оптической толщине приблизительно в 2/3 единиц. В абсолютных величинах фотосфера достигает толщины, по разным оценкам, от 100 до 400 км. Из фотосферы исходит основная часть оптического (видимого) излучения Солнца, излучение же из более глубоких слоёв до нас уже не доходит. Температура по мере приближения к внешнему краю фотосферы уменьшается с 6600 К до 4400 К. Эффективная температура фотосферы в целом составляет 5772 К. Она может быть рассчитана по закону Стефана - Больцмана, согласно которому мощность излучения абсолютно чёрного тела прямо пропорциональна четвёртой степени температуры тела. Водород при таких условиях сохраняется почти полностью в нейтральном состоянии. Фотосфера образует видимую поверхность Солнца, по которой определяются размеры Солнца, расстояние от Солнца и т. д. Так как газ в фотосфере является относительно разреженным, то скорость его вращения много меньше скорости вращения твёрдых тел. При этом газ в экваториальной и полярных областях, движется неравномерно - на экваторе он делает оборот за 24 дня, на полюсах - за 30 дней.

Хромосфера

Хромосфера (от др.-греч. - цвет, - шар, сфера) - внешняя оболочка Солнца толщиной около 2000 км, окружающая фотосферу. Происхождение названия этой части солнечной атмосферы связано с её красноватым цветом, вызванным тем, что в видимом спектре хромосферы доминирует красная H-альфа линия излучения водорода из серии Бальмера. Верхняя граница хромосферы не имеет выраженной гладкой поверхности, из неё постоянно происходят горячие выбросы, называемые спикулами. Число спикул, наблюдаемых одновременно, составляет в среднем 60-70 тыс. Из-за этого в конце XIX века итальянский астроном Секки, наблюдая хромосферу в телескоп, сравнил её с горящими прериями. Температура хромосферы увеличивается с высотой от 4000 до 20 000 К (область температур больше 10 000 К относительно невелика).

Плотность хромосферы невелика, поэтому яркость недостаточна для наблюдения в обычных условиях. Но при полном солнечном затмении, когда Луна закрывает яркую фотосферу, расположенная над ней хромосфера становится видимой и светится красным цветом. Её можно также наблюдать в любое время с помощью специальных узкополосных оптических фильтров. Кроме уже упомянутой линии H-альфа с длиной волны 656,3 нм, фильтр также может быть настроен на линии Ca II K (393,4 нм) и Ca II H (396,8 нм).

Основные хромосферные структуры, которые видны в этих линиях:

хромосферная сетка, покрывающая всю поверхность Солнца и состоящая из линий, окружающих ячейки супергрануляции размером до 30 тыс. км в поперечнике;

флоккулы - светлые облакоподобные образования, чаще всего приуроченные к районам с сильными магнитными полями - активным областям, часто окружают солнечные пятна;

волокна и волоконца (фибриллы) - тёмные линии различной ширины и протяжённости, как и флоккулы, часто встречаются в активных областях.

Корона - последняя внешняя оболочка Солнца. Корона в основном состоит из протуберанцев и энергетических извержений, исходящих и извергающихся на несколько сотен тысяч и даже более миллиона километров в пространство, образуя солнечный ветер. Средняя корональная температура составляет от 1 до 2 млн К, а максимальная, в отдельных участках, - от 8 до 20 млн К. Несмотря на такую высокую температуру, она видна невооружённым глазом только во время полного солнечного затмения, так как плотность вещества в короне мала, а потому невелика и её яркость. Необычайно интенсивный нагрев этого слоя вызван, по-видимому, эффектом магнитного пересоединения и воздействием ударных волн (см. Проблема нагрева короны). Форма короны меняется в зависимости от фазы цикла солнечной активности: в периоды максимальной активности она имеет округлую форму, а в минимуме - вытянута вдоль солнечного экватора. Поскольку температура короны очень велика, она интенсивно излучает в ультрафиолетовом и рентгеновском диапазонах. Эти излучения не проходят сквозь земную атмосферу, но в последнее время появилась возможность изучать их с помощью космических аппаратов. Излучение в разных областях короны происходит неравномерно. Существуют горячие активные и спокойные области, а также корональные дыры с относительно невысокой температурой в 600 000 К, из которых в пространство выходят магнитные силовые линии. Такая ("открытая") магнитная конфигурация позволяет частицам беспрепятственно покидать Солнце, поэтому солнечный ветер испускается в основном из корональных дыр.

Видимый спектр солнечной короны состоит из трёх различных составляющих, названных L, K и F компонентами (или, соответственно, L-корона, K-корона и F-корона; ещё одно название L-компоненты - E-корона. K-компонента - непрерывный спектр короны. На его фоне до высоты 9-10′ от видимого края Солнца видна эмиссионная L-компонента. Начиная с высоты около 3′ ( угловой диаметр Солнца - около 30′) и выше виден фраунгоферов спектр, такой же как и спектр фотосферы. Он составляет F-компоненту солнечной короны. На высоте 20′ F-компонента доминирует в спектре короны. Высота 9-10′ принимается за границу, отделяющую внутреннюю корону от внешней. Излучение Солнца с длиной волны менее 20 нм, полностью исходит из короны. Это означает, что, например, на распространённых снимках Солнца на длинах волн 17,1 нм (171 Å), 19,3 нм (193 Å), 19,5 нм (195 Å), видна исключительно солнечная корона с её элементами, а хромосфера и фотосфера - не видны. Две корональные дыры, почти всегда существующие у северного и южного полюсов Солнца, а также другие, временно появляющиеся на его видимой поверхности, практически совсем не испускают рентгеновское излучение.

Солнечный ветер

Из внешней части 1,4-1,6⋅10 солнечной короны истекает солнечный ветер - поток ионизированных частиц (в основном протонов, электронов и α-частиц), распространяющийся с постепенным уменьшением своей плотности, до границ гелиосферы. Солнечный ветер разделяют на два компонента - медленный солнечный ветер и быстрый солнечный ветер. Медленный солнечный ветер имеет скорость около 400 км/с и температуру ⁶ К и по составу близко соответствует короне. Быстрый солнечный ветер имеет скорость около 750 км/с, температуру 8⋅10 ⁵ К, и по составу похож на вещество фотосферы. Медленный солнечный ветер вдвое более плотный и менее постоянный, чем быстрый. Медленный солнечный ветер имеет более сложную структуру с регионами турбулентности.

В среднем Солнце излучает с ветром около 1,3⋅10 ³⁶ частиц в секунду. Следовательно, полная потеря массы Солнцем (на данный вид излучения) составляет за год 2-3⋅10 −14 солнечных масс. Потеря за 150 млн лет эквивалентна земной массе.. Многие природные явления на Земле связаны с возмущениями в солнечном ветре, в том числе геомагнитные бури и полярные сияния.

Первые прямые измерения характеристик солнечного ветра были проведены в январе 1959 года советской станцией " Луна-1". Наблюдения проводились с помощью сцинтилляционного счётчика и газового ионизационного детектора. Три года спустя такие же измерения были проведены американскими учёными с помощью станции " Маринер-2". В конце 1990-х годов с помощью Ультрафиолетового коронального спектрометра ( англ. Ultraviolet Coronal Spectrometer (UVCS)) на борту спутника SOHO были проведены наблюдения областей возникновения быстрого солнечного ветра на солнечных полюсах.

Магнитные поля Солнца

Происхождение и виды солнечных магнитных полей

Так как солнечная плазма имеет достаточно высокую электропроводность, в ней могут возникать электрические токи и, как следствие, магнитные поля. Непосредственно наблюдаемые в солнечной фотосфере магнитные поля принято разделять на два типа, в соответствии с их масштабом.

Крупномасштабное ( общее или глобальное) магнитное поле с характерными размерами, сравнимыми с размерами Солнца, имеет среднюю напряжённость на уровне фотосферы порядка нескольких гаусс. В минимуме цикла солнечной активности оно имеет приблизительно дипольную структуру, при этом напряжённость поля на полюсах Солнца максимальна. Затем, по мере приближения к максимуму цикла солнечной активности, напряжённости поля на полюсах постепенно уменьшаются и через один-два года после максимума цикла становятся равными нулю (так называемая "переполюсовка солнечного магнитного поля"). На этой фазе общее магнитное поле Солнца не исчезает полностью, но его структура носит не дипольный, а квадрупольный характер. После этого напряжённость солнечного диполя снова возрастает, но при этом он имеет уже другую полярность. Таким образом, полный цикл изменения общего магнитного поля Солнца, с учётом перемены знака, равен удвоенной продолжительности 11-летнего цикла солнечной активности - примерно 22 года ("закон Хейла").

Средне- и мелкомасштабные ( локальные) поля Солнца отличаются значительно бо́льшими напряжённостями полей и меньшей регулярностью. Самые мощные магнитные поля (до нескольких тысяч гаусс) наблюдаются в группах солнечных пятен в максимуме солнечного цикла. При этом типична ситуация, когда магнитное поле пятен в западной ("головной") части данной группы, в том числе самого крупного пятна (т. н. "лидера группы") совпадает с полярностью общего магнитного поля на соответствующем полюсе Солнца ("p-полярностью"), а в восточной ("хвостовой") части - противоположна ему ("f-полярность"). Таким образом, магнитные поля пятен имеют, как правило, биполярную или мультиполярную структуру. В фотосфере также наблюдаются униполярные области магнитного поля, которые, в отличие от групп солнечных пятен, располагаются ближе к полюсам и имеют значительно меньшую напряжённость магнитного поля (несколько гаусс), но большую площадь и продолжительность жизни (до нескольких оборотов Солнца).

Согласно современным представлениям, разделяемым большей частью исследователей, магнитное поле Солнца генерируется в нижней части конвективной зоны с помощью механизма гидромагнитного конвективного динамо, а затем всплывает в фотосферу под воздействием магнитной плавучести. Этим же механизмом объясняется 22-летняя цикличность солнечного магнитного поля.

Существуют также некоторые указания на наличие первичного (то есть возникшего вместе с Солнцем) или, по крайней мере, очень долгоживущего магнитного поля ниже дна конвективной зоны - в лучистой зоне и ядре Солнца.

Солнечная активность и солнечный цикл

Комплекс явлений, вызванных генерацией сильных магнитных полей на Солнце, называют солнечной активностью. Эти поля проявляются в фотосфере как солнечные пятна и вызывают такие явления, как солнечные вспышки, генерацию потоков ускоренных частиц, изменения в уровнях электромагнитного излучения Солнца в различных диапазонах, корональные выбросы массы, возмущения солнечного ветра, вариации потоков галактических космических лучей ( Форбуш-эффект) и т. д.

С солнечной активностью связаны также вариации геомагнитной активности (в том числе и магнитные бури), которые являются следствием достигающих Земли возмущений межпланетной среды, вызванных, в свою очередь, активными явлениями на Солнце.

Одним из наиболее распространённых показателей уровня солнечной активности является число Вольфа, связанное с количеством солнечных пятен на видимой полусфере Солнца. Общий уровень солнечной активности меняется с характерным периодом, примерно равным 11 годам (так называемый "цикл солнечной активности" или "одиннадцатилетний цикл"). Этот период выдерживается неточно и в XX веке был ближе к 10 годам, а за последние 300 лет варьировался примерно от 7 до 17 лет. Циклам солнечной активности принято приписывать последовательные номера, начиная от условно выбранного первого цикла, максимум которого был в 1761 году. В 2000 году наблюдался максимум 23-го цикла солнечной активности.

Существуют также вариации солнечной активности большей длительности. Так, во второй половине XVII века солнечная активность и, в частности, её одиннадцатилетний цикл были сильно ослаблены ( минимум Маундера). В эту же эпоху в Европе отмечалось снижение среднегодовых температур (т. н. Малый ледниковый период), что, возможно, вызвано воздействием солнечной активности на климат Земли. Существует также точка зрения, что глобальное потепление до некоторой степени вызвано повышением глобального уровня солнечной активности во второй половине XX века. Тем не менее, механизмы такого воздействия пока ещё недостаточно ясны.

Самая большая группа солнечных пятен за всю историю наблюдений возникла в апреле 1947 года в южном полушарии Солнца. Её максимальная длина составляла 300 000 км, максимальная ширина - 145 000 км, а максимальная площадь превышала 6000 миллионных долей площади полусферы (мдп) Солнца, что примерно в 36 раз больше площади поверхности Земли. Группа была легко видна невооружённым глазом в предзакатные часы. Согласно каталогу Пулковской обсерватории, эта группа (№ 87 за 1947 год) проходила по видимой с Земли полусфере Солнца с 31 марта по 14 апреля 1947 года, максимальная её площадь составила 6761 мдп, а максимальная площадь наибольшего пятна в группе - 5055 мдп; количество пятен в группе достигало 172.

Солнце как переменная звезда

Так как магнитная активность Солнца подвержена периодическим изменениям, а вместе с этим изменяется и его светимость (или Солнечная цикличность), его можно рассматривать как переменную звезду. В годы максимума активности Солнце ярче, чем в годы минимума. Амплитуда изменений солнечной постоянной достигает 0,1 % (в абсолютных значениях это 1 Вт/м², тогда как среднее значение солнечной постоянной - 1361,5 Вт/м²).

Также некоторые исследователи относят Солнце к классу низкоактивных переменных звёзд типа BY Дракона. Поверхность таких звёзд покрыта пятнами (до 30 % от общей площади), и за счёт вращения звёзд наблюдаются изменения их блеска. У Солнца такая переменность очень слабая.

Планетная система

Вокруг Солнца обращается большое количество небесных тел меньшего размера, а именно:

Самые далёкие из этих тел удалены на расстояния порядка 100 а. е. от Солнца. В состав Солнечной системы включают также гипотетическое облако Оорта, которое должно быть расположено ещё в примерно 1000 раз дальше. Все объекты Солнечной системы образовались в то же время, что и Солнце, из того же газопылевого облака.

Солнце и Земля

Спектральный диапазон электромагнитного излучения Солнца очень широк - от радиоволн до рентгеновских лучей - однако максимум его интенсивности приходится на видимый свет (жёлто-зелёную часть спектра).

Для людей, животных и растений солнечный свет является очень важным. У значительной их части свет вызывает изменение циркадного ритма. Так, на человека, по некоторым исследованиям, оказывает влияние свет интенсивности более 1000 люкс, причём его цвет имеет значение. В тех областях Земли, которые в среднем за год получают мало солнечного света, например, тундре, устанавливается низкая температура (до −35 °C зимой), короткий сезон роста растений, малое биоразнообразие и низкорослая растительность.

В зелёных листьях растений содержится зелёный пигмент хлорофилл. Этот пигмент служит улавливателем световой энергии в процессе фотосинтеза - сложного цикла реакций синтеза органических веществ из углекислого газа и воды с использованием энергии света. Одним из продуктов фотосинтеза является кислород. Таким образом, фотосинтез обеспечивает возможность существования жизни на Земле. Животные существуют за счёт поедания растений, которые накапливают энергию Солнца в виде энергии химических соединений, и дыхания выделяемым ими кислородом.

Земная поверхность и нижние слои 1,74⋅10 воздуха - тропосфера, где образуются облака и возникают другие метеорологические явления, непосредственно получают энергию от Солнца. Основной приток энергии в систему атмосфера - Земля обеспечивается излучением Солнца в спектральном диапазоне от 0,1 до 4 мкм. При этом в диапазоне от 0,3 мкм до 1,5-2 мкм атмосфера Земли прозрачна для солнечного излучения почти полностью. В ультрафиолетовой области спектра (для волн короче 0,3 мкм) излучение поглощается в основном слоем озона, расположенного на высотах 20-60 км. Рентгеновское и гамма-излучение до поверхности Земли практически не доходят. Плотность мощности излучения Солнца на расстоянии 1 астрономической единицы вне атмосферы Земли равна около 1367 Вт/м² ( солнечная постоянная). По данным за 2000-2004 годы, усреднённый по времени и по поверхности Земли, этот поток составляет 341 Вт/м² или светимость Солнца примерно в 2,21⋅10 ¹⁷ Вт в расчёте на полную поверхность Земли (полная ⁹ раза больше).

Помимо этого, в атмосферу Земли проникает поток ионизированных частиц (в основном гелиево-водородной плазмы), истекающий из солнечной короны со скоростью 300-1200 км/с в окружающее космическое пространство ( солнечный ветер). Во многих районах близ полюсов планеты это приводит к полярным сияниям ("северным сияниям"). Также с солнечным ветром связано множество других природных явлений, в частности, магнитные бури. Магнитные бури, в свою очередь, могут воздействовать на земные организмы. Раздел биофизики, изучающий подобные влияния, называется гелиобиологией.

Также важным для живых организмов является излучение Солнца в ультрафиолетовом диапазоне. Так, под действием ультрафиолета образуется жизненно необходимый витамин D. При его недостатке возникает серьёзное заболевание - рахит. Из-за недостатка ультрафиолетовых лучей может нарушиться нормальное поступление кальция, вследствие чего усиливается хрупкость мелких кровеносных сосудов, увеличивается проницаемость тканей. Однако длительное действие ультрафиолета способствует развитию меланомы, различных видов рака кожи, ускоряет старение и появление морщин. От избыточного излучения Землю предохраняет озоновый слой, без которого, как считается, жизнь не смогла бы вообще выбраться из океанов.

Солнечные затмения

Солнечные затмения упоминаются уже в античных источниках. Однако наибольшее число датированных описаний содержится в западно-европейских средневековых хрониках и анналах. Например, солнечное затмение упоминает Максимин Трирский, который записал, что в "538 г. 16 февраля, с первого до третьего часа было солнечное затмение".

Возникает данное явление из-за того, что Луна закрывает (затмевает) полностью или частично Солнце от наблюдателя на Земле. Солнечное затмение возможно только в новолуния, когда сторона Луны, обращённая к Земле, не освещена, и сама Луна не видна. Затмения возможны только если новолуние происходит вблизи одного из двух лунных узлов (точки пересечения видимых орбит Луны и Солнца), не далее чем примерно в 12 градусах от одного из них. По астрономической классификации, если затмение хотя бы где-то на поверхности Земли может наблюдаться как полное, оно называется полным. Если затмение может наблюдаться только как частное (такое бывает, когда конус тени Луны проходит вблизи земной поверхности, но не касается её), затмение классифицируется как частное. Когда наблюдатель находится в тени от Луны, он наблюдает полное солнечное затмение. Когда он находится в области полутени, он может наблюдать частное солнечное затмение. Помимо полных и частных солнечных затмений, бывают кольцеобразные затмения. Визуально при кольцеобразном затмении Луна проходит по диску Солнца, но оказывается меньше Солнца в диаметре, и не может скрыть его полностью. Данное явление вызвано изменением угловых размеров Луны на небе вследствие эллиптичности её орбиты.

В год на Земле может происходить от 2 до 5 солнечных затмений, из которых не более двух - полные или кольцеобразные. В среднем за сто лет происходит 237 солнечных затмений, из которых 160 - частные, 63 - полные, 14 - кольцеобразные. В определённой точке земной поверхности затмения в большой фазе происходят достаточно редко, ещё реже наблюдаются полные солнечные затмения. Так, на территории Москвы с XI по XVIII век можно было наблюдать 159 солнечных затмений с фазой больше 0,5, из которых всего 3 полных (11.08.1124, 20.03.1140 и 7.06.1415). Ещё одно полное солнечное затмение произошло 19 августа 1887 года. Кольцеобразное затмение можно было наблюдать в Москве 26 апреля 1827 года. Очень сильное затмение с фазой 0,96 произошло 9 июля 1945 года. Следующее полное солнечное затмение ожидается в Москве 16 октября 2126 года.

Полные солнечные затмения позволяют наблюдать корону и ближайшие окрестности Солнца, что в обычных условиях крайне затруднено (хотя с 1996 года астрономы получили возможность постоянно обозревать окрестности нашей звезды благодаря работе спутника SOHO ( англ. Solar and Heliospheric Observatory - солнечная и гелиосферная обсерватория)). Французский учёный Пьер Жансен во время полного солнечного затмения в Индии 18 августа 1868 года впервые исследовал хромосферу Солнца и получил спектр нового химического элемента. Этот элемент назвали в честь Солнца - гелием. В 1882 году, 17 мая, во время солнечного затмения наблюдателями из Египта была замечена комета, пролетающая вблизи Солнца.

Солнце и другие звёзды

Ближайшие к Солнцу звёзды

Ближайшие к Солнцу три звезды находятся на расстоянии примерно 4,3 светового года (около 270 тыс. а. е.). Они составляют звёздную систему Альфа Центавра и движутся по сложным траекториям вокруг друг друга. На текущий момент ближе всех находится Проксима Центавра.

Двойники Солнца

В настоящее время известны несколько "двойников" Солнца, которые являются практически полными аналогами нашей звезды по массе, светимости, температуре (±50 К), металличности (±12 %), возрасту (±1 млрд лет) и т. д., среди которых:

Движение Солнца

Солнце вместе с Солнечной системой совершает сложное движение относительно других тел Вселенной.

Относительно ближайших звёзд оно движется со скоростью около 20 км/с в сторону точки, имеющей экваториальные координаты α = 270°, δ = 30° (в созвездии Геркулеса).

Однако эта скорость намного меньше скорости движения Солнца относительно центра Галактики. Вместе с зоной синхронного вращения (коротации) Галактики, Солнце вращается по эллиптической орбите вокруг её центра, совершая оборот за 225-250 млн лет. При этом линейная скорость составляет 220-240 км/с. Её направление сравнительно медленно, но меняется (на противоположное оно изменится через половину периода - около 125 млн лет). В настоящее время этот вектор направлен в сторону созвездия Лебедя. Помимо движения вокруг центра Галактики, Солнце совершает также колебания относительно плоскости галактики, пересекая её каждые 30-35 миллионов лет (по другим расчётам - каждые 20-25 млн лет) и оказываясь то в северном, то в южном галактическом полушарии. Нахождение в зоне коротации максимизирует интервал между прохождением Солнцем спиральных рукавов.

Также Солнце вместе со всей Галактикой совершает движение относительно центра Местной группы галактик.

В 1969 году была впервые выделена дипольная компонента[95] в реликтовом излучении: температура его оказалась не одинакова по всему небу. В направлении созвездия Льва она была на 0,1 % выше среднего, и на 0,1 % ниже в противоположном[96]. Это следствие эффекта Доплера, возникающего при движении Солнца относительно реликтового фона со скоростью примерно 370 км/с в сторону созвездия Льва. Это движение складывается из движения Солнца относительно центра Галактики, движения Галактики относительно центра масс Местной группы, и собственного движения Местной группы. Скорость последнего, по современным данным, составляет 627±22 км/с и направлена в сторону точки с галактическими координатами , [97][98] (эта точка располагается в созвездии Гидры[99]).

На пути вокруг центра Галактики Солнце движется в настоящее время сквозь область разреженного горячего газа, известную как Местный пузырь и через находящееся в этой области Местное межзвёздное облако, которое выдувается из области звездообразования под названием Ассоциация Скорпиона-Центавра. Солнце движется сквозь область Местного пузыря последние 5 или даже 10 млн лет., оно вошла в Местное межзвёздное облако где-то между 44 и 150 тыс. лет назад и, как ожидается, останется в его пределах ещё в течение 10-12 тыс. лет.

Исследования Солнца

Ранние наблюдения Солнца

С самых ранних времён человечество отмечало важную роль Солнца - яркого диска на небе, несущего свет и тепло.

Во многих доисторических и античных культурах Солнце почиталось как божество. Культ Солнца занимал важное место в религиях цивилизаций Египта, инков, ацтеков. Многие древние памятники связаны с Солнцем: например, мегалиты точно отмечают положение летнего солнцестояния (одни из крупнейших мегалитов такого рода находятся в Набта-Плайя ( Египет) и в Стоунхендже ( Великобритания)), пирамиды в Чичен-Ице ( Мексика) построены таким образом, чтобы тень от Земли скользила по пирамиде в дни весеннего и осеннего равноденствий, и так далее. Древнегреческие астрономы, наблюдая видимое годовое движение Солнца вдоль эклиптики, считали Солнце одной из семи планет (от др.-греч. ἀστὴρ πλανήτης - блуждающая звезда). В некоторых языках Солнцу, наравне с планетами, посвящён день недели.

Развитие современного научного понимания

Одним из первых попытался взглянуть на Солнце с научной точки зрения греческий философ Анаксагор. Он говорил, что Солнце - это не колесница Гелиоса, как учила греческая мифология, а гигантский, "размерами больше, чем Пелопоннес", раскалённый металлический шар. За это еретическое учение он был брошен в тюрьму, приговорён к смерти и освобождён только благодаря вмешательству Перикла.

Идея о том, что Солнце - это центр, вокруг которого обращаются планеты, высказывалась Аристархом Самосским и древнеиндийскими учёными (см. Гелиоцентрическая система мира). Эта теория была возрождена Коперником в XVI веке.

Первым расстояние от Земли до Солнца пытался вычислить Аристарх Самосский, измеряя угол между Солнцем и Луной в фазу первой или последней четверти и определяя из соответствующего прямоугольного треугольника отношение расстояния от Земли до Луны к расстоянию от Земли до Солнца. По Аристарху, расстояние до Солнца в 18 раз больше расстояния до Луны. На самом деле расстояние до Солнца в 394 раза больше расстояния до Луны. А вот расстояние до Луны в античности было определено весьма точно Гиппархом, причём он использовал другой метод, предложенный Аристархом Самосским.

Китайские астрономы в течение столетий, со времён династии Хань, наблюдали солнечные пятна. Впервые пятна были зарисованы в 1128 году в хронике Иоанна Вустерского. С 1610 года начинается эпоха инструментального исследования Солнца. Изобретение телескопа и его специальной разновидности для наблюдения за Солнцем - гелиоскопа - позволило Галилею, Томасу Хэрриоту, Кристофу Шейнеру и другим учёным рассмотреть солнечные пятна. Галилей, по-видимому, первым среди исследователей признал пятна частью солнечной структуры, в отличие от Шейнера, посчитавшего их проходящими перед Солнцем планетами. Это предположение позволило Галилею открыть вращение Солнца и вычислить его период. Приоритету открытия пятен и их природе была посвящена более чем десятилетняя полемика между Галилеем и Шейнером, однако, скорее всего, первое наблюдение и первая публикация не принадлежат ни одному из них.

Первую более или менее приемлемую оценку расстояния от Земли до Солнца способом параллакса получили Джованни Доменико Кассини и Жан Рише. В 1672 году, когда Марс находился в великом противостоянии с Землёй, они измерили положение Марса одновременно в Париже и в Кайенне - административном центре Французской Гвианы. Наблюдавшийся параллакс составил 24″. По результатам этих наблюдений было найдено расстояние от Земли до Марса, которое было затем пересчитано в расстояние от Земли до Солнца - 140 млн км.

В начале XIX века отец Пьетро Анджело Секки ( итал. Pietro Angelo Secchi), главный астроном Ватикана, положил начало такому направлению исследования в астрономической науке, как спектроскопия, разложив солнечный свет на составные цвета. Стало понятно, что таким образом можно изучать состав звёзд, и Фраунгофер обнаружил линии поглощения в спектре Солнца. Благодаря спектроскопии был обнаружен новый элемент в составе Солнца, который назвали гелием в честь древнегреческого бога Солнца Гелиоса.

Долгое время непонятными оставались источники солнечной энергии. В 1848 году Роберт Майер выдвинул метеоритную гипотезу, согласно которой Солнце нагревается благодаря бомбардировке метеоритами. Однако при таком количестве метеоритов сильно нагревалась бы и Земля; кроме того, земные геологические напластования состояли бы в основном из метеоритов; наконец, масса Солнца должна была расти, и это сказалось бы на движении планет. Поэтому во второй половине XIX века многими исследователями наиболее правдоподобной считалась теория, развитая Гельмгольцем ( 1853) и лордом Кельвином, которые предположили, что Солнце нагревается за счёт медленного гравитационного сжатия (" механизм Кельвина - Гельмгольца"). Основанные на этом механизме расчёты оценивали максимальный возраст Солнца в 20 млн лет, а время, через которое Солнце потухнет - не более чем в 15 млн. Однако эта гипотеза противоречила геологическим данным о возрасте горных пород, которые указывали на намного бо́льшие цифры. Так, например, Чарльз Дарвин отметил, что эрозия вендских отложений продолжалась не менее 300 млн лет. Тем не менее, энциклопедия Брокгауза и Ефрона считает гравитационную модель единственно допустимой.

Только в XX веке было найдено правильное решение этой проблемы. Первоначально Резерфорд выдвинул гипотезу, что источником внутренней энергии Солнца является радиоактивный распад. В 1920 году Артур Эддингтон предположил, что давление и температура в недрах Солнца настолько высоки, что там может идти термоядерная реакция, при которой ядра водорода ( протоны) сливаются в ядро гелия-4. Так как масса последнего меньше, чем сумма масс четырёх свободных протонов, то часть массы в этой реакции переходит в энергию фотонов. То, что водород преобладает в составе Солнца, подтвердила в 1925 году Сесилия Пейн. Теория термоядерного синтеза была развита в 1930-х годах астрофизиками Субраманьяном Чандрасе́каром и Хансом Бете. Бете детально рассчитал две главные термоядерные реакции, которые являются источниками энергии Солнца. Наконец, в 1957 году появилась работа Маргарет Бербидж "Синтез элементов в звёздах", в которой было показано, что большинство элементов во Вселенной возникло в результате нуклеосинтеза, идущего в звёздах.

В 1905 году Джордж Эллери Хейл ( англ. George Ellery Hale) в обсерватории Маунт-Вилсон установил первый солнечный телескоп в построенной небольшой обсерватории, и занялся поиском ответа на происхождение пятен на Солнце, открытых Галилеем. Джордж Хейл открыл, что пятна на Солнце вызваны магнитным полем, поскольку оно приводит к снижению температуры поверхности. Именно магнитное поле на поверхности Солнца вызывает солнечные ветры - извержение плазмы солнечной короны на сотни тысяч километров в пространство.

В январе 2020 года телескоп Национального научного фонда США сделал самые точные в истории снимки Солнца. На них хорошо видны "ячейки", по которым движется плазма.

Космические исследования Солнца

Атмосфера Земли препятствует прохождению многих видов электромагнитного излучения из космоса. Кроме того, даже в видимой части спектра, для которой атмосфера довольно прозрачна, изображения космических объектов могут искажаться её колебаниями, поэтому наблюдения этих объектов лучше производить на больших высотах (в высокогорных обсерваториях, с помощью приборов, поднятых в верхние слои атмосферы, и т. п.) или даже из космоса. Верно это и в отношении наблюдений Солнца. Если нужно получить очень чёткое изображение Солнца, исследовать его ультрафиолетовое или рентгеновское излучение, точно измерить солнечную постоянную, то наблюдения и съёмки проводят с аэростатов, ракет, спутников и космических станций.

Фактически первые внеатмосферные наблюдения Солнца были проведены вторым искусственным спутником Земли " Спутник-2" в 1957 году. Наблюдения проводились в нескольких спектральных диапазонах от 1 до 120 Å, выделяемых при помощи органических и металлических фильтров. Обнаружение солнечного ветра опытным путём было осуществлено в 1959 году с помощью ионных ловушек космических аппаратов " Луна-1" и " Луна-2", экспериментами на которых руководил Константин Грингауз.

Другими космическими аппаратами, исследовавшими солнечный ветер, были созданные NASA спутники серии " Пионер" с номерами 5-9, запущенные между 1960 и 1968 годами. Эти спутники обращались вокруг Солнца вблизи орбиты Земли и выполнили детальные измерения параметров солнечного ветра.

В 1970-е годы в рамках совместного проекта США и Германии были запущены спутники " Гелиос-I" и " Гелиос-II" ( англ. ). Они находились на гелиоцентрической орбите, перигелий которой лежал внутри орбиты Меркурия, примерно в 40 млн км от Солнца. Эти аппараты помогли получить новые данные о солнечном ветре.

В 1973 году вступила в строй космическая солнечная обсерватория Apollo Telescope Mount (англ.) на американской космической станции Скайлэб. С помощью этой обсерватории были сделаны первые наблюдения солнечной переходной области и ультрафиолетового излучения солнечной короны в динамическом режиме. С её помощью были также открыты корональные выбросы массы и корональные дыры, которые, как сейчас известно, тесно связаны с солнечным ветром.

В 1980 году НАСА вывело на околоземную орбиту космический зонд Solar Maximum Mission (SolarMax), который был предназначен для наблюдений ультрафиолетового, рентгеновского и гамма-излучения от солнечных вспышек в период высокой солнечной активности. Однако всего через несколько месяцев после запуска из-за неисправности электроники зонд перешёл в пассивный режим.

В 1984 году космическая экспедиция STS-41C на шаттле " Челленджер" устранила неисправность зонда и снова запустила его на орбиту. После этого, до своего входа в атмосферу в июне 1989 года, аппарат получил тысячи снимков солнечной короны. Его измерения помогли также выяснить, что мощность полного излучения Солнца за полтора года наблюдений изменилась только на 0,01 %.

Японский спутник " Yohkoh" , запущенный в 1991 году, проводил наблюдения излучения Солнца в рентгеновском диапазоне. Полученные им данные помогли учёным идентифицировать несколько разных типов солнечных вспышек и показали, что корона даже вдали от областей максимальной активности намного более динамична, чем принято было считать. "Ёко" функционировал в течение полного солнечного цикла и перешёл в пассивный режим во время солнечного затмения 2001 года, когда он потерял свою ориентировку на Солнце. В 2005 году спутник вошёл в атмосферу и был разрушен.

Очень важной для исследований Солнца является программа SOHO ( SOlar and Heliospheric Observatory), организованная совместно Европейским космическим агентством и NASA. Запущенный 2 декабря 1995 года космический аппарат SOHO вместо планируемых двух лет работает уже более десяти лет (по данным на 2009 год). Он оказался настолько полезным, что 11 февраля 2010 года был запущен следующий, аналогичный космический аппарат SDO ( Solar Dynamics Observatory). SOHO находится в точке Лагранжа между Землёй и Солнцем и с момента запуска передаёт на Землю изображения Солнца в различных диапазонах длин волн. Кроме своей основной задачи - исследования Солнца - SOHO исследовал большое количество комет, в основном очень малых, которые испаряются по мере своего приближения к Солнцу.

Все эти спутники наблюдали Солнце из плоскости эклиптики и поэтому могли детально изучить только далёкие от его полюсов области. В 1990 году был запущен космический зонд " Улисс" для изучения полярных областей Солнца. Сначала он совершил гравитационный манёвр возле Юпитера, чтобы выйти из плоскости эклиптики. По счастливому стечению обстоятельств ему также удалось наблюдать столкновение кометы Шумейкеров - Леви 9 с Юпитером в 1994 году. После того как он вышел на запланированную орбиту, он приступил к наблюдению солнечного ветра и напряжённости магнитного поля на высоких гелиоширотах. Выяснилось, что солнечный ветер на этих широтах имеет скорость примерно 750 км/с, что меньше, чем ожидалось, и что на них существуют большие магнитные поля, рассеивающие галактические космические лучи.

Состав солнечной фотосферы хорошо изучен с помощью спектроскопических методов, однако данных о соотношении элементов в глубинных слоях Солнца гораздо меньше. Для того, чтобы получить прямые данные о составе Солнца, был запущен космический зонд Genesis. Он вернулся на Землю в 2004 году, однако был повреждён при приземлении из-за неисправности одного из датчиков ускорения и не раскрывшегося вследствие этого парашюта. Несмотря на сильные повреждения, возвращаемый модуль доставил на Землю несколько пригодных для изучения образцов солнечного ветра.

22 сентября 2006 года на орбиту Земли была выведена солнечная обсерватория Hinode (Solar-B). Обсерватория создана в японском институте ISAS, где разрабатывалась обсерватория Yohkoh (Solar-A) и оснащена тремя инструментами: SOT - солнечный оптический телескоп, XRT - рентгеновский телескоп и EIS - изображающий спектрометр ультрафиолетового диапазона. Основной задачей Hinode является исследование активных процессов в солнечной короне и установление их связи со структурой и динамикой магнитного поля Солнца.

В октябре 2006 года была запущена солнечная обсерватория STEREO. Она состоит из двух идентичных космических аппаратов на таких орбитах, что один из них постоянно отстаёт от Земли, а другой её обгоняет. Это позволяет получать стереоизображения Солнца и таких солнечных явлений, как корональные выбросы массы.

В январе 2009 года состоялся запуск российского спутника " Коронас-Фотон" с комплексом космических телескопов " Тесис". В состав обсерватории входит несколько телескопов и спектрогелиографов крайнего ультрафиолетового диапазона, а также коронограф широкого поля зрения, работающий в линии ионизованного гелия HeII 304 A. Целью миссии "Тесис" является исследование наиболее динамичных солнечных процессов (вспышек и корональных выбросов массы), а также круглосуточный мониторинг солнечной активности с целью раннего прогнозирования геомагнитных возмущений.

11 февраля 2010 года США вывели на геостационарную орбиту новую солнечную обсерваторию SDO (Solar Dynamic Observatory).

Наблюдения за Солнцем и опасность для зрения

Для эффективного наблюдения Солнца существуют специальные, так называемые солнечные телескопы, которые установлены во многих обсерваториях мира. Наблюдения Солнца имеют ту особенность, что яркость Солнца велика, а следовательно, светосила солнечных телескопов может быть небольшой. Гораздо важнее получить как можно больший масштаб изображения, и для достижения этой цели солнечные телескопы имеют очень большие фокусные расстояния (метры и десятки метров). Вращать такую конструкцию нелегко, однако этого и не требуется. Положение Солнца на небе ограничивается сравнительно узким поясом, его максимальная ширина - 46 градусов. Поэтому солнечный свет с помощью зеркал направляют в стационарно установленный телескоп, а затем проецируют на экран или рассматривают с помощью затемнённых фильтров.

Солнце - далеко не самая мощная звезда из всех существующих, но оно находится относительно близко к Земле и поэтому для нас светит очень ярко - в 400 000 раз ярче полной Луны. Из-за этого смотреть на дневное Солнце невооружённым глазом крайне опасно, а смотреть в бинокль или телескоп без специального светофильтра категорически нельзя - это может нанести необратимый вред зрению (ожог сетчатки и роговой оболочки, разрушение палочки, колбочки, и привести к световой слепоте). Наблюдения Солнца невооружённым глазом без урона зрению возможны лишь на восходе или закате (тогда блеск Солнца ослабевает в несколько тысяч раз), или днём с применением светофильтров. При любительских наблюдениях в бинокль или телескоп также следует использовать затемняющий светофильтр, помещённый перед объективом. Однако лучше пользоваться другим способом - проецировать солнечное изображение через телескоп на белый экран. Даже с маленьким любительским телескопом можно таким образом изучать солнечные пятна, а в хорошую погоду увидеть грануляцию и факелы на поверхности Солнца. Однако в этом случае существует риск повреждения самого телескопа, поэтому перед использованием этого способа следует прочитать инструкцию к телескопу. В частности, при данном методе наблюдения Солнца подвержены риску повреждения телескопы-рефлекторы и катадиоптрические телескопы. Кроме того, для любого телескопа ни в коем случае нельзя смотреть через него напрямую на Солнце без специального светофильтра, а при проецировании изображения на экран не рекомендуется держать его долго, без перерывов, направленным на Солнце.

Теоретические проблемы

Проблема солнечных нейтрино

Ядерные реакции, происходящие в ядре Солнца, приводят к образованию большого количества электронных нейтрино. При этом измерения потока нейтрино на Земле, которые постоянно производятся с конца 1960-х годов, показали, что количество регистрируемых солнечных электронных нейтрино приблизительно в два-три раза меньше, чем предсказывает стандартная солнечная модель, описывающая процессы в Солнце. Это рассогласование между экспериментом и теорией получило название "проблема солнечных нейтрино" и более 30 лет было одной из загадок солнечной физики. Положение осложняется тем, что нейтрино крайне слабо взаимодействует с веществом, и создание нейтринного детектора, который способен достаточно точно измерить поток нейтрино даже такой мощности, как исходящий от Солнца - технически сложная и дорогостоящая задача (см. Нейтринная астрономия).

Предлагалось два главных пути решения проблемы солнечных нейтрино. Во-первых, можно было модифицировать модель Солнца таким образом, чтобы уменьшить предполагаемую термоядерную активность (а, значит, и температуру) в его ядре и, следовательно, поток излучаемых Солнцем нейтрино. Во-вторых, можно было предположить, что часть электронных нейтрино, излучаемых ядром Солнца, при движении к Земле превращается в нерегистрируемые обычными детекторами нейтрино других поколений (мюонные и тау-нейтрино). Сегодня понятно, что правильным, скорее всего, является второй путь.

Для того чтобы имел место переход одного сорта нейтрино в другой - то есть происходили так называемые нейтринные осцилляции - нейтрино должно иметь отличную от нуля массу. В настоящее время установлено, что это действительно так. В 2001 году в нейтринной обсерватории в Садбери были непосредственно зарегистрированы солнечные нейтрино всех трёх сортов, и было показано, что их полный поток согласуется со стандартной солнечной моделью. При этом только около трети долетающих до Земли нейтрино оказывается электронными. Это количество согласуется с теорией, которая предсказывает переход электронных нейтрино в нейтрино другого поколения как в вакууме (собственно " нейтринные осцилляции"), так и в солнечном веществе (" эффект Михеева - Смирнова - Вольфенштейна "). Таким образом, в настоящее время проблема солнечных нейтрино, по-видимому, решена.

Проблема нагрева короны

Над видимой поверхностью Солнца ( фотосферой), имеющей температуру около 6000 К, находится солнечная корона с температурой более 1 000 000 К. Можно показать, что прямого потока тепла из фотосферы недостаточно для того, чтобы привести к такой высокой температуре короны.

Предполагается, что энергия для нагрева короны поставляется турбулентными движениями подфотосферной конвективной зоны. При этом для переноса энергии в корону предложено два механизма. Во-первых, это волновое нагревание - звук и магнитогидродинамические волны, генерируемые в турбулентной конвективной зоне, распространяются в корону и там рассеиваются, при этом их энергия переходит в тепловую энергию корональной плазмы. Альтернативный механизм - магнитное нагревание, при котором магнитная энергия, непрерывно генерируемая фотосферными движениями, высвобождается путём пересоединения магнитного поля в форме больших солнечных вспышек или же большого количества мелких вспышек.

В настоящий момент неясно, какой тип волн обеспечивает эффективный механизм нагрева короны. Можно показать, что все волны, кроме магнитогидродинамических альвеновских, рассеиваются или отражаются до того, как достигнут короны, диссипация же альвеновских волн в короне затруднена. Поэтому современные исследователи сконцентрировали основное внимание на механизм нагревания с помощью солнечных вспышек. Один из возможных кандидатов в источники нагрева короны - непрерывно происходящие мелкомасштабные вспышки, хотя окончательная ясность в этом вопросе ещё не достигнута.

Солнце в мировой культуре

Как и многие другие природные явления, на протяжении всей истории человеческой цивилизации во многих культурах Солнце было объектом поклонения. Культ Солнца существовал в Древнем Египте, где солнечным божеством являлся Ра. У греков богом Солнца был Гелиос, который, по преданию, ежедневно проезжал по небу на своей колеснице. В древнерусском языческом пантеоне было два солнечных божества - Хорс (собственно олицетворённое солнце) и Даждьбог. Кроме того, годовой празднично-ритуальный цикл славян, как и других народов, был тесно связан с годовым солнечным циклом, и ключевые его моменты ( солнцестояния) олицетворялись такими персонажами, как Коляда ( Овсень) и Купала.

У большинства народов солнечное божество было мужского пола (например, в английском языке применительно к Солнцу используется личное местоимение "he" - "он"), но в скандинавской мифологии Солнце (Суль) - женское божество.

В Восточной Азии, в частности, во Вьетнаме Солнце обозначается символом 日 (китайский пиньинь rì), хотя есть также и другой символ - 太阳 (тай ян). В этих коренных вьетнамских словах, слова nhật и thái dương указывают на то, что в Восточной Азии Луна и Солнце считались двумя противоположностями - инь и ян. Как вьетнамцы, так и китайцы в древности считали их двумя первичными природными силами, причём Луна считалась связанной с инь, а Солнце - с ян.

В оккультизме

В каббале Солнце соотносится со сфирой Тиферет (См. также Халдейский ряд). В астрологии соотносится с духом, сознанием, а также жизненными силами организма[неавторитетный источник? ]. В астрологии каждому человеку приписывается знак зодиака по условному положению Солнца среди зодиакальных созвездий в день рождения.

Во многих индоевропейских языках Солнце обозначается словом, имеющим корень sol. Так, слово sol означает "Солнце" на латыни и в современных португальском, испанском, исландском, датском, норвежском, шведском, каталанском и галисийском языках. В английском языке слово Sol также иногда (преимущественно в научном контексте) используется для обозначения Солнца, однако главным значением этого слова является имя римского бога. В персидском языке sol означает "солнечный год". От этого же корня происходят древнерусское слово сълньце, современное русское солнце, а также соответствующие слова во многих других славянских языках.

В честь Солнца названа валюта государства Перу ( новый соль), ранее называвшаяся инти (так назывался бог солнца у инков, занимавший ключевое место в их астрономии и мифологии), что в переводе с языка кечуа означает солнце.

Городские легенды о Солнце

В 2002 и последующих годах в СМИ появилось сообщение, что через 6 лет Солнце взорвётся (то есть превратится в сверхновую звезду). Источником информации назывался "голландский астрофизик доктор Пирс ван дер Меер (Piers van der Meer), эксперт Европейского космического агентства". В действительности в ЕКА нет сотрудника с таким именем. Более того, астрофизика с таким именем вообще не существует. Водородного топлива Солнцу хватит на несколько миллиардов лет. По истечении этого времени Солнце разогреется до высоких температур (хотя и не сразу - этот процесс займёт десятки или сотни миллионов лет), но не станет сверхновой звездой. Солнце в принципе не может превратиться в сверхновую звезду из-за недостаточной массы.

Исходное сообщение опубликовано в "Weekly World News" - газете, известной своей склонностью к публикации сомнительной информации.

Примечания

1. ↑ (Дата обращения: 14 октября 2011)

2. ↑ Sun: Facts & figures. Solar System Exploration. NASA. Дата обращения: 14 мая 2009. Архивировано 10 августа 2011 года. (Дата обращения: 14 октября 2011)

3. ↑ The Sun's Vital Statistics. Stanford Solar Center. Дата обращения: 29 июля 2008. Архивировано 14 октября 2012 года.

4. Basu S., Antia H. M. Helioseismology and Solar Abundances (англ.) // Physics Reports . - 2008. - Vol. 457, iss. 5-6. - P. 217-283. - doi:10.1016/j.physrep.2007.12.002. - arXiv:0711.4590. Архивировано 27 января 2008 года.

5. ↑ Manuel O. K., Golden H. Solar Abundances of the Elements (англ.) // Meteoritics. - 1983. - Vol. 18, iss. 3. - P. 209-222. - doi:10.1111/j.1945-5100.1983.tb00822.x. Архивная копия от 1 марта 2005 на Wayback Machine.

6. 2014 Astronomical Constants ↑ http://asa.usno.navy.mil/static/files/2014/Astronomical_Constants_2014.pdf Архивная копия от 10 ноября 2013 на Wayback Machine

7. ↑ Kerr F. J., Lynden-Bell D. Review of galactic constants (англ.) // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. - Oxford University Press, 1986. - Vol. 221. - P. 1023-1038.

8. ↑ Falk, S. W.; Lattmer, J. M., Margolis, S. H. Are supernovae sources of presolar grains? (англ.) // Nature. - 1977. - Vol. 270. - P. 700-701.

9. ↑ Barsh G. S., 2003, What Controls Variation in Human Skin Color?, PLoS Biology, v. 1, p. 19.

10. ↑ Перигелий и афелий. Астронет. Астронет. Дата обращения: 5 июля 2009.

11. ↑ Магнитные бури: природа и влияние на человека. Справка, РИА Новости (30 октября 2009). Дата обращения 7 июня 2012.

12. Sun: In Depth (англ.) (недоступная ссылка). Solar Systen Exploration. NASA. Дата обращения: 18 сентября 2016. Архивировано 18 сентября 2016 года.

13. ↑ Goldsmith, D.; Owen, T. The search for life in the universe. - University Science Books, 2001. - С. 96. - ISBN 9781891389160.

14. Sackmann, I.-J.; Boothroyd, A. I.; Kraemer, K. E. Our Sun. III. Present and Future (англ.) // The Astrophysical Journal : journal. - IOP Publishing, 1993. - Vol. 418. - P. 457-468.

15. ↑

16. Schröder, K.-P.; Smith, R.C. Distant future of the Sun and Earth revisited Palmer, J.. Hope dims that Earth will survive Sun's death, New Scientist. Архивировано 17 марта 2008 года. Дата обращения 24 марта 2008. (англ.) // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society : journal. - Oxford University Press, 2008. - Vol. 386, no. 1. - P. 155. - doi:10.1111/j.1365-2966.2008.13022.x. - arXiv:0801.4031.Bibcode: 2008MNRAS.386..155S. - See also

17. ↑ Carrington, D.. Date set for desert Earth, BBC News (21 февраля 2000). Дата обращения 31 марта 2007.

18. ↑

19. ↑ K. P. Schroder, Robert Connon Smith. Distant future of the Sun and Earth revisited (англ.) // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society : journal. - Oxford University Press, 2008. - Vol. 386. - P. 155-163. - doi:10.1111/j.1365-2966.2008.13022.x. - arXiv:Bibcode: 2008MNRAS.386..155S. - 0801.4031.

20. ↑ Guillemot, H.; Greffoz, V. (Mars 2002). Ce que sera la fin du monde (фр.). Science et Vie № 1014.

21. ↑ Minard, Anne. Sun Stealing Earth's Atmosphere, National Geographic News (29 мая 2009). Дата обращения 30 августа 2009.

22. Г. Александровский. Солнце. О будущем нашего Солнца. Астрогалактика (2001). Дата обращения: 7 февраля 2013.

23. García, R.; et al. Tracking solar gravity modes: the dynamics of the solar core (англ.) // Science : journal. - 2007. - Vol. 316, no. 5831. - P. 1591-1593. - doi:10.1126/science.1140598. - PMID 17478682.Bibcode: 2007Sci...316.1591G. -

24. ↑ Basu ; Chaplin, William J.; Elsworth, Yvonne; New, Roger; Serenelli, Aldo M. et al. Fresh insights on the structure of the solar core (англ.) // The Astrophysical Journal : journal. - IOP Publishing, 2009. - Vol. 699, no. 699. - P. 1403. - doi:10.1088/0004-637X/699/2/1403. - Bibcode: 2009ApJ...699.1403B.

25. ↑ Bonanno, A.; Schlattl, H.; Patern, L. (2002). The age of the Sun and the relativistic corrections in the EOS (PDF). Astronomy and Astrophysics 390: 1115-1118.

26. ↑ Broggini, Carlo. Nuclear Processes at Solar Energy // Physics in Collision. - 2003. - 26 июня. - С. 21. - Bibcode: 2003phco.conf...21B. - arXiv:astro-ph/0308537.

27. ↑ Table of temperatures, power densities, luminosities by radius in the Sun Архивировано 29 ноября 2001 года.. Fusedweb.llnl.gov (1998-11-09). Retrieved on 2011-08-30.

28. ↑ The 8-minute travel time to Earth by sunlight hides a thousand-year journey that actually began in the core (англ.) (недоступная ссылка). NASA. Дата обращения: 14 мая 2009. Архивировано 22 января 2012 года.

29. ↑

30. ↑ Соболев В. В. Курс теоретической астрофизики. - 3-е изд. - М.: Наука, 1985. - С. 170-172. - 504 с.

31. ↑ Mullan, D. J. Solar Physics: From the Deep Interior to the Hot Corona // From the Sun to the Great Attractor / Page, D., Hirsch, J. G.. - Springer, 2000. - С. 22. - ISBN 9783540410645.

32. ↑ Carroll and Ostlie. Modern Astrophysics. - Addison-Wesley, 1996.

33. Abhyankar, K. D. A Survey of the Solar Atmospheric Models // Bull. Astr. Soc. India. - 1977. - Т. 5. - С. 40-44. - Bibcode: 1977BASI....5...40A.

34. § 1, Two Dynamical Models for Solar Spicules, Paul Lorrain and Serge Koutchmy, ↑ Solar Physics 165, № 1 (April 1996), p. 115-137, doi:10.1007/BF00149093, Bibcode: 1996SoPh..165..115L.

35. Erdèlyi, R.; Ballai, I. Heating of the solar and stellar coronae: a review (англ.) // Astron. Nachr. : journal. - 2007. - Vol. 328, no. 8. - P. 726-733. - doi:10.1002/asna.200710803. - Bibcode: 2007AN....328..726E.

36. ↑ Russell, C. T. Solar wind and interplanetary magnetic filed: A tutorial // Space Weather (Geophysical Monograph) / Song, Paul; Singer, Howard J. and Siscoe, George L.. - American Geophysical Union, 2001. - С. 73-88. - ISBN 978-0875909844.

37. Солнечная корона // Физическая энциклопедия / Гл. ред. А. М. Прохоров. - М.: Большая Российская энциклопедия, 1994. - Т. 4. Пойнтинга - Робертсона - Стримеры. - С. 579-580. - 704 с. - ISBN 5852700878.

38. ↑ Feldman, U.; Landi, E.; Schwadron, N. A. On the sources of fast and slow solar wind (англ.) // Journal of Geophysical Research : journal. - 2005. - Vol. 110, no. A7. - P. A07109.1-A07109.12. - doi:10.1029/2004JA010918. - Bibcode: 2005JGRA..11007109F.

39. Kallenrode, May-Britt. Space Physics: An Introduction to Plasmas and (англ.). - Springer, 2004. - ISBN 3540206175.

40. ↑ Suess, Steve Overview and Current Knowledge of the Solar Wind and the Corona (недоступная ссылка). The Solar Probe. NASA/Marshall Space Flight Center (3 июня 1999). Дата обращения: 7 мая 2008. Архивировано 10 июня 2008 года.

41. ↑ Carroll, Bradley W.; Ostlie, Dale A. An Introduction to Modern Astrophysics. - revised 2nd. - Benjamin Cummings , 1995. - С. 409. - ISBN 0201547309.

42. ↑ Luna 1. NASA National Space Science Data Center. Дата обращения: 4 августа 2007. Архивировано 22 августа 2011 года.

43. ↑ Ю. И. Логачев. II. Лунная программа // 40 лет космической эры в НИИЯФ МГУ. - М., 2001.

44. ↑ M. Neugebauer and C. W. Snyder. Solar Plasma Experiment (англ.) // Science. - 1962. - Vol. 138. - P. 1095-1097.

45. ↑ Rashba, T. I.; Semikoz, V. B.; Valle, J. W. F. Radiative zone solar magnetic fields and g modes (англ.) // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society : journal. - Oxford University Press, 2006. - Vol. 370. - P. 845-850.

46. ↑ Бернштейн П. От Солнца до Земли // Квант. - М.: Наука, 1984. - № 6. - С. 12-18. - ISSN 0130-2221. Архивировано 15 марта 2012 года.

47. ↑ Statistics of BY Draconis variables (недоступная ссылка)

48. ↑

49. ↑ Newman, L. A.; Walker, M. T.; Brown, R. L.; Cronin, T. W.; Robinson, P. R. Melanopsin forms a functional short-wavelength photopigment (англ.) // Biochemistry : journal. - 2003. - November (vol. 42, no. 44). - P. 12734-12738. - doi:10.1021/bi035418z. - PMID 14596587.

50. ↑ The Tundra Biome. The World's Biomes. Дата обращения: 6 ноября 2011. Архивировано 22 января 2012 года.

51. ↑ Smith, A. L. Oxford dictionary of biochemistry and molecular biology (англ.). - Oxford [Oxfordshire]: Oxford University Press, 1997. - P. 508. - ISBN 0-19-854768-4.

52. ↑ Douglas A. E., Raven J. A. Genomes at the interface between bacteria and organelles (англ.) // Philosophical transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological sciences : journal. - 2003. - January (vol. 358, no. 1429). - P. 5-17; discussion 517-8. - ISSN 0962-8436. - doi:10.1098/rstb.2002.1188. - PMID 12594915.

53. ↑ Курт В. Г. Прозрачность земной атмосферы // Физика космоса : маленькая энциклопедия / Гл. ред. Р. А. Сюняев. - Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Советская энциклопедия, 1986. - С. 505-507. - 783 с. - 70 000 экз.

54. ↑ Kevin E. Trenberth, John T. Fasullo, and Jeffrey Kiehl, March 2009: Earth's global energy budget. Архивная копия от 25 марта 2012 на Wayback Machine. - Bulletin of the American Meteorological Society, 90, 311-323.

55. ↑ Физическая энциклопедия. В 5 томах. - М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.

56. Центральное сечение земного шара (↑ S = πS = 4πR ²), откуда средний тепловой поток на единицу поверхности Земли в 4 раза меньше солнечной постоянной: 341 Вт/м² ≈ 1367/4.R ²), на которое приходится тепловой поток от Солнца, в 4 раза меньше площади поверхности (

57. ↑ Schwenn R. Space Weather: The Solar Perspective (англ.) // Solar Physics . - 2010.

58. ↑ History of Vitamin D. Архивная копия от 28 ноября 2011 на Wayback Machine University of California, Riverside, Vitamin D Workshop.

59. ↑ И. К. Ларин. Химия озонового слоя и жизнь на Земле // Химия и жизнь - XXI век. - 2000. - № 7. - С. 10-15. Архивировано 11 мая 2010 года.

60. ↑ Herodotus. Book VII. - С. 37.

61. ↑ Annales Sancti Maximini Trevirensis. MGH, SS. Bd. IV. Hannover. 1841.

62. ↑ Fred Espenak. CENTRAL SOLAR ECLIPSES: 1991-2050. Дата обращения: 15 января 2012. Архивировано 27 мая 2010 года. На анимационной схеме видно, что полные затмения могут быть видны только на части поверхности Земли.

63. ↑

64. ↑ Littmann, Mark; Fred Espenak, Ken Willcox. Totality: Eclipses of the Sun (англ.). - Oxford University Press, 2008. - P. 18-19. - ISBN 0199532095.

65. Пять солнечных затмений наблюдалось в 1935 году. ↑ National Aeronautics and Space Administration. Five Millennium Catalog of Solar Eclipses // NASA Eclipse Web Site. - 2009.

66. ↑ Meeus J. Mathematical astronomy morsels. - Wilmann-Bell, Inc, 1997. - ISBN 0943396.

67. ↑ Святский Д. О. Астрономия Древней Руси / Автор предисловия, комментариев, дополнений - М. Л. Городецкий. - М.: Русская панорама, 2007.

68. ↑ Kochhar, R. K. French astronomers in India during the 17th - 19th centuries (англ.) // Journal of the British Astronomical Association . - British Astronomical Association , 1991. - Vol. 101, no. 2. - P. 95-100.

69. ↑ Marsden, Brian G. The sungrazing comet group (англ.) // The Astronomical Journal : journal. - IOP Publishing, 1967. - Vol. 72, no. 9. - P. 1170-1183. - doi:10.1086/110396. - Bibcode: 1967AJ.....72.1170M.

70. ↑ D. R. Soderblom; J. R. King. Solar-Type Stars: Basic Information on Their Classification and Characterization (англ.) // Solar Analogs: Characteristics and Optimum Candidates : journal. - 1998.

71. ↑ Sundin, M. The galactic habitable zone in barred galaxies (англ.) // International Journal of Astrobiology : journal. - 2006. - Vol. 5, no. 4. - P. 325. - doi:10.1017/S1473550406003065. - Bibcode: 2006IJAsB...5..325S.

72. ↑ Чернин А. Д., Звёзды и физика, М.: Наука, 1984, с. 152-153

73. Название связано с тем, что ↑ температура излучения, как функция точки на небесной сфере, раскладывается в ряд по сферическим функциям. Дипольная компонента соответствует .

74. ↑ Wright E. L. History of the CMB Dipole Anisotropy

75. ↑ Kogut, A.; et al. Dipole Anisotropy in the COBE Differential Microwave Radiometers First-Year Sky Maps (англ.) // The Astrophysical Journal : journal. - IOP Publishing, 1993. - Vol. 419. - P. 1-6. - doi:10.1086/173453.

76. Трифонов Е.Д. Как измерили Солнечную систему // Природа. - Наука, 2008. - № 7. - С. 18-24.

77. ↑ Sir William Thomson. On the Age of the Sun's Heat // Macmillan's Magazine. - 1862. - Т. 5. - С. 288-293.

78. ↑ Darden, Lindley. The Nature of Scientific Inquiry. Macmillan's Magazine (1998). Дата обращения: 3 января 2008. Архивировано 10 августа 2011 года.

79. ↑ Bethe, H. On the Formation of Deuterons by Proton Combination (англ.) // Physical Review : journal. - 1938. - Vol. 54. - P. 862-862.

80. ↑ Bethe, H. Energy Production in Stars (англ.) // Physical Review : journal. - 1939. - Vol. 55. - P. 434-456.

81. ↑ E. Margaret Burbidge; G. R. Burbidge; William A. Fowler; F. Hoyle. Synthesis of the Elements in Stars (англ.) // Reviews of Modern Physics : journal. - 1957. - Vol. 29, no. 4. - P. 547-650.

82. ↑ Inouye Solar Telescope: First Light (англ.). NSO - National Solar Observatory. Дата обращения: 2 февраля 2020.

83. ↑ Alexander Piel. The Solar Wind // Introduction to Plasma Physics. - Springer, 2010. - P. 7. - 420 p. - ISBN 9783642104909.

84. ↑ Завидонов И. В. Как американцы искали ветра в поле, а нашли радиационный пояс и как русские искали радиационный пояс, а нашли солнечный ветер, или физические эксперименты на первых искусственных спутниках Земли и открытие её радиационных поясов // Историко-астрономические исследования. - М.: Наука, 2002. - Вып. XXVII. - С. 201-222. (недоступная ссылка)

85. ↑ Алексей Левин. Ветреное светило таит немало загадок. Архивная копия от 5 февраля 2008 на Wayback Machine.

86. ↑ Result of Re-entry of the Solar X-ray Observatory Yohkoh (SOLAR-A) to the Earth's Atmosphere Архивная копия от 10 августа 2013 на Wayback Machine.

87. ↑ "Самый передовой солнечный зонд" запустили в США. Аргументы и факты (12 февраля 2010). Дата обращения: 24 апреля 2010.

88. ↑ Primary Mission Results (недоступная ссылка). Ulysses. NASA JPL. Дата обращения: 18 мая 2012. Архивировано 10 августа 2011 года.

89. ↑ White, T. J.; Mainster, M. A.; Wilson, P. W.; Tips, J. H. Chorioretinal temperature increases from solar observation (англ.) // Bulletin of Mathematical Biophysics : journal. - 1971. - Vol. 33, no. 1. - P. 1-17. - doi:10.1007/BF02476660.

90. ↑ Tso, M. O. M.; La Piana, F. G. The Human Fovea After Sungazing // Transactions of the American Academy of Ophthalmology and Otolaryngology. - 1975. - Т. 79, № 6. - С. OP788-95. - PMID 1209815.

91. ↑ Erika Rix, Kim Hay, Sally Russell, Richard Handy. Chapter 4. Solar Projection // Solar Sketching: A Comprehensive Guide to Drawing the Sun. - Springer. - С. 119-120.

92. ↑ Haxton, W. C. The Solar Neutrino Problem (англ.) // Annual Review of Astronomy and Astrophysics : journal. - 1995. - Vol. 33. - P. 459-504.

93. ↑ Schlattl, Helmut. Three-flavor oscillation solutions for the solar neutrino problem (англ.) // Physical Review D : journal. - 2001. - Vol. 64, no. 1.

94. ↑ Alfvén H. Magneto-hydrodynamic waves, and the heating of the solar corona. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. v. 107, p. 211 (1947).

95. ↑ Re (Ra). Ancient Egypt: The Mythology. Дата обращения: 28 августа 2010. Архивировано 22 января 2012 года.

96. Мифы народов мира. М., 1991-92. В 2 т. Т. 1. С. 271. ↑ Любкер Ф. Реальный словарь классических древностей. М., 2001. В 3 т. Т. 2. С. 99. Псевдо-Аполлодор. Мифологическая библиотека I 2, 2 далее

97. ↑ Osgood, Charles E. From Yang and Yin to and or but. - Language 49.2 (1973): 380-412.

98. ↑ Регарди И. Глава третья. Сефирот // Гранатовый сад. - М.: Энигма, 2005. - 304 с. - ISBN 5-94698-044-0.

99. William Little (ed.) ↑ Oxford Universal Dictionary, 1955.

Литература

Солнце / Перевод с английского Н. Я. Бугославской; под редакцией Е. Я. Перепёлкина. - Москва-Ленинград: ОНТИ, 1936. - 462 с.

Солнечная система. В 2 томах / Под ред. Дж. Койпера; пер. с англ.; редактор тома В. А. Крат. - М.: Издательство иностранной литературы, 1957. - Т. 1 : Солнце. - 609 с.

Колтун М. М. Солнце и человечество. - М.: Детская литература, 1981. - 127 с. - 100 000 экз.

Степанян Н. Н. Наблюдаем Солнце. - М.: Наука, 1992. - 128 с. - ISBN 5-02-014358-8.

Michael Stix. The Sun. An Introduction. - 2nd Edition. - Springer, 2002. - ISBN 3-540-42886-0.

Cohen, Richard. Chasing the Sun: the Epic Story of the Star that Gives us Life (англ.). - Simon & Schuster, 2010. - ISBN 978-1-4000-6875-3.

Солнце / Э. Е. Дубов // Большая Советская Энциклопедия / гл. ред. А. М. Прохоров. - 3-е изд. - М. : Советская Энциклопедия, 1976. - Т. 24, кн. I : Собаки - Струна. - С. 150-154. - 631 000 экз.

Кочаров Г. Е. // Физическая энциклопедия : [в 5 т.] / Гл. ред. А. М. Прохоров. - М.: Большая российская энциклопедия, 1994. - Т. 4: Пойнтинга - Робертсона - Стримеры. - С. 589-598. - 704 с. - 40 000 экз. - ISBN 5-85270-087-8.

Шкловский И. С. §9. Проблемы нейтринного излучения Солнца // Звезды: их рождение, жизнь и смерть. - 3-е изд. - М.: Наука, 1984. - С. 110-117. - 100 000 экз.

# data[].attributes.attachment_link.title
Солнце - Википедия

# data[].attributes.attachment_link.description
Солнце Среднее расстояние от Земли 1,496⋅10 11 м [1] (8,31 световых минут) 1 а. е. Видимая звёздная величина (V) −26,74 m [1] Абсолютная звёздная величина 4,83 m [1] Расстояние от центра Галактики ~2,5⋅10 20 м (26 000 св. лет) Расстояние от плоскости Галактики ~4,6⋅10 17 м (48 св.

# data[].attributes.attachment_link.readable_text
Солнце

Среднее расстояние
от Земли

1,496⋅10 ¹¹ м[1] (8,31 световых минут)
1 а. е.

Видимая звёздная величина (V)

−26,74 m[1]

Абсолютная звёздная величина

4,83 m[1]

Расстояние
от центра Галактики

~2,5⋅10 ²⁰ м
(26 000 св. лет)

Расстояние
от плоскости Галактики

~4,6⋅10 ¹⁷ м
(48 св. лет)

Скорость

~2,2⋅10 ⁵ м/с[2]
(на орбите вокруг центра Галактики)
19,4 км/с[1]
(относительно соседних звёзд)

Средний диаметр

1,392⋅10 ⁹ м
(109 диаметров Земли)[1]

Экваториальный радиус

6,9551⋅10 ⁸ м[3]

Длина окружности экватора

4,37001⋅10 ⁹ м[3]

Полярное сжатие

9⋅10 −6

Площадь поверхности

6,07877⋅10 ¹⁸ м²
(11 918 площадей Земли)[3]

Объём

1,40927⋅10 ²⁷ м³
(1 301 019 объёмов Земли)[3]

Масса

1,9885⋅10 ³⁰ кг
(332 940 масс Земли)[1]

Ускорение свободного падения на экваторе

274,0 м/с²[1][3] (27,96 g[3])

Вторая космическая скорость
(для поверхности)

617,7 км/с
(55,2 земных)[3]

Температура
короны

~1 500 000 К

Температура
ядра

~15 700 000 К

Светимость

3,828⋅10 ²⁶ Вт[1]
(~3,75⋅10²⁸ Лм)

Наклон оси

7,25°[1][3]
(относительно плоскости эклиптики)
67,23°
(относительно плоскости Галактики)

Прямое восхождение
северного полюса

286,13°[5]
(19 ч 4 мин 30 с)

Склонение
северного полюса

+63,87°[5]

Сидерический период вращения внешних видимых слоёв
(на широте 16°)

25,38 дней[1]
(25 дней 9 ч 7 мин 13 с)[5]

(на экваторе)

25,05 дней[1]

(у полюсов)

34,3 дней[1]

Скорость вращения внешних видимых слоёв
(на экваторе)

7284 км/ч

Со́лнце ( астр. ☉) - одна из звёзд нашей Галактики ( Млечный Путь) и единственная звезда Солнечной системы. Вокруг Солнца обращаются другие объекты этой системы: планеты и их спутники, карликовые планеты и их спутники, астероиды, метеороиды, кометы и космическая пыль.

По спектральной классификации Солнце относится к типу G2V ( жёлтый карлик). Средняя плотность Солнца составляет 1,4 г/см³ (в 1,4 раза больше, чем у воды). Эффективная температура поверхности Солнца - 5780 кельвин. Поэтому Солнце светит почти белым светом, но прямой свет Солнца у поверхности нашей планеты приобретает некоторый жёлтый оттенок из-за более сильного рассеяния и поглощения коротковолновой части спектра атмосферой Земли (при ясном небе, вместе с голубым рассеянным светом от неба, солнечный свет вновь даёт белое освещение).

Солнечное излучение поддерживает жизнь на Земле (свет необходим для начальных стадий фотосинтеза), определяет климат. Светимость Солнца (суммарное количество энергии, выделяемое Солнцем за одну секунду) .

Солнце состоит из водорода (массовое содержание водорода ), гелия (массовое содержание ) и других элементов с меньшей концентрацией (ниже все элементы тяжелее гелия в этом контексте называются металлами, как принято в астрофизике); их общее массовое содержание . Наиболее распространёнными элементами тяжелее водорода и гелия, в порядке убывания содержания, являются кислород, углерод, неон, азот, железо, магний, кремний, сера, аргон, алюминий, никель, натрий и кальций. На 1 млн атомов водорода приходится 98 000 атомов гелия, 851 атом кислорода, 398 атомов углерода, 123 атома неона, 100 атомов азота, 47 атомов железа, 38 атомов магния, 35 атомов кремния, 16 атомов серы, 4 атома аргона, 3 атома алюминия, по 2 атома никеля, натрия и кальция, а также малое количество прочих элементов.

Солнечный спектр содержит линии ионизированных и нейтральных металлов, а также водорода и гелия. В нашей Галактике ( Млечный Путь) насчитывается от 200 до 400 миллиардов звёзд. При этом 85 % звёзд нашей галактики - это звёзды, менее яркие, чем Солнце (в большинстве своём красные карлики). Как и все звёзды главной последовательности, Солнце вырабатывает энергию путём термоядерного синтеза гелия из водорода. В случае Солнца более 99 % энергии выделяется через протон-протонный цикл, тогда как для более массивных звёзд главной последовательности преимущественным путём синтеза гелия является CNO-цикл.

Солнце - ближайшая к Земле звезда. Средняя удалённость Солнца от Земли - 149,6 млн 26 000 1400 земных км - приблизительно равна астрономической единице, а видимый угловой диаметр при наблюдении с Земли, как и у Луны, - чуть больше полуградуса (31-32 минуты). Солнце находится на расстоянии около световых лет от центра Млечного Пути и вращается вокруг него на ящичной орбите, делая один оборот за 225-250 миллионов лет. Орбитальная скорость Солнца равна 217 км/с - таким образом, световой год оно проходит примерно за астрономическую единицу - за 8 земных суток. лет, а одну

В настоящее время Солнце находится во внутреннем крае рукава Ориона нашей Галактики, между рукавом Персея и рукавом Стрельца, и движется через Местное межзвёздное облако - область повышенной плотности, расположенную в имеющем меньшую плотность Местном пузыре - зоне рассеянного высокотемпературного межзвёздного газа. Из звёзд, принадлежащих 50 самым близким звёздным системам в пределах 17 световых лет, известным в настоящее время, Солнце является четвёртой по яркости звездой (его абсолютная звёздная величина +4,83 m).

Общие сведения

Солнце принадлежит к первому типу звёздного населения. Одна из распространённых теорий возникновения Солнечной системы предполагает, что её формирование было вызвано взрывами одной или нескольких сверхновых звёзд. Это предположение основано, в частности, на том, что в веществе Солнечной системы содержится аномально большая доля золота и урана, которые могли бы быть результатом эндотермических реакций, вызванных этим взрывом, или ядерного превращения элементов путём поглощения нейтронов веществом массивной звезды второго поколения.

Излучение Солнца - основной источник энергии на Земле. Его мощность характеризуется солнечной постоянной - мощностью излучения, проходящего через площадку единичной площади, перпендикулярную солнечным лучам и расположенную на расстоянии одной астрономической единицы от Солнца (то есть на орбите Земли) вне земной атмосферы. Эта постоянная равна приблизительно 1,37 кВт/м².

Проходя сквозь атмосферу Земли, солнечное излучение теряет в энергии примерно 370 Вт/м², и до земной поверхности доходит только 1000 Вт/м² (при ясной погоде и когда Солнце находится в зените). Эта энергия может использоваться в различных естественных и искусственных процессах. Так, растения, используя её посредством фотосинтеза, синтезируют органические соединения с выделением кислорода. Прямое нагревание солнечными лучами или преобразование энергии с помощью фотоэлементов может быть использовано для производства электроэнергии ( солнечными электростанциями) или выполнения другой полезной работы. Путём фотосинтеза была в далёком прошлом получена и энергия, запасённая в нефти и других видах ископаемого топлива.

Ультрафиолетовое излучение Солнца имеет антисептические свойства, позволяющие использовать его для дезинфекции воды и различных предметов. Оно также вызывает загар и имеет другие биологические эффекты, например стимулирует производство в организме витамина D. Воздействие ультрафиолетовой части солнечного спектра сильно ослабляется озоновым слоем в земной атмосфере, поэтому интенсивность ультрафиолетового излучения на поверхности Земли сильно меняется с широтой. Угол, под которым Солнце стоит над горизонтом в полдень, влияет на многие типы биологической адаптации, например от него зависит цвет кожи человека в различных регионах земного шара.

Наблюдаемый с Земли путь Солнца по небесной сфере изменяется в течение года. Путь, описываемый в течение года той точкой, которую занимает Солнце на небе в определённое заданное время, называется аналеммой и имеет форму цифры 8, вытянутой вдоль оси север - юг. Самая заметная вариация в видимом положении Солнца на небе - его колебание вдоль направления север - юг с амплитудой 47° (вызванное наклоном плоскости эклиптики к плоскости небесного экватора, равным 23,5°). Существует также другая компонента этой вариации, направленная вдоль оси восток - запад и вызванная увеличением скорости орбитального движения Земли при её приближении к перигелию и уменьшением - при приближении к афелию. Первое из этих движений (север - юг) является причиной смены времён года.

Земля проходит через точку афелия в начале июля и удаляется от Солнца на расстояние 152 млн км, а через точку перигелия - в начале января и приближается к Солнцу на расстояние 147 млн км. Видимый диаметр Солнца между этими двумя датами меняется на 3 %. Поскольку разница в расстоянии составляет примерно 5 млн км, то в афелии Земля получает примерно на 7 % меньше тепла. Таким образом, зимы в северном полушарии немного теплее, чем в южном, а лето немного прохладнее.

Солнце - магнитоактивная звезда. Она обладает сильным магнитным полем, напряжённость которого меняется со временем и которое меняет направление приблизительно каждые 11 лет, во время солнечного максимума. Вариации магнитного поля Солнца вызывают разнообразные эффекты, совокупность которых называется солнечной активностью и включает в себя такие явления, как солнечные пятна, солнечные вспышки, вариации солнечного ветра и т. д., а на Земле вызывает полярные сияния в высоких и средних широтах и геомагнитные бури, которые негативно сказываются на работе средств связи, средств передачи электроэнергии, а также негативно воздействует на живые организмы (вызывают головную боль и плохое самочувствие у людей, чувствительных к магнитным бурям). Предполагается, что солнечная активность играла большую роль в формировании и развитии Солнечной системы. Она также оказывает влияние на структуру земной атмосферы.

Жизненный цикл

Солнце является молодой звездой третьего поколения ( популяции I) с высоким содержанием металлов, то есть оно образовалось из останков звёзд первого и второго поколений (соответственно популяций III и II).

Текущий возраст Солнца (точнее время его существования на главной последовательности), оценённый с помощью компьютерных моделей звёздной эволюции, равен приблизительно 4,5 миллиарда лет.

Считается, что Солнце сформировалось примерно 4,5 миллиарда лет назад, когда быстрое сжатие под действием сил гравитации облака молекулярного водорода (также, возможно, облака из смеси молекулярного водорода и атомов других химических элементов) привело к образованию в нашей области Галактики звезды первого типа звёздного населения типа

Звезда такой массы, как Солнце, должна существовать на главной последовательности в общей сложности примерно 10 млрд лет. Таким образом, сейчас Солнце находится примерно в середине своего жизненного цикла. На современном этапе в солнечном ядре идут термоядерные реакции превращения водорода в гелий. Каждую секунду в ядре Солнца около 4 миллионов тонн вещества превращается в лучистую энергию, в результате чего генерируется солнечное излучение и поток солнечных нейтрино.

По мере того, как Солнце постепенно расходует запасы своего водородного горючего, оно становится всё горячее, а его светимость медленно, но неуклонно увеличивается. К возрасту 5,6 млрд лет, через 1,1 млрд лет от настоящего времени, наше дневное светило будет ярче на 11 %, чем сейчас.

Уже в этот период, ещё до стадии красного гиганта, возможно исчезновение или кардинальное изменение жизни на Земле из-за повышения температуры поверхности планеты, вызванного увеличением яркости Солнца и парникового эффекта, индуцированного парами воды. К этому моменту Солнце достигнет максимальной поверхностной температуры (5800 К) за всё своё время эволюции в прошлом и будущем вплоть до фазы белого карлика; на следующих стадиях температура фотосферы будет меньше. Несмотря на прекращение жизни в её современном понимании, жизнь на планете может остаться в глубинах морей и океанов.

К возрасту 8 млрд лет (через 3,5 млрд лет от настоящего времени) яркость Солнца возрастёт на 40 %. К тому времени условия на Земле, возможно, будут подобны нынешним условиям на Венере: вода с поверхности планеты исчезнет полностью и улетучится в космос. Скорее всего, это приведёт к окончательному уничтожению всех наземных форм жизни. По мере того как водородное топливо в солнечном ядре будет выгорать, его внешняя оболочка будет расширяться, а ядро - сжиматься и нагреваться.

Когда Солнце достигнет возраста 10,9 млрд лет (6,4 млрд лет от настоящего времени), водород в ядре кончится, а образовавшийся из него гелий, ещё неспособный в этих условиях к термоядерному горению, станет сжиматься и уплотняться ввиду прекращения ранее поддерживавшего его "на весу" потока энергии из центра. Горение водорода будет продолжаться в тонком внешнем слое ядра. На этой стадии радиус Солнца достигнет 1,59 , а светимость будет в 2,21 раза больше современной. В течение следующих 0,7 млрд лет Солнце будет относительно быстро расширяться (до 2,3 ), сохраняя почти постоянную светимость, а его температура упадёт с 5500 K до 4900 K. В конце этой фазы, достигнув возраста 11,6 млрд лет (через 7 млрд лет от настоящего времени) Солнце станет субгигантом.

Приблизительно через 7,6-7,8 миллиарда лет, к возрасту 12,2 млрд лет, ядро Солнца разогреется настолько, что запустит процесс горения водорода в окружающей его оболочке. Это повлечёт за собой бурное расширение внешних оболочек светила, таким образом Солнце покинет главную последовательность, на которой оно находилось почти с момента своего рождения, и станет красным гигантом, перейдя на вершину ветви красных гигантов диаграммы Герцшпрунга - Рассела. В этой фазе радиус Солнца увеличится в 256 раз по сравнению с современным. Расширение звезды приведёт к сильному увеличению её светимости (в 2700 раз) и охлаждению поверхности до 2650 К. По-видимому, расширяющиеся внешние слои Солнца в это время достигнут современной орбиты Земли. При этом исследования показывают, что ещё до этого момента из-за усиления солнечного ветра вследствие многократного увеличения площади поверхности Солнце потеряет более 28 % своей массы, и это приведёт к тому, что Земля перейдёт на более далёкую от Солнца орбиту, избежав, таким образом, поглощения внешними слоями солнечной плазмы. Хотя исследования 2008 года показывают, что Земля, скорее всего, будет поглощена Солнцем вследствие замедления вращения Солнца и последующих приливных взаимодействий с его внешней оболочкой, которые приведут к приближению орбиты Земли обратно к Солнцу. Даже если Земля избежит поглощения Солнцем, вся вода на ней перейдёт в газообразное состояние, а её атмосфера будет сорвана сильнейшим солнечным ветром.

Данная фаза существования Солнца продлится около 10 миллионов лет. Когда температура в ядре достигнет 100 млн К, произойдёт гелиевая вспышка, и начнётся термоядерная реакция синтеза углерода и кислорода из гелия. Солнце, получившее новый источник энергии, уменьшится в размере до 9,5 . Спустя 100-110 млн лет, когда запасы гелия иссякнут, повторится бурное расширение внешних оболочек звезды, и она снова станет красным гигантом. Этот период существования Солнца будет сопровождаться мощными вспышками, временами его светимость будет превышать современный уровень в 5200 раз. Это будет происходить от того, что в термоядерную реакцию будут вступать ранее не затронутые остатки гелия. В таком состоянии Солнце просуществует около 20 млн лет.

Масса Солнца недостаточна для того, чтобы его эволюция завершилась взрывом сверхновой. После того как Солнце пройдёт фазу красного гиганта, термические пульсации приведут к тому, что его внешняя оболочка будет сорвана, и из неё образуется планетарная туманность. В центре этой туманности останется сформированный из ядра Солнца белый карлик, очень горячий и плотный объект, по размерам сопоставимый с планетой Земля. Изначально этот белый карлик будет иметь температуру поверхности 120 000 К и светимость 3500 солнечных, но в течение многих миллионов и миллиардов лет будет остывать и угасать. Данный жизненный цикл считается типичным для звёзд малой и средней массы.

Внутреннее строение Солнца

Солнечное ядро

Центральная часть Солнца с радиусом примерно 150-175 тыс. км (то есть 20-25 % от радиуса Солнца), в которой идут термоядерные реакции, называется солнечным ядром. Плотность вещества в ядре составляет примерно 150 000 кг/м³ (в 150 раз выше плотности воды и в ~6,6 раз выше плотности самого плотного металла на Земле - осмия), а температура в центре ядра - более 14 млн К. Анализ данных, проведённый миссией SOHO, показал, что в ядре скорость вращения Солнца вокруг своей оси значительно выше, чем на поверхности. В ядре осуществляется протон-протонная термоядерная реакция, в результате которой из четырёх протонов образуется гелий-4. При этом каждую секунду в излучение превращаются 4,26 млн тонн вещества, однако эта величина ничтожна по сравнению с массой Солнца - 2⋅10 ²⁷ тонн. Мощность, выделяемая различными зонами ядра, зависит от их расстояния до центра Солнца. В самом центре она достигает, согласно теоретическим оценкам, 276,5 Вт/м³. Таким образом, на объём человека (0,05 м³) приходится выделение тепла 285 Ккал/день (1192 кДж/день), что на порядок меньше удельного тепловыделения живого бодрствующего человека. Удельное же тепловыделение всего объёма Солнца ещё на два порядка меньше. Благодаря столь скромному удельному энерговыделению запасов "топлива" (водорода) хватает на несколько миллиардов лет поддержания термоядерной реакции.

Ядро - единственное место на Солнце, в котором энергия и тепло получается от термоядерной реакции, остальная часть звезды нагрета этой энергией. Вся энергия ядра последовательно проходит сквозь слои, вплоть до фотосферы, с которой излучается в виде солнечного света и кинетической энергии.

Зона лучистого переноса

Над ядром, на расстояниях примерно от 0,2-0,25 до 0,7 радиуса Солнца от его центра, находится зона лучистого переноса. В этой зоне перенос энергии происходит главным образом с помощью излучения и поглощения фотонов. При этом направление каждого конкретного фотона, излучённого слоем плазмы, никак не зависит от того, какие фотоны плазмой поглощались, поэтому он может как проникнуть в следующий слой плазмы в лучистой зоне, так и переместиться назад, в нижние слои. Из-за этого промежуток времени, за который многократно переизлучённый фотон (изначально возникший в ядре) достигает конвективной зоны, согласно современным моделям Солнца, может лежать в пределах от 10 тысяч до 170 тысяч лет (иногда встречающаяся цифра в миллионы лет считается завышенной).

Перепад температур в данной зоне составляет от 2 млн К на поверхности до 7 млн К в глубине. При этом в данной зоне отсутствуют макроскопические конвекционные движения, что говорит о том, что адиабатический градиент температуры в ней больше, чем градиент лучевого равновесия. Для сравнения, в красных карликах давление не может препятствовать перемешиванию вещества и зона конвекции начинается сразу от ядра. Плотность вещества в данной зоне колеблется от 0,2 (на поверхности) до 20 (в глубине) г/см³.

Конвективная зона Солнца

Ближе к поверхности Солнца температуры и плотности вещества уже недостаточно для полного переноса энергии путём переизлучения. Возникает вихревое перемешивание плазмы, и перенос энергии к поверхности (фотосфере) совершается преимущественно движениями самого вещества. С одной стороны, вещество фотосферы, охлаждаясь на поверхности, погружается вглубь конвективной зоны. С другой стороны, вещество в нижней части получает излучение из зоны лучевого переноса и поднимается наверх, причём оба процесса идут со значительной скоростью. Такой способ передачи энергии называется конвекцией, а подповерхностный слой Солнца толщиной примерно 200 000 км, где она происходит, - конвективной зоной. По мере приближения к поверхности температура падает в среднем до 5800 К, а плотность газа до менее 1/1000 плотности земного воздуха.

По современным данным, роль конвективной зоны в физике солнечных процессов исключительно велика, так как именно в ней зарождаются разнообразные движения солнечного вещества. Термики в конвективной зоне вызывают на поверхности гранулы (которые по сути являются вершинами термиков) и супергрануляцию. Скорость потоков составляет в среднем 1-2 км/с, а максимальные её значения достигают 6 км/с. Время жизни гранулы составляет 10-15 минут, что сопоставимо по времени с периодом, за который газ может однократно обойти вокруг гранулы. Следовательно, термики в конвективной зоне находятся в условиях, резко отличных от условий, способствующих возникновению ячеек Бенара. Также движения в этой зоне вызывают эффект магнитного динамо и, соответственно, порождают магнитное поле, имеющее сложную структуру.

Атмосфера Солнца

Фотосфера (слой, излучающий свет) образует видимую поверхность Солнца. Её толщина соответствует оптической толщине приблизительно в 2/3 единиц. В абсолютных величинах фотосфера достигает толщины, по разным оценкам, от 100 до 400 км. Из фотосферы исходит основная часть оптического (видимого) излучения Солнца, излучение же из более глубоких слоёв до нас уже не доходит. Температура по мере приближения к внешнему краю фотосферы уменьшается с 6600 К до 4400 К. Эффективная температура фотосферы в целом составляет 5772 К. Она может быть рассчитана по закону Стефана - Больцмана, согласно которому мощность излучения абсолютно чёрного тела прямо пропорциональна четвёртой степени температуры тела. Водород при таких условиях сохраняется почти полностью в нейтральном состоянии. Фотосфера образует видимую поверхность Солнца, по которой определяются размеры Солнца, расстояние от Солнца и т. д. Так как газ в фотосфере является относительно разреженным, то скорость его вращения много меньше скорости вращения твёрдых тел. При этом газ в экваториальной и полярных областях, движется неравномерно - на экваторе он делает оборот за 24 дня, на полюсах - за 30 дней.

Хромосфера

Хромосфера (от др.-греч. - цвет, - шар, сфера) - внешняя оболочка Солнца толщиной около 2000 км, окружающая фотосферу. Происхождение названия этой части солнечной атмосферы связано с её красноватым цветом, вызванным тем, что в видимом спектре хромосферы доминирует красная H-альфа линия излучения водорода из серии Бальмера. Верхняя граница хромосферы не имеет выраженной гладкой поверхности, из неё постоянно происходят горячие выбросы, называемые спикулами. Число спикул, наблюдаемых одновременно, составляет в среднем 60-70 тыс. Из-за этого в конце XIX века итальянский астроном Секки, наблюдая хромосферу в телескоп, сравнил её с горящими прериями. Температура хромосферы увеличивается с высотой от 4000 до 20 000 К (область температур больше 10 000 К относительно невелика).

Плотность хромосферы невелика, поэтому яркость недостаточна для наблюдения в обычных условиях. Но при полном солнечном затмении, когда Луна закрывает яркую фотосферу, расположенная над ней хромосфера становится видимой и светится красным цветом. Её можно также наблюдать в любое время с помощью специальных узкополосных оптических фильтров. Кроме уже упомянутой линии H-альфа с длиной волны 656,3 нм, фильтр также может быть настроен на линии Ca II K (393,4 нм) и Ca II H (396,8 нм).

Основные хромосферные структуры, которые видны в этих линиях:

хромосферная сетка, покрывающая всю поверхность Солнца и состоящая из линий, окружающих ячейки супергрануляции размером до 30 тыс. км в поперечнике;

флоккулы - светлые облакоподобные образования, чаще всего приуроченные к районам с сильными магнитными полями - активным областям, часто окружают солнечные пятна;

волокна и волоконца (фибриллы) - тёмные линии различной ширины и протяжённости, как и флоккулы, часто встречаются в активных областях.

Корона - последняя внешняя оболочка Солнца. Корона в основном состоит из протуберанцев и энергетических извержений, исходящих и извергающихся на несколько сотен тысяч и даже более миллиона километров в пространство, образуя солнечный ветер. Средняя корональная температура составляет от 1 до 2 млн К, а максимальная, в отдельных участках, - от 8 до 20 млн К. Несмотря на такую высокую температуру, она видна невооружённым глазом только во время полного солнечного затмения, так как плотность вещества в короне мала, а потому невелика и её яркость. Необычайно интенсивный нагрев этого слоя вызван, по-видимому, эффектом магнитного пересоединения и воздействием ударных волн (см. Проблема нагрева короны). Форма короны меняется в зависимости от фазы цикла солнечной активности: в периоды максимальной активности она имеет округлую форму, а в минимуме - вытянута вдоль солнечного экватора. Поскольку температура короны очень велика, она интенсивно излучает в ультрафиолетовом и рентгеновском диапазонах. Эти излучения не проходят сквозь земную атмосферу, но в последнее время появилась возможность изучать их с помощью космических аппаратов. Излучение в разных областях короны происходит неравномерно. Существуют горячие активные и спокойные области, а также корональные дыры с относительно невысокой температурой в 600 000 К, из которых в пространство выходят магнитные силовые линии. Такая ("открытая") магнитная конфигурация позволяет частицам беспрепятственно покидать Солнце, поэтому солнечный ветер испускается в основном из корональных дыр.

Видимый спектр солнечной короны состоит из трёх различных составляющих, названных L, K и F компонентами (или, соответственно, L-корона, K-корона и F-корона; ещё одно название L-компоненты - E-корона. K-компонента - непрерывный спектр короны. На его фоне до высоты 9-10′ от видимого края Солнца видна эмиссионная L-компонента. Начиная с высоты около 3′ ( угловой диаметр Солнца - около 30′) и выше виден фраунгоферов спектр, такой же как и спектр фотосферы. Он составляет F-компоненту солнечной короны. На высоте 20′ F-компонента доминирует в спектре короны. Высота 9-10′ принимается за границу, отделяющую внутреннюю корону от внешней. Излучение Солнца с длиной волны менее 20 нм, полностью исходит из короны. Это означает, что, например, на распространённых снимках Солнца на длинах волн 17,1 нм (171 Å), 19,3 нм (193 Å), 19,5 нм (195 Å), видна исключительно солнечная корона с её элементами, а хромосфера и фотосфера - не видны. Две корональные дыры, почти всегда существующие у северного и южного полюсов Солнца, а также другие, временно появляющиеся на его видимой поверхности, практически совсем не испускают рентгеновское излучение.

Солнечный ветер

Из внешней части 1,4-1,6⋅10 солнечной короны истекает солнечный ветер - поток ионизированных частиц (в основном протонов, электронов и α-частиц), распространяющийся с постепенным уменьшением своей плотности, до границ гелиосферы. Солнечный ветер разделяют на два компонента - медленный солнечный ветер и быстрый солнечный ветер. Медленный солнечный ветер имеет скорость около 400 км/с и температуру ⁶ К и по составу близко соответствует короне. Быстрый солнечный ветер имеет скорость около 750 км/с, температуру 8⋅10 ⁵ К, и по составу похож на вещество фотосферы. Медленный солнечный ветер вдвое более плотный и менее постоянный, чем быстрый. Медленный солнечный ветер имеет более сложную структуру с регионами турбулентности.

В среднем Солнце излучает с ветром около 1,3⋅10 ³⁶ частиц в секунду. Следовательно, полная потеря массы Солнцем (на данный вид излучения) составляет за год 2-3⋅10 −14 солнечных масс. Потеря за 150 млн лет эквивалентна земной массе.. Многие природные явления на Земле связаны с возмущениями в солнечном ветре, в том числе геомагнитные бури и полярные сияния.

Первые прямые измерения характеристик солнечного ветра были проведены в январе 1959 года советской станцией " Луна-1". Наблюдения проводились с помощью сцинтилляционного счётчика и газового ионизационного детектора. Три года спустя такие же измерения были проведены американскими учёными с помощью станции " Маринер-2". В конце 1990-х годов с помощью Ультрафиолетового коронального спектрометра ( англ. Ultraviolet Coronal Spectrometer (UVCS)) на борту спутника SOHO были проведены наблюдения областей возникновения быстрого солнечного ветра на солнечных полюсах.

Магнитные поля Солнца

Происхождение и виды солнечных магнитных полей

Так как солнечная плазма имеет достаточно высокую электропроводность, в ней могут возникать электрические токи и, как следствие, магнитные поля. Непосредственно наблюдаемые в солнечной фотосфере магнитные поля принято разделять на два типа, в соответствии с их масштабом.

Крупномасштабное ( общее или глобальное) магнитное поле с характерными размерами, сравнимыми с размерами Солнца, имеет среднюю напряжённость на уровне фотосферы порядка нескольких гаусс. В минимуме цикла солнечной активности оно имеет приблизительно дипольную структуру, при этом напряжённость поля на полюсах Солнца максимальна. Затем, по мере приближения к максимуму цикла солнечной активности, напряжённости поля на полюсах постепенно уменьшаются и через один-два года после максимума цикла становятся равными нулю (так называемая "переполюсовка солнечного магнитного поля"). На этой фазе общее магнитное поле Солнца не исчезает полностью, но его структура носит не дипольный, а квадрупольный характер. После этого напряжённость солнечного диполя снова возрастает, но при этом он имеет уже другую полярность. Таким образом, полный цикл изменения общего магнитного поля Солнца, с учётом перемены знака, равен удвоенной продолжительности 11-летнего цикла солнечной активности - примерно 22 года ("закон Хейла").

Средне- и мелкомасштабные ( локальные) поля Солнца отличаются значительно бо́льшими напряжённостями полей и меньшей регулярностью. Самые мощные магнитные поля (до нескольких тысяч гаусс) наблюдаются в группах солнечных пятен в максимуме солнечного цикла. При этом типична ситуация, когда магнитное поле пятен в западной ("головной") части данной группы, в том числе самого крупного пятна (т. н. "лидера группы") совпадает с полярностью общего магнитного поля на соответствующем полюсе Солнца ("p-полярностью"), а в восточной ("хвостовой") части - противоположна ему ("f-полярность"). Таким образом, магнитные поля пятен имеют, как правило, биполярную или мультиполярную структуру. В фотосфере также наблюдаются униполярные области магнитного поля, которые, в отличие от групп солнечных пятен, располагаются ближе к полюсам и имеют значительно меньшую напряжённость магнитного поля (несколько гаусс), но большую площадь и продолжительность жизни (до нескольких оборотов Солнца).

Согласно современным представлениям, разделяемым большей частью исследователей, магнитное поле Солнца генерируется в нижней части конвективной зоны с помощью механизма гидромагнитного конвективного динамо, а затем всплывает в фотосферу под воздействием магнитной плавучести. Этим же механизмом объясняется 22-летняя цикличность солнечного магнитного поля.

Существуют также некоторые указания на наличие первичного (то есть возникшего вместе с Солнцем) или, по крайней мере, очень долгоживущего магнитного поля ниже дна конвективной зоны - в лучистой зоне и ядре Солнца.

Солнечная активность и солнечный цикл

Комплекс явлений, вызванных генерацией сильных магнитных полей на Солнце, называют солнечной активностью. Эти поля проявляются в фотосфере как солнечные пятна и вызывают такие явления, как солнечные вспышки, генерацию потоков ускоренных частиц, изменения в уровнях электромагнитного излучения Солнца в различных диапазонах, корональные выбросы массы, возмущения солнечного ветра, вариации потоков галактических космических лучей ( Форбуш-эффект) и т. д.

С солнечной активностью связаны также вариации геомагнитной активности (в том числе и магнитные бури), которые являются следствием достигающих Земли возмущений межпланетной среды, вызванных, в свою очередь, активными явлениями на Солнце.

Одним из наиболее распространённых показателей уровня солнечной активности является число Вольфа, связанное с количеством солнечных пятен на видимой полусфере Солнца. Общий уровень солнечной активности меняется с характерным периодом, примерно равным 11 годам (так называемый "цикл солнечной активности" или "одиннадцатилетний цикл"). Этот период выдерживается неточно и в XX веке был ближе к 10 годам, а за последние 300 лет варьировался примерно от 7 до 17 лет. Циклам солнечной активности принято приписывать последовательные номера, начиная от условно выбранного первого цикла, максимум которого был в 1761 году. В 2000 году наблюдался максимум 23-го цикла солнечной активности.

Существуют также вариации солнечной активности большей длительности. Так, во второй половине XVII века солнечная активность и, в частности, её одиннадцатилетний цикл были сильно ослаблены ( минимум Маундера). В эту же эпоху в Европе отмечалось снижение среднегодовых температур (т. н. Малый ледниковый период), что, возможно, вызвано воздействием солнечной активности на климат Земли. Существует также точка зрения, что глобальное потепление до некоторой степени вызвано повышением глобального уровня солнечной активности во второй половине XX века. Тем не менее, механизмы такого воздействия пока ещё недостаточно ясны.

Самая большая группа солнечных пятен за всю историю наблюдений возникла в апреле 1947 года в южном полушарии Солнца. Её максимальная длина составляла 300 000 км, максимальная ширина - 145 000 км, а максимальная площадь превышала 6000 миллионных долей площади полусферы (мдп) Солнца, что примерно в 36 раз больше площади поверхности Земли. Группа была легко видна невооружённым глазом в предзакатные часы. Согласно каталогу Пулковской обсерватории, эта группа (№ 87 за 1947 год) проходила по видимой с Земли полусфере Солнца с 31 марта по 14 апреля 1947 года, максимальная её площадь составила 6761 мдп, а максимальная площадь наибольшего пятна в группе - 5055 мдп; количество пятен в группе достигало 172.

Солнце как переменная звезда

Так как магнитная активность Солнца подвержена периодическим изменениям, а вместе с этим изменяется и его светимость (или Солнечная цикличность), его можно рассматривать как переменную звезду. В годы максимума активности Солнце ярче, чем в годы минимума. Амплитуда изменений солнечной постоянной достигает 0,1 % (в абсолютных значениях это 1 Вт/м², тогда как среднее значение солнечной постоянной - 1361,5 Вт/м²).

Также некоторые исследователи относят Солнце к классу низкоактивных переменных звёзд типа BY Дракона. Поверхность таких звёзд покрыта пятнами (до 30 % от общей площади), и за счёт вращения звёзд наблюдаются изменения их блеска. У Солнца такая переменность очень слабая.

Планетная система

Вокруг Солнца обращается большое количество небесных тел меньшего размера, а именно:

Самые далёкие из этих тел удалены на расстояния порядка 100 а. е. от Солнца. В состав Солнечной системы включают также гипотетическое облако Оорта, которое должно быть расположено ещё в примерно 1000 раз дальше. Все объекты Солнечной системы образовались в то же время, что и Солнце, из того же газопылевого облака.

Солнце и Земля

Спектральный диапазон электромагнитного излучения Солнца очень широк - от радиоволн до рентгеновских лучей - однако максимум его интенсивности приходится на видимый свет (жёлто-зелёную часть спектра).

Для людей, животных и растений солнечный свет является очень важным. У значительной их части свет вызывает изменение циркадного ритма. Так, на человека, по некоторым исследованиям, оказывает влияние свет интенсивности более 1000 люкс, причём его цвет имеет значение. В тех областях Земли, которые в среднем за год получают мало солнечного света, например, тундре, устанавливается низкая температура (до −35 °C зимой), короткий сезон роста растений, малое биоразнообразие и низкорослая растительность.

В зелёных листьях растений содержится зелёный пигмент хлорофилл. Этот пигмент служит улавливателем световой энергии в процессе фотосинтеза - сложного цикла реакций синтеза органических веществ из углекислого газа и воды с использованием энергии света. Одним из продуктов фотосинтеза является кислород. Таким образом, фотосинтез обеспечивает возможность существования жизни на Земле. Животные существуют за счёт поедания растений, которые накапливают энергию Солнца в виде энергии химических соединений, и дыхания выделяемым ими кислородом.

Земная поверхность и нижние слои 1,74⋅10 воздуха - тропосфера, где образуются облака и возникают другие метеорологические явления, непосредственно получают энергию от Солнца. Основной приток энергии в систему атмосфера - Земля обеспечивается излучением Солнца в спектральном диапазоне от 0,1 до 4 мкм. При этом в диапазоне от 0,3 мкм до 1,5-2 мкм атмосфера Земли прозрачна для солнечного излучения почти полностью. В ультрафиолетовой области спектра (для волн короче 0,3 мкм) излучение поглощается в основном слоем озона, расположенного на высотах 20-60 км. Рентгеновское и гамма-излучение до поверхности Земли практически не доходят. Плотность мощности излучения Солнца на расстоянии 1 астрономической единицы вне атмосферы Земли равна около 1367 Вт/м² ( солнечная постоянная). По данным за 2000-2004 годы, усреднённый по времени и по поверхности Земли, этот поток составляет 341 Вт/м² или светимость Солнца примерно в 2,21⋅10 ¹⁷ Вт в расчёте на полную поверхность Земли (полная ⁹ раза больше).

Помимо этого, в атмосферу Земли проникает поток ионизированных частиц (в основном гелиево-водородной плазмы), истекающий из солнечной короны со скоростью 300-1200 км/с в окружающее космическое пространство ( солнечный ветер). Во многих районах близ полюсов планеты это приводит к полярным сияниям ("северным сияниям"). Также с солнечным ветром связано множество других природных явлений, в частности, магнитные бури. Магнитные бури, в свою очередь, могут воздействовать на земные организмы. Раздел биофизики, изучающий подобные влияния, называется гелиобиологией.

Также важным для живых организмов является излучение Солнца в ультрафиолетовом диапазоне. Так, под действием ультрафиолета образуется жизненно необходимый витамин D. При его недостатке возникает серьёзное заболевание - рахит. Из-за недостатка ультрафиолетовых лучей может нарушиться нормальное поступление кальция, вследствие чего усиливается хрупкость мелких кровеносных сосудов, увеличивается проницаемость тканей. Однако длительное действие ультрафиолета способствует развитию меланомы, различных видов рака кожи, ускоряет старение и появление морщин. От избыточного излучения Землю предохраняет озоновый слой, без которого, как считается, жизнь не смогла бы вообще выбраться из океанов.

Солнечные затмения

Солнечные затмения упоминаются уже в античных источниках. Однако наибольшее число датированных описаний содержится в западно-европейских средневековых хрониках и анналах. Например, солнечное затмение упоминает Максимин Трирский, который записал, что в "538 г. 16 февраля, с первого до третьего часа было солнечное затмение".

Возникает данное явление из-за того, что Луна закрывает (затмевает) полностью или частично Солнце от наблюдателя на Земле. Солнечное затмение возможно только в новолуния, когда сторона Луны, обращённая к Земле, не освещена, и сама Луна не видна. Затмения возможны только если новолуние происходит вблизи одного из двух лунных узлов (точки пересечения видимых орбит Луны и Солнца), не далее чем примерно в 12 градусах от одного из них. По астрономической классификации, если затмение хотя бы где-то на поверхности Земли может наблюдаться как полное, оно называется полным. Если затмение может наблюдаться только как частное (такое бывает, когда конус тени Луны проходит вблизи земной поверхности, но не касается её), затмение классифицируется как частное. Когда наблюдатель находится в тени от Луны, он наблюдает полное солнечное затмение. Когда он находится в области полутени, он может наблюдать частное солнечное затмение. Помимо полных и частных солнечных затмений, бывают кольцеобразные затмения. Визуально при кольцеобразном затмении Луна проходит по диску Солнца, но оказывается меньше Солнца в диаметре, и не может скрыть его полностью. Данное явление вызвано изменением угловых размеров Луны на небе вследствие эллиптичности её орбиты.

В год на Земле может происходить от 2 до 5 солнечных затмений, из которых не более двух - полные или кольцеобразные. В среднем за сто лет происходит 237 солнечных затмений, из которых 160 - частные, 63 - полные, 14 - кольцеобразные. В определённой точке земной поверхности затмения в большой фазе происходят достаточно редко, ещё реже наблюдаются полные солнечные затмения. Так, на территории Москвы с XI по XVIII век можно было наблюдать 159 солнечных затмений с фазой больше 0,5, из которых всего 3 полных (11.08.1124, 20.03.1140 и 7.06.1415). Ещё одно полное солнечное затмение произошло 19 августа 1887 года. Кольцеобразное затмение можно было наблюдать в Москве 26 апреля 1827 года. Очень сильное затмение с фазой 0,96 произошло 9 июля 1945 года. Следующее полное солнечное затмение ожидается в Москве 16 октября 2126 года.

Полные солнечные затмения позволяют наблюдать корону и ближайшие окрестности Солнца, что в обычных условиях крайне затруднено (хотя с 1996 года астрономы получили возможность постоянно обозревать окрестности нашей звезды благодаря работе спутника SOHO ( англ. Solar and Heliospheric Observatory - солнечная и гелиосферная обсерватория)). Французский учёный Пьер Жансен во время полного солнечного затмения в Индии 18 августа 1868 года впервые исследовал хромосферу Солнца и получил спектр нового химического элемента. Этот элемент назвали в честь Солнца - гелием. В 1882 году, 17 мая, во время солнечного затмения наблюдателями из Египта была замечена комета, пролетающая вблизи Солнца.

Солнце и другие звёзды

Ближайшие к Солнцу звёзды

Ближайшие к Солнцу три звезды находятся на расстоянии примерно 4,3 светового года (около 270 тыс. а. е.). Они составляют звёздную систему Альфа Центавра и движутся по сложным траекториям вокруг друг друга. На текущий момент ближе всех находится Проксима Центавра.

Двойники Солнца

В настоящее время известны несколько "двойников" Солнца, которые являются практически полными аналогами нашей звезды по массе, светимости, температуре (±50 К), металличности (±12 %), возрасту (±1 млрд лет) и т. д., среди которых:

Движение Солнца

Солнце вместе с Солнечной системой совершает сложное движение относительно других тел Вселенной.

Относительно ближайших звёзд оно движется со скоростью около 20 км/с в сторону точки, имеющей экваториальные координаты α = 270°, δ = 30° (в созвездии Геркулеса).

Однако эта скорость намного меньше скорости движения Солнца относительно центра Галактики. Вместе с зоной синхронного вращения (коротации) Галактики, Солнце вращается по эллиптической орбите вокруг её центра, совершая оборот за 225-250 млн лет. При этом линейная скорость составляет 220-240 км/с. Её направление сравнительно медленно, но меняется (на противоположное оно изменится через половину периода - около 125 млн лет). В настоящее время этот вектор направлен в сторону созвездия Лебедя. Помимо движения вокруг центра Галактики, Солнце совершает также колебания относительно плоскости галактики, пересекая её каждые 30-35 миллионов лет (по другим расчётам - каждые 20-25 млн лет) и оказываясь то в северном, то в южном галактическом полушарии. Нахождение в зоне коротации максимизирует интервал между прохождением Солнцем спиральных рукавов.

Также Солнце вместе со всей Галактикой совершает движение относительно центра Местной группы галактик.

В 1969 году была впервые выделена дипольная компонента[95] в реликтовом излучении: температура его оказалась не одинакова по всему небу. В направлении созвездия Льва она была на 0,1 % выше среднего, и на 0,1 % ниже в противоположном[96]. Это следствие эффекта Доплера, возникающего при движении Солнца относительно реликтового фона со скоростью примерно 370 км/с в сторону созвездия Льва. Это движение складывается из движения Солнца относительно центра Галактики, движения Галактики относительно центра масс Местной группы, и собственного движения Местной группы. Скорость последнего, по современным данным, составляет 627±22 км/с и направлена в сторону точки с галактическими координатами , [97][98] (эта точка располагается в созвездии Гидры[99]).

На пути вокруг центра Галактики Солнце движется в настоящее время сквозь область разреженного горячего газа, известную как Местный пузырь и через находящееся в этой области Местное межзвёздное облако, которое выдувается из области звездообразования под названием Ассоциация Скорпиона-Центавра. Солнце движется сквозь область Местного пузыря последние 5 или даже 10 млн лет., оно вошла в Местное межзвёздное облако где-то между 44 и 150 тыс. лет назад и, как ожидается, останется в его пределах ещё в течение 10-12 тыс. лет.

Исследования Солнца

Ранние наблюдения Солнца

С самых ранних времён человечество отмечало важную роль Солнца - яркого диска на небе, несущего свет и тепло.

Во многих доисторических и античных культурах Солнце почиталось как божество. Культ Солнца занимал важное место в религиях цивилизаций Египта, инков, ацтеков. Многие древние памятники связаны с Солнцем: например, мегалиты точно отмечают положение летнего солнцестояния (одни из крупнейших мегалитов такого рода находятся в Набта-Плайя ( Египет) и в Стоунхендже ( Великобритания)), пирамиды в Чичен-Ице ( Мексика) построены таким образом, чтобы тень от Земли скользила по пирамиде в дни весеннего и осеннего равноденствий, и так далее. Древнегреческие астрономы, наблюдая видимое годовое движение Солнца вдоль эклиптики, считали Солнце одной из семи планет (от др.-греч. ἀστὴρ πλανήτης - блуждающая звезда). В некоторых языках Солнцу, наравне с планетами, посвящён день недели.

Развитие современного научного понимания

Одним из первых попытался взглянуть на Солнце с научной точки зрения греческий философ Анаксагор. Он говорил, что Солнце - это не колесница Гелиоса, как учила греческая мифология, а гигантский, "размерами больше, чем Пелопоннес", раскалённый металлический шар. За это еретическое учение он был брошен в тюрьму, приговорён к смерти и освобождён только благодаря вмешательству Перикла.

Идея о том, что Солнце - это центр, вокруг которого обращаются планеты, высказывалась Аристархом Самосским и древнеиндийскими учёными (см. Гелиоцентрическая система мира). Эта теория была возрождена Коперником в XVI веке.

Первым расстояние от Земли до Солнца пытался вычислить Аристарх Самосский, измеряя угол между Солнцем и Луной в фазу первой или последней четверти и определяя из соответствующего прямоугольного треугольника отношение расстояния от Земли до Луны к расстоянию от Земли до Солнца. По Аристарху, расстояние до Солнца в 18 раз больше расстояния до Луны. На самом деле расстояние до Солнца в 394 раза больше расстояния до Луны. А вот расстояние до Луны в античности было определено весьма точно Гиппархом, причём он использовал другой метод, предложенный Аристархом Самосским.

Китайские астрономы в течение столетий, со времён династии Хань, наблюдали солнечные пятна. Впервые пятна были зарисованы в 1128 году в хронике Иоанна Вустерского. С 1610 года начинается эпоха инструментального исследования Солнца. Изобретение телескопа и его специальной разновидности для наблюдения за Солнцем - гелиоскопа - позволило Галилею, Томасу Хэрриоту, Кристофу Шейнеру и другим учёным рассмотреть солнечные пятна. Галилей, по-видимому, первым среди исследователей признал пятна частью солнечной структуры, в отличие от Шейнера, посчитавшего их проходящими перед Солнцем планетами. Это предположение позволило Галилею открыть вращение Солнца и вычислить его период. Приоритету открытия пятен и их природе была посвящена более чем десятилетняя полемика между Галилеем и Шейнером, однако, скорее всего, первое наблюдение и первая публикация не принадлежат ни одному из них.

Первую более или менее приемлемую оценку расстояния от Земли до Солнца способом параллакса получили Джованни Доменико Кассини и Жан Рише. В 1672 году, когда Марс находился в великом противостоянии с Землёй, они измерили положение Марса одновременно в Париже и в Кайенне - административном центре Французской Гвианы. Наблюдавшийся параллакс составил 24″. По результатам этих наблюдений было найдено расстояние от Земли до Марса, которое было затем пересчитано в расстояние от Земли до Солнца - 140 млн км.

В начале XIX века отец Пьетро Анджело Секки ( итал. Pietro Angelo Secchi), главный астроном Ватикана, положил начало такому направлению исследования в астрономической науке, как спектроскопия, разложив солнечный свет на составные цвета. Стало понятно, что таким образом можно изучать состав звёзд, и Фраунгофер обнаружил линии поглощения в спектре Солнца. Благодаря спектроскопии был обнаружен новый элемент в составе Солнца, который назвали гелием в честь древнегреческого бога Солнца Гелиоса.

Долгое время непонятными оставались источники солнечной энергии. В 1848 году Роберт Майер выдвинул метеоритную гипотезу, согласно которой Солнце нагревается благодаря бомбардировке метеоритами. Однако при таком количестве метеоритов сильно нагревалась бы и Земля; кроме того, земные геологические напластования состояли бы в основном из метеоритов; наконец, масса Солнца должна была расти, и это сказалось бы на движении планет. Поэтому во второй половине XIX века многими исследователями наиболее правдоподобной считалась теория, развитая Гельмгольцем ( 1853) и лордом Кельвином, которые предположили, что Солнце нагревается за счёт медленного гравитационного сжатия (" механизм Кельвина - Гельмгольца"). Основанные на этом механизме расчёты оценивали максимальный возраст Солнца в 20 млн лет, а время, через которое Солнце потухнет - не более чем в 15 млн. Однако эта гипотеза противоречила геологическим данным о возрасте горных пород, которые указывали на намного бо́льшие цифры. Так, например, Чарльз Дарвин отметил, что эрозия вендских отложений продолжалась не менее 300 млн лет. Тем не менее, энциклопедия Брокгауза и Ефрона считает гравитационную модель единственно допустимой.

Только в XX веке было найдено правильное решение этой проблемы. Первоначально Резерфорд выдвинул гипотезу, что источником внутренней энергии Солнца является радиоактивный распад. В 1920 году Артур Эддингтон предположил, что давление и температура в недрах Солнца настолько высоки, что там может идти термоядерная реакция, при которой ядра водорода ( протоны) сливаются в ядро гелия-4. Так как масса последнего меньше, чем сумма масс четырёх свободных протонов, то часть массы в этой реакции переходит в энергию фотонов. То, что водород преобладает в составе Солнца, подтвердила в 1925 году Сесилия Пейн. Теория термоядерного синтеза была развита в 1930-х годах астрофизиками Субраманьяном Чандрасе́каром и Хансом Бете. Бете детально рассчитал две главные термоядерные реакции, которые являются источниками энергии Солнца. Наконец, в 1957 году появилась работа Маргарет Бербидж "Синтез элементов в звёздах", в которой было показано, что большинство элементов во Вселенной возникло в результате нуклеосинтеза, идущего в звёздах.

В 1905 году Джордж Эллери Хейл ( англ. George Ellery Hale) в обсерватории Маунт-Вилсон установил первый солнечный телескоп в построенной небольшой обсерватории, и занялся поиском ответа на происхождение пятен на Солнце, открытых Галилеем. Джордж Хейл открыл, что пятна на Солнце вызваны магнитным полем, поскольку оно приводит к снижению температуры поверхности. Именно магнитное поле на поверхности Солнца вызывает солнечные ветры - извержение плазмы солнечной короны на сотни тысяч километров в пространство.

В январе 2020 года телескоп Национального научного фонда США сделал самые точные в истории снимки Солнца. На них хорошо видны "ячейки", по которым движется плазма.

Космические исследования Солнца

Атмосфера Земли препятствует прохождению многих видов электромагнитного излучения из космоса. Кроме того, даже в видимой части спектра, для которой атмосфера довольно прозрачна, изображения космических объектов могут искажаться её колебаниями, поэтому наблюдения этих объектов лучше производить на больших высотах (в высокогорных обсерваториях, с помощью приборов, поднятых в верхние слои атмосферы, и т. п.) или даже из космоса. Верно это и в отношении наблюдений Солнца. Если нужно получить очень чёткое изображение Солнца, исследовать его ультрафиолетовое или рентгеновское излучение, точно измерить солнечную постоянную, то наблюдения и съёмки проводят с аэростатов, ракет, спутников и космических станций.

Фактически первые внеатмосферные наблюдения Солнца были проведены вторым искусственным спутником Земли " Спутник-2" в 1957 году. Наблюдения проводились в нескольких спектральных диапазонах от 1 до 120 Å, выделяемых при помощи органических и металлических фильтров. Обнаружение солнечного ветра опытным путём было осуществлено в 1959 году с помощью ионных ловушек космических аппаратов " Луна-1" и " Луна-2", экспериментами на которых руководил Константин Грингауз.

Другими космическими аппаратами, исследовавшими солнечный ветер, были созданные NASA спутники серии " Пионер" с номерами 5-9, запущенные между 1960 и 1968 годами. Эти спутники обращались вокруг Солнца вблизи орбиты Земли и выполнили детальные измерения параметров солнечного ветра.

В 1970-е годы в рамках совместного проекта США и Германии были запущены спутники " Гелиос-I" и " Гелиос-II" ( англ. ). Они находились на гелиоцентрической орбите, перигелий которой лежал внутри орбиты Меркурия, примерно в 40 млн км от Солнца. Эти аппараты помогли получить новые данные о солнечном ветре.

В 1973 году вступила в строй космическая солнечная обсерватория Apollo Telescope Mount (англ.) на американской космической станции Скайлэб. С помощью этой обсерватории были сделаны первые наблюдения солнечной переходной области и ультрафиолетового излучения солнечной короны в динамическом режиме. С её помощью были также открыты корональные выбросы массы и корональные дыры, которые, как сейчас известно, тесно связаны с солнечным ветром.

В 1980 году НАСА вывело на околоземную орбиту космический зонд Solar Maximum Mission (SolarMax), который был предназначен для наблюдений ультрафиолетового, рентгеновского и гамма-излучения от солнечных вспышек в период высокой солнечной активности. Однако всего через несколько месяцев после запуска из-за неисправности электроники зонд перешёл в пассивный режим.

В 1984 году космическая экспедиция STS-41C на шаттле " Челленджер" устранила неисправность зонда и снова запустила его на орбиту. После этого, до своего входа в атмосферу в июне 1989 года, аппарат получил тысячи снимков солнечной короны. Его измерения помогли также выяснить, что мощность полного излучения Солнца за полтора года наблюдений изменилась только на 0,01 %.

Японский спутник " Yohkoh" , запущенный в 1991 году, проводил наблюдения излучения Солнца в рентгеновском диапазоне. Полученные им данные помогли учёным идентифицировать несколько разных типов солнечных вспышек и показали, что корона даже вдали от областей максимальной активности намного более динамична, чем принято было считать. "Ёко" функционировал в течение полного солнечного цикла и перешёл в пассивный режим во время солнечного затмения 2001 года, когда он потерял свою ориентировку на Солнце. В 2005 году спутник вошёл в атмосферу и был разрушен.

Очень важной для исследований Солнца является программа SOHO ( SOlar and Heliospheric Observatory), организованная совместно Европейским космическим агентством и NASA. Запущенный 2 декабря 1995 года космический аппарат SOHO вместо планируемых двух лет работает уже более десяти лет (по данным на 2009 год). Он оказался настолько полезным, что 11 февраля 2010 года был запущен следующий, аналогичный космический аппарат SDO ( Solar Dynamics Observatory). SOHO находится в точке Лагранжа между Землёй и Солнцем и с момента запуска передаёт на Землю изображения Солнца в различных диапазонах длин волн. Кроме своей основной задачи - исследования Солнца - SOHO исследовал большое количество комет, в основном очень малых, которые испаряются по мере своего приближения к Солнцу.

Все эти спутники наблюдали Солнце из плоскости эклиптики и поэтому могли детально изучить только далёкие от его полюсов области. В 1990 году был запущен космический зонд " Улисс" для изучения полярных областей Солнца. Сначала он совершил гравитационный манёвр возле Юпитера, чтобы выйти из плоскости эклиптики. По счастливому стечению обстоятельств ему также удалось наблюдать столкновение кометы Шумейкеров - Леви 9 с Юпитером в 1994 году. После того как он вышел на запланированную орбиту, он приступил к наблюдению солнечного ветра и напряжённости магнитного поля на высоких гелиоширотах. Выяснилось, что солнечный ветер на этих широтах имеет скорость примерно 750 км/с, что меньше, чем ожидалось, и что на них существуют большие магнитные поля, рассеивающие галактические космические лучи.

Состав солнечной фотосферы хорошо изучен с помощью спектроскопических методов, однако данных о соотношении элементов в глубинных слоях Солнца гораздо меньше. Для того, чтобы получить прямые данные о составе Солнца, был запущен космический зонд Genesis. Он вернулся на Землю в 2004 году, однако был повреждён при приземлении из-за неисправности одного из датчиков ускорения и не раскрывшегося вследствие этого парашюта. Несмотря на сильные повреждения, возвращаемый модуль доставил на Землю несколько пригодных для изучения образцов солнечного ветра.

22 сентября 2006 года на орбиту Земли была выведена солнечная обсерватория Hinode (Solar-B). Обсерватория создана в японском институте ISAS, где разрабатывалась обсерватория Yohkoh (Solar-A) и оснащена тремя инструментами: SOT - солнечный оптический телескоп, XRT - рентгеновский телескоп и EIS - изображающий спектрометр ультрафиолетового диапазона. Основной задачей Hinode является исследование активных процессов в солнечной короне и установление их связи со структурой и динамикой магнитного поля Солнца.

В октябре 2006 года была запущена солнечная обсерватория STEREO. Она состоит из двух идентичных космических аппаратов на таких орбитах, что один из них постоянно отстаёт от Земли, а другой её обгоняет. Это позволяет получать стереоизображения Солнца и таких солнечных явлений, как корональные выбросы массы.

В январе 2009 года состоялся запуск российского спутника " Коронас-Фотон" с комплексом космических телескопов " Тесис". В состав обсерватории входит несколько телескопов и спектрогелиографов крайнего ультрафиолетового диапазона, а также коронограф широкого поля зрения, работающий в линии ионизованного гелия HeII 304 A. Целью миссии "Тесис" является исследование наиболее динамичных солнечных процессов (вспышек и корональных выбросов массы), а также круглосуточный мониторинг солнечной активности с целью раннего прогнозирования геомагнитных возмущений.

11 февраля 2010 года США вывели на геостационарную орбиту новую солнечную обсерваторию SDO (Solar Dynamic Observatory).

Наблюдения за Солнцем и опасность для зрения

Для эффективного наблюдения Солнца существуют специальные, так называемые солнечные телескопы, которые установлены во многих обсерваториях мира. Наблюдения Солнца имеют ту особенность, что яркость Солнца велика, а следовательно, светосила солнечных телескопов может быть небольшой. Гораздо важнее получить как можно больший масштаб изображения, и для достижения этой цели солнечные телескопы имеют очень большие фокусные расстояния (метры и десятки метров). Вращать такую конструкцию нелегко, однако этого и не требуется. Положение Солнца на небе ограничивается сравнительно узким поясом, его максимальная ширина - 46 градусов. Поэтому солнечный свет с помощью зеркал направляют в стационарно установленный телескоп, а затем проецируют на экран или рассматривают с помощью затемнённых фильтров.

Солнце - далеко не самая мощная звезда из всех существующих, но оно находится относительно близко к Земле и поэтому для нас светит очень ярко - в 400 000 раз ярче полной Луны. Из-за этого смотреть на дневное Солнце невооружённым глазом крайне опасно, а смотреть в бинокль или телескоп без специального светофильтра категорически нельзя - это может нанести необратимый вред зрению (ожог сетчатки и роговой оболочки, разрушение палочки, колбочки, и привести к световой слепоте). Наблюдения Солнца невооружённым глазом без урона зрению возможны лишь на восходе или закате (тогда блеск Солнца ослабевает в несколько тысяч раз), или днём с применением светофильтров. При любительских наблюдениях в бинокль или телескоп также следует использовать затемняющий светофильтр, помещённый перед объективом. Однако лучше пользоваться другим способом - проецировать солнечное изображение через телескоп на белый экран. Даже с маленьким любительским телескопом можно таким образом изучать солнечные пятна, а в хорошую погоду увидеть грануляцию и факелы на поверхности Солнца. Однако в этом случае существует риск повреждения самого телескопа, поэтому перед использованием этого способа следует прочитать инструкцию к телескопу. В частности, при данном методе наблюдения Солнца подвержены риску повреждения телескопы-рефлекторы и катадиоптрические телескопы. Кроме того, для любого телескопа ни в коем случае нельзя смотреть через него напрямую на Солнце без специального светофильтра, а при проецировании изображения на экран не рекомендуется держать его долго, без перерывов, направленным на Солнце.

Теоретические проблемы

Проблема солнечных нейтрино

Ядерные реакции, происходящие в ядре Солнца, приводят к образованию большого количества электронных нейтрино. При этом измерения потока нейтрино на Земле, которые постоянно производятся с конца 1960-х годов, показали, что количество регистрируемых солнечных электронных нейтрино приблизительно в два-три раза меньше, чем предсказывает стандартная солнечная модель, описывающая процессы в Солнце. Это рассогласование между экспериментом и теорией получило название "проблема солнечных нейтрино" и более 30 лет было одной из загадок солнечной физики. Положение осложняется тем, что нейтрино крайне слабо взаимодействует с веществом, и создание нейтринного детектора, который способен достаточно точно измерить поток нейтрино даже такой мощности, как исходящий от Солнца - технически сложная и дорогостоящая задача (см. Нейтринная астрономия).

Предлагалось два главных пути решения проблемы солнечных нейтрино. Во-первых, можно было модифицировать модель Солнца таким образом, чтобы уменьшить предполагаемую термоядерную активность (а, значит, и температуру) в его ядре и, следовательно, поток излучаемых Солнцем нейтрино. Во-вторых, можно было предположить, что часть электронных нейтрино, излучаемых ядром Солнца, при движении к Земле превращается в нерегистрируемые обычными детекторами нейтрино других поколений (мюонные и тау-нейтрино). Сегодня понятно, что правильным, скорее всего, является второй путь.

Для того чтобы имел место переход одного сорта нейтрино в другой - то есть происходили так называемые нейтринные осцилляции - нейтрино должно иметь отличную от нуля массу. В настоящее время установлено, что это действительно так. В 2001 году в нейтринной обсерватории в Садбери были непосредственно зарегистрированы солнечные нейтрино всех трёх сортов, и было показано, что их полный поток согласуется со стандартной солнечной моделью. При этом только около трети долетающих до Земли нейтрино оказывается электронными. Это количество согласуется с теорией, которая предсказывает переход электронных нейтрино в нейтрино другого поколения как в вакууме (собственно " нейтринные осцилляции"), так и в солнечном веществе (" эффект Михеева - Смирнова - Вольфенштейна "). Таким образом, в настоящее время проблема солнечных нейтрино, по-видимому, решена.

Проблема нагрева короны

Над видимой поверхностью Солнца ( фотосферой), имеющей температуру около 6000 К, находится солнечная корона с температурой более 1 000 000 К. Можно показать, что прямого потока тепла из фотосферы недостаточно для того, чтобы привести к такой высокой температуре короны.

Предполагается, что энергия для нагрева короны поставляется турбулентными движениями подфотосферной конвективной зоны. При этом для переноса энергии в корону предложено два механизма. Во-первых, это волновое нагревание - звук и магнитогидродинамические волны, генерируемые в турбулентной конвективной зоне, распространяются в корону и там рассеиваются, при этом их энергия переходит в тепловую энергию корональной плазмы. Альтернативный механизм - магнитное нагревание, при котором магнитная энергия, непрерывно генерируемая фотосферными движениями, высвобождается путём пересоединения магнитного поля в форме больших солнечных вспышек или же большого количества мелких вспышек.

В настоящий момент неясно, какой тип волн обеспечивает эффективный механизм нагрева короны. Можно показать, что все волны, кроме магнитогидродинамических альвеновских, рассеиваются или отражаются до того, как достигнут короны, диссипация же альвеновских волн в короне затруднена. Поэтому современные исследователи сконцентрировали основное внимание на механизм нагревания с помощью солнечных вспышек. Один из возможных кандидатов в источники нагрева короны - непрерывно происходящие мелкомасштабные вспышки, хотя окончательная ясность в этом вопросе ещё не достигнута.

Солнце в мировой культуре

Как и многие другие природные явления, на протяжении всей истории человеческой цивилизации во многих культурах Солнце было объектом поклонения. Культ Солнца существовал в Древнем Египте, где солнечным божеством являлся Ра. У греков богом Солнца был Гелиос, который, по преданию, ежедневно проезжал по небу на своей колеснице. В древнерусском языческом пантеоне было два солнечных божества - Хорс (собственно олицетворённое солнце) и Даждьбог. Кроме того, годовой празднично-ритуальный цикл славян, как и других народов, был тесно связан с годовым солнечным циклом, и ключевые его моменты ( солнцестояния) олицетворялись такими персонажами, как Коляда ( Овсень) и Купала.

У большинства народов солнечное божество было мужского пола (например, в английском языке применительно к Солнцу используется личное местоимение "he" - "он"), но в скандинавской мифологии Солнце (Суль) - женское божество.

В Восточной Азии, в частности, во Вьетнаме Солнце обозначается символом 日 (китайский пиньинь rì), хотя есть также и другой символ - 太阳 (тай ян). В этих коренных вьетнамских словах, слова nhật и thái dương указывают на то, что в Восточной Азии Луна и Солнце считались двумя противоположностями - инь и ян. Как вьетнамцы, так и китайцы в древности считали их двумя первичными природными силами, причём Луна считалась связанной с инь, а Солнце - с ян.

В оккультизме

В каббале Солнце соотносится со сфирой Тиферет (См. также Халдейский ряд). В астрологии соотносится с духом, сознанием, а также жизненными силами организма[неавторитетный источник? ]. В астрологии каждому человеку приписывается знак зодиака по условному положению Солнца среди зодиакальных созвездий в день рождения.

Во многих индоевропейских языках Солнце обозначается словом, имеющим корень sol. Так, слово sol означает "Солнце" на латыни и в современных португальском, испанском, исландском, датском, норвежском, шведском, каталанском и галисийском языках. В английском языке слово Sol также иногда (преимущественно в научном контексте) используется для обозначения Солнца, однако главным значением этого слова является имя римского бога. В персидском языке sol означает "солнечный год". От этого же корня происходят древнерусское слово сълньце, современное русское солнце, а также соответствующие слова во многих других славянских языках.

В честь Солнца названа валюта государства Перу ( новый соль), ранее называвшаяся инти (так назывался бог солнца у инков, занимавший ключевое место в их астрономии и мифологии), что в переводе с языка кечуа означает солнце.

Городские легенды о Солнце

В 2002 и последующих годах в СМИ появилось сообщение, что через 6 лет Солнце взорвётся (то есть превратится в сверхновую звезду). Источником информации назывался "голландский астрофизик доктор Пирс ван дер Меер (Piers van der Meer), эксперт Европейского космического агентства". В действительности в ЕКА нет сотрудника с таким именем. Более того, астрофизика с таким именем вообще не существует. Водородного топлива Солнцу хватит на несколько миллиардов лет. По истечении этого времени Солнце разогреется до высоких температур (хотя и не сразу - этот процесс займёт десятки или сотни миллионов лет), но не станет сверхновой звездой. Солнце в принципе не может превратиться в сверхновую звезду из-за недостаточной массы.

Исходное сообщение опубликовано в "Weekly World News" - газете, известной своей склонностью к публикации сомнительной информации.

Примечания

1. ↑ (Дата обращения: 14 октября 2011)

2. ↑ Sun: Facts & figures. Solar System Exploration. NASA. Дата обращения: 14 мая 2009. Архивировано 10 августа 2011 года. (Дата обращения: 14 октября 2011)

3. ↑ The Sun's Vital Statistics. Stanford Solar Center. Дата обращения: 29 июля 2008. Архивировано 14 октября 2012 года.

4. Basu S., Antia H. M. Helioseismology and Solar Abundances (англ.) // Physics Reports . - 2008. - Vol. 457, iss. 5-6. - P. 217-283. - doi:10.1016/j.physrep.2007.12.002. - arXiv:0711.4590. Архивировано 27 января 2008 года.

5. ↑ Manuel O. K., Golden H. Solar Abundances of the Elements (англ.) // Meteoritics. - 1983. - Vol. 18, iss. 3. - P. 209-222. - doi:10.1111/j.1945-5100.1983.tb00822.x. Архивная копия от 1 марта 2005 на Wayback Machine.

6. 2014 Astronomical Constants ↑ http://asa.usno.navy.mil/static/files/2014/Astronomical_Constants_2014.pdf Архивная копия от 10 ноября 2013 на Wayback Machine

7. ↑ Kerr F. J., Lynden-Bell D. Review of galactic constants (англ.) // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. - Oxford University Press, 1986. - Vol. 221. - P. 1023-1038.

8. ↑ Falk, S. W.; Lattmer, J. M., Margolis, S. H. Are supernovae sources of presolar grains? (англ.) // Nature. - 1977. - Vol. 270. - P. 700-701.

9. ↑ Barsh G. S., 2003, What Controls Variation in Human Skin Color?, PLoS Biology, v. 1, p. 19.

10. ↑ Перигелий и афелий. Астронет. Астронет. Дата обращения: 5 июля 2009.

11. ↑ Магнитные бури: природа и влияние на человека. Справка, РИА Новости (30 октября 2009). Дата обращения 7 июня 2012.

12. Sun: In Depth (англ.) (недоступная ссылка). Solar Systen Exploration. NASA. Дата обращения: 18 сентября 2016. Архивировано 18 сентября 2016 года.

13. ↑ Goldsmith, D.; Owen, T. The search for life in the universe. - University Science Books, 2001. - С. 96. - ISBN 9781891389160.

14. Sackmann, I.-J.; Boothroyd, A. I.; Kraemer, K. E. Our Sun. III. Present and Future (англ.) // The Astrophysical Journal : journal. - IOP Publishing, 1993. - Vol. 418. - P. 457-468.

15. ↑

16. Schröder, K.-P.; Smith, R.C. Distant future of the Sun and Earth revisited Palmer, J.. Hope dims that Earth will survive Sun's death, New Scientist. Архивировано 17 марта 2008 года. Дата обращения 24 марта 2008. (англ.) // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society : journal. - Oxford University Press, 2008. - Vol. 386, no. 1. - P. 155. - doi:10.1111/j.1365-2966.2008.13022.x. - arXiv:0801.4031.Bibcode: 2008MNRAS.386..155S. - See also

17. ↑ Carrington, D.. Date set for desert Earth, BBC News (21 февраля 2000). Дата обращения 31 марта 2007.

18. ↑

19. ↑ K. P. Schroder, Robert Connon Smith. Distant future of the Sun and Earth revisited (англ.) // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society : journal. - Oxford University Press, 2008. - Vol. 386. - P. 155-163. - doi:10.1111/j.1365-2966.2008.13022.x. - arXiv:Bibcode: 2008MNRAS.386..155S. - 0801.4031.

20. ↑ Guillemot, H.; Greffoz, V. (Mars 2002). Ce que sera la fin du monde (фр.). Science et Vie № 1014.

21. ↑ Minard, Anne. Sun Stealing Earth's Atmosphere, National Geographic News (29 мая 2009). Дата обращения 30 августа 2009.

22. Г. Александровский. Солнце. О будущем нашего Солнца. Астрогалактика (2001). Дата обращения: 7 февраля 2013.

23. García, R.; et al. Tracking solar gravity modes: the dynamics of the solar core (англ.) // Science : journal. - 2007. - Vol. 316, no. 5831. - P. 1591-1593. - doi:10.1126/science.1140598. - PMID 17478682.Bibcode: 2007Sci...316.1591G. -

24. ↑ Basu ; Chaplin, William J.; Elsworth, Yvonne; New, Roger; Serenelli, Aldo M. et al. Fresh insights on the structure of the solar core (англ.) // The Astrophysical Journal : journal. - IOP Publishing, 2009. - Vol. 699, no. 699. - P. 1403. - doi:10.1088/0004-637X/699/2/1403. - Bibcode: 2009ApJ...699.1403B.

25. ↑ Bonanno, A.; Schlattl, H.; Patern, L. (2002). The age of the Sun and the relativistic corrections in the EOS (PDF). Astronomy and Astrophysics 390: 1115-1118.

26. ↑ Broggini, Carlo. Nuclear Processes at Solar Energy // Physics in Collision. - 2003. - 26 июня. - С. 21. - Bibcode: 2003phco.conf...21B. - arXiv:astro-ph/0308537.

27. ↑ Table of temperatures, power densities, luminosities by radius in the Sun Архивировано 29 ноября 2001 года.. Fusedweb.llnl.gov (1998-11-09). Retrieved on 2011-08-30.

28. ↑ The 8-minute travel time to Earth by sunlight hides a thousand-year journey that actually began in the core (англ.) (недоступная ссылка). NASA. Дата обращения: 14 мая 2009. Архивировано 22 января 2012 года.

29. ↑

30. ↑ Соболев В. В. Курс теоретической астрофизики. - 3-е изд. - М.: Наука, 1985. - С. 170-172. - 504 с.

31. ↑ Mullan, D. J. Solar Physics: From the Deep Interior to the Hot Corona // From the Sun to the Great Attractor / Page, D., Hirsch, J. G.. - Springer, 2000. - С. 22. - ISBN 9783540410645.

32. ↑ Carroll and Ostlie. Modern Astrophysics. - Addison-Wesley, 1996.

33. Abhyankar, K. D. A Survey of the Solar Atmospheric Models // Bull. Astr. Soc. India. - 1977. - Т. 5. - С. 40-44. - Bibcode: 1977BASI....5...40A.

34. § 1, Two Dynamical Models for Solar Spicules, Paul Lorrain and Serge Koutchmy, ↑ Solar Physics 165, № 1 (April 1996), p. 115-137, doi:10.1007/BF00149093, Bibcode: 1996SoPh..165..115L.

35. Erdèlyi, R.; Ballai, I. Heating of the solar and stellar coronae: a review (англ.) // Astron. Nachr. : journal. - 2007. - Vol. 328, no. 8. - P. 726-733. - doi:10.1002/asna.200710803. - Bibcode: 2007AN....328..726E.

36. ↑ Russell, C. T. Solar wind and interplanetary magnetic filed: A tutorial // Space Weather (Geophysical Monograph) / Song, Paul; Singer, Howard J. and Siscoe, George L.. - American Geophysical Union, 2001. - С. 73-88. - ISBN 978-0875909844.

37. Солнечная корона // Физическая энциклопедия / Гл. ред. А. М. Прохоров. - М.: Большая Российская энциклопедия, 1994. - Т. 4. Пойнтинга - Робертсона - Стримеры. - С. 579-580. - 704 с. - ISBN 5852700878.

38. ↑ Feldman, U.; Landi, E.; Schwadron, N. A. On the sources of fast and slow solar wind (англ.) // Journal of Geophysical Research : journal. - 2005. - Vol. 110, no. A7. - P. A07109.1-A07109.12. - doi:10.1029/2004JA010918. - Bibcode: 2005JGRA..11007109F.

39. Kallenrode, May-Britt. Space Physics: An Introduction to Plasmas and (англ.). - Springer, 2004. - ISBN 3540206175.

40. ↑ Suess, Steve Overview and Current Knowledge of the Solar Wind and the Corona (недоступная ссылка). The Solar Probe. NASA/Marshall Space Flight Center (3 июня 1999). Дата обращения: 7 мая 2008. Архивировано 10 июня 2008 года.

41. ↑ Carroll, Bradley W.; Ostlie, Dale A. An Introduction to Modern Astrophysics. - revised 2nd. - Benjamin Cummings , 1995. - С. 409. - ISBN 0201547309.

42. ↑ Luna 1. NASA National Space Science Data Center. Дата обращения: 4 августа 2007. Архивировано 22 августа 2011 года.

43. ↑ Ю. И. Логачев. II. Лунная программа // 40 лет космической эры в НИИЯФ МГУ. - М., 2001.

44. ↑ M. Neugebauer and C. W. Snyder. Solar Plasma Experiment (англ.) // Science. - 1962. - Vol. 138. - P. 1095-1097.

45. ↑ Rashba, T. I.; Semikoz, V. B.; Valle, J. W. F. Radiative zone solar magnetic fields and g modes (англ.) // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society : journal. - Oxford University Press, 2006. - Vol. 370. - P. 845-850.

46. ↑ Бернштейн П. От Солнца до Земли // Квант. - М.: Наука, 1984. - № 6. - С. 12-18. - ISSN 0130-2221. Архивировано 15 марта 2012 года.

47. ↑ Statistics of BY Draconis variables (недоступная ссылка)

48. ↑

49. ↑ Newman, L. A.; Walker, M. T.; Brown, R. L.; Cronin, T. W.; Robinson, P. R. Melanopsin forms a functional short-wavelength photopigment (англ.) // Biochemistry : journal. - 2003. - November (vol. 42, no. 44). - P. 12734-12738. - doi:10.1021/bi035418z. - PMID 14596587.

50. ↑ The Tundra Biome. The World's Biomes. Дата обращения: 6 ноября 2011. Архивировано 22 января 2012 года.

51. ↑ Smith, A. L. Oxford dictionary of biochemistry and molecular biology (англ.). - Oxford [Oxfordshire]: Oxford University Press, 1997. - P. 508. - ISBN 0-19-854768-4.

52. ↑ Douglas A. E., Raven J. A. Genomes at the interface between bacteria and organelles (англ.) // Philosophical transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological sciences : journal. - 2003. - January (vol. 358, no. 1429). - P. 5-17; discussion 517-8. - ISSN 0962-8436. - doi:10.1098/rstb.2002.1188. - PMID 12594915.

53. ↑ Курт В. Г. Прозрачность земной атмосферы // Физика космоса : маленькая энциклопедия / Гл. ред. Р. А. Сюняев. - Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Советская энциклопедия, 1986. - С. 505-507. - 783 с. - 70 000 экз.

54. ↑ Kevin E. Trenberth, John T. Fasullo, and Jeffrey Kiehl, March 2009: Earth's global energy budget. Архивная копия от 25 марта 2012 на Wayback Machine. - Bulletin of the American Meteorological Society, 90, 311-323.

55. ↑ Физическая энциклопедия. В 5 томах. - М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.

56. Центральное сечение земного шара (↑ S = πS = 4πR ²), откуда средний тепловой поток на единицу поверхности Земли в 4 раза меньше солнечной постоянной: 341 Вт/м² ≈ 1367/4.R ²), на которое приходится тепловой поток от Солнца, в 4 раза меньше площади поверхности (

57. ↑ Schwenn R. Space Weather: The Solar Perspective (англ.) // Solar Physics . - 2010.

58. ↑ History of Vitamin D. Архивная копия от 28 ноября 2011 на Wayback Machine University of California, Riverside, Vitamin D Workshop.

59. ↑ И. К. Ларин. Химия озонового слоя и жизнь на Земле // Химия и жизнь - XXI век. - 2000. - № 7. - С. 10-15. Архивировано 11 мая 2010 года.

60. ↑ Herodotus. Book VII. - С. 37.

61. ↑ Annales Sancti Maximini Trevirensis. MGH, SS. Bd. IV. Hannover. 1841.

62. ↑ Fred Espenak. CENTRAL SOLAR ECLIPSES: 1991-2050. Дата обращения: 15 января 2012. Архивировано 27 мая 2010 года. На анимационной схеме видно, что полные затмения могут быть видны только на части поверхности Земли.

63. ↑

64. ↑ Littmann, Mark; Fred Espenak, Ken Willcox. Totality: Eclipses of the Sun (англ.). - Oxford University Press, 2008. - P. 18-19. - ISBN 0199532095.

65. Пять солнечных затмений наблюдалось в 1935 году. ↑ National Aeronautics and Space Administration. Five Millennium Catalog of Solar Eclipses // NASA Eclipse Web Site. - 2009.

66. ↑ Meeus J. Mathematical astronomy morsels. - Wilmann-Bell, Inc, 1997. - ISBN 0943396.

67. ↑ Святский Д. О. Астрономия Древней Руси / Автор предисловия, комментариев, дополнений - М. Л. Городецкий. - М.: Русская панорама, 2007.

68. ↑ Kochhar, R. K. French astronomers in India during the 17th - 19th centuries (англ.) // Journal of the British Astronomical Association . - British Astronomical Association , 1991. - Vol. 101, no. 2. - P. 95-100.

69. ↑ Marsden, Brian G. The sungrazing comet group (англ.) // The Astronomical Journal : journal. - IOP Publishing, 1967. - Vol. 72, no. 9. - P. 1170-1183. - doi:10.1086/110396. - Bibcode: 1967AJ.....72.1170M.

70. ↑ D. R. Soderblom; J. R. King. Solar-Type Stars: Basic Information on Their Classification and Characterization (англ.) // Solar Analogs: Characteristics and Optimum Candidates : journal. - 1998.

71. ↑ Sundin, M. The galactic habitable zone in barred galaxies (англ.) // International Journal of Astrobiology : journal. - 2006. - Vol. 5, no. 4. - P. 325. - doi:10.1017/S1473550406003065. - Bibcode: 2006IJAsB...5..325S.

72. ↑ Чернин А. Д., Звёзды и физика, М.: Наука, 1984, с. 152-153

73. Название связано с тем, что ↑ температура излучения, как функция точки на небесной сфере, раскладывается в ряд по сферическим функциям. Дипольная компонента соответствует .

74. ↑ Wright E. L. History of the CMB Dipole Anisotropy

75. ↑ Kogut, A.; et al. Dipole Anisotropy in the COBE Differential Microwave Radiometers First-Year Sky Maps (англ.) // The Astrophysical Journal : journal. - IOP Publishing, 1993. - Vol. 419. - P. 1-6. - doi:10.1086/173453.

76. Трифонов Е.Д. Как измерили Солнечную систему // Природа. - Наука, 2008. - № 7. - С. 18-24.

77. ↑ Sir William Thomson. On the Age of the Sun's Heat // Macmillan's Magazine. - 1862. - Т. 5. - С. 288-293.

78. ↑ Darden, Lindley. The Nature of Scientific Inquiry. Macmillan's Magazine (1998). Дата обращения: 3 января 2008. Архивировано 10 августа 2011 года.

79. ↑ Bethe, H. On the Formation of Deuterons by Proton Combination (англ.) // Physical Review : journal. - 1938. - Vol. 54. - P. 862-862.

80. ↑ Bethe, H. Energy Production in Stars (англ.) // Physical Review : journal. - 1939. - Vol. 55. - P. 434-456.

81. ↑ E. Margaret Burbidge; G. R. Burbidge; William A. Fowler; F. Hoyle. Synthesis of the Elements in Stars (англ.) // Reviews of Modern Physics : journal. - 1957. - Vol. 29, no. 4. - P. 547-650.

82. ↑ Inouye Solar Telescope: First Light (англ.). NSO - National Solar Observatory. Дата обращения: 2 февраля 2020.

83. ↑ Alexander Piel. The Solar Wind // Introduction to Plasma Physics. - Springer, 2010. - P. 7. - 420 p. - ISBN 9783642104909.

84. ↑ Завидонов И. В. Как американцы искали ветра в поле, а нашли радиационный пояс и как русские искали радиационный пояс, а нашли солнечный ветер, или физические эксперименты на первых искусственных спутниках Земли и открытие её радиационных поясов // Историко-астрономические исследования. - М.: Наука, 2002. - Вып. XXVII. - С. 201-222. (недоступная ссылка)

85. ↑ Алексей Левин. Ветреное светило таит немало загадок. Архивная копия от 5 февраля 2008 на Wayback Machine.

86. ↑ Result of Re-entry of the Solar X-ray Observatory Yohkoh (SOLAR-A) to the Earth's Atmosphere Архивная копия от 10 августа 2013 на Wayback Machine.

87. ↑ "Самый передовой солнечный зонд" запустили в США. Аргументы и факты (12 февраля 2010). Дата обращения: 24 апреля 2010.

88. ↑ Primary Mission Results (недоступная ссылка). Ulysses. NASA JPL. Дата обращения: 18 мая 2012. Архивировано 10 августа 2011 года.

89. ↑ White, T. J.; Mainster, M. A.; Wilson, P. W.; Tips, J. H. Chorioretinal temperature increases from solar observation (англ.) // Bulletin of Mathematical Biophysics : journal. - 1971. - Vol. 33, no. 1. - P. 1-17. - doi:10.1007/BF02476660.

90. ↑ Tso, M. O. M.; La Piana, F. G. The Human Fovea After Sungazing // Transactions of the American Academy of Ophthalmology and Otolaryngology. - 1975. - Т. 79, № 6. - С. OP788-95. - PMID 1209815.

91. ↑ Erika Rix, Kim Hay, Sally Russell, Richard Handy. Chapter 4. Solar Projection // Solar Sketching: A Comprehensive Guide to Drawing the Sun. - Springer. - С. 119-120.

92. ↑ Haxton, W. C. The Solar Neutrino Problem (англ.) // Annual Review of Astronomy and Astrophysics : journal. - 1995. - Vol. 33. - P. 459-504.

93. ↑ Schlattl, Helmut. Three-flavor oscillation solutions for the solar neutrino problem (англ.) // Physical Review D : journal. - 2001. - Vol. 64, no. 1.

94. ↑ Alfvén H. Magneto-hydrodynamic waves, and the heating of the solar corona. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. v. 107, p. 211 (1947).

95. ↑ Re (Ra). Ancient Egypt: The Mythology. Дата обращения: 28 августа 2010. Архивировано 22 января 2012 года.

96. Мифы народов мира. М., 1991-92. В 2 т. Т. 1. С. 271. ↑ Любкер Ф. Реальный словарь классических древностей. М., 2001. В 3 т. Т. 2. С. 99. Псевдо-Аполлодор. Мифологическая библиотека I 2, 2 далее

97. ↑ Osgood, Charles E. From Yang and Yin to and or but. - Language 49.2 (1973): 380-412.

98. ↑ Регарди И. Глава третья. Сефирот // Гранатовый сад. - М.: Энигма, 2005. - 304 с. - ISBN 5-94698-044-0.

99. William Little (ed.) ↑ Oxford Universal Dictionary, 1955.

Литература

Солнце / Перевод с английского Н. Я. Бугославской; под редакцией Е. Я. Перепёлкина. - Москва-Ленинград: ОНТИ, 1936. - 462 с.

Солнечная система. В 2 томах / Под ред. Дж. Койпера; пер. с англ.; редактор тома В. А. Крат. - М.: Издательство иностранной литературы, 1957. - Т. 1 : Солнце. - 609 с.

Колтун М. М. Солнце и человечество. - М.: Детская литература, 1981. - 127 с. - 100 000 экз.

Степанян Н. Н. Наблюдаем Солнце. - М.: Наука, 1992. - 128 с. - ISBN 5-02-014358-8.

Michael Stix. The Sun. An Introduction. - 2nd Edition. - Springer, 2002. - ISBN 3-540-42886-0.

Cohen, Richard. Chasing the Sun: the Epic Story of the Star that Gives us Life (англ.). - Simon & Schuster, 2010. - ISBN 978-1-4000-6875-3.

Солнце / Э. Е. Дубов // Большая Советская Энциклопедия / гл. ред. А. М. Прохоров. - 3-е изд. - М. : Советская Энциклопедия, 1976. - Т. 24, кн. I : Собаки - Струна. - С. 150-154. - 631 000 экз.

Кочаров Г. Е. // Физическая энциклопедия : [в 5 т.] / Гл. ред. А. М. Прохоров. - М.: Большая российская энциклопедия, 1994. - Т. 4: Пойнтинга - Робертсона - Стримеры. - С. 589-598. - 704 с. - 40 000 экз. - ISBN 5-85270-087-8.

Шкловский И. С. §9. Проблемы нейтринного излучения Солнца // Звезды: их рождение, жизнь и смерть. - 3-е изд. - М.: Наука, 1984. - С. 110-117. - 100 000 экз.

# data[].attributes.attachment_link.title
Солнце - Википедия

# data[].attributes.attachment_link.description
Солнце Среднее расстояние от Земли 1,496⋅10 11 м [1] (8,31 световых минут) 1 а. е. Видимая звёздная величина (V) −26,74 m [1] Абсолютная звёздная величина 4,83 m [1] Расстояние от центра Галактики ~2,5⋅10 20 м (26 000 св. лет) Расстояние от плоскости Галактики ~4,6⋅10 17 м (48 св.

# data[].attributes.attachment_link.description
iStock. Explore the official iStock website for millions of exclusive, royalty-free, stock files. Find the perfect stock for your project, fast. Search now.