2. Основные характеристики Солнца

Солнце служит характерным представителем звезд, находящихся на устойчивой стадии своей эволюции. Его возраст составляет примерно 5 миллиардов лет, Оно расположено вблизи центральной плоскости нашей Галактики на расстоянии нескольких десятков килопарсеков (1 кпс = 3,1 х 10²¹см) от ее ядра на внутреннем краю одной из ее спиральных ветвей и движется по отношению к ближайшим звездам со скоростью 19,7 км/с. Таким образом, если для нас Солнце - центральное светило, то в действительности (даже в масштабах Галактики) оно находится «на задворках Вселенной».

Прежде чем в полной мере осмыслить все то, что удалось к настоящему времени узнать о Солнце, но что пока далеко не всегда поддается нашему пониманию, займемся такими его характеристиками, которые определены достаточно надежно и даже включены в систему астрономических постоянных, т. е. фундамент современной астрономии.

На основании наиболее точных радиолокационных измерений расстояния от Земли до Венеры среднее расстояние Земли от Солнца составляет 149600000 км. Обычно эту величину называют астрономической единицей (а. е.).

Средний угловой диаметр солнечного диска, видимого на Земле, равен 31′59″. Если учесть расстояние Солнца до Земли, то линейный радиус Солнца составляет 695990 км, т. е. примерно в 109 раз больше радиуса нашей планеты. Таким образом, одной угловой секунде на солнечной поверхности соответствует 725 км. Заметим, что обнаружить детали такого размера при наземных наблюдениях даже на наиболее благоприятно расположенных (в отношении астроклимата) обсерваториях можно лишь в редких случаях. Чаще же таким пределом служат 2″, т, е. 1450 км на поверхности Солнца.

Масса Солнца, которую часто используют в качестве единицы массы звезд, составляет 2х 10³³ г, т. е. она в 333 000 раз больше массы Земли. Определяя по радиусу Солнца его объем, находим, что средняя его плотность равна 1,409 г/см³. Это примерно в 3,9 раза меньше средней плотности нашей планеты. Но средние значения иногда могут ввести в заблуждение. Действительно, если принять во внимание, что до расстояния от центра 0,8 радиуса Солнце содержит около 99% своей массы, станет ясным, что вблизи видимой солнечной поверхности плотность примерно в 70 тыс. раз меньше ее средней величины. Ускорение силы тяжести на поверхности Солнца равно 27 998 см/с², что почти в 28 раз больше земного. Критическая скорость, превышение которой позволяет покинуть Солнце, составляет 617,7 км/с (11,19 км/с для Земли).

По движению деталей, видимых на солнечном диске, например, солнечных пятен, установлено, что наше дневное светило вращается вокруг своей оси в том же направлении, что и Земля и большинство планет, причем экватор Солнца наклонен к земному экватору под углом до 26°,4 и к плоскости земной орбиты (эклиптике) - под углом до 7°,2. Вращение это очень медленное. За одни земные сутки точки солнечной поверхности на экваторе, согласно результатам наблюдений солнечных пятен, перемещаются в среднем на 14°,38. Эта величина соответствует сидерическому периоду вращения звезды около 25 суток. Вследствие движения Земли вокруг Солнца земному наблюдателю такой период представляется несколько большим. Этот синодический период вращения Солнца близок к 27 суткам. Линейная скорость движения экваториальной точки солнечной поверхности равна примерно 2 км/с. Угловая скорость вращения видимой поверхности, а возможно, и других слоев солнечной атмосферы, убывает с удалением от экватора примерно пропорционально квадрату синуса гелиографической широты. Такое вращение, обычно присущее жидким и газовым средам, называется дифференциальным, в отличие от жесткого, или твердотельного.

Количество энергии, излучаемое Солнцем за 1 секунду, т. е. его светимость, обычно определяют по величине солнечной постоянной - количеству солнечной энергии, проходящему за 1 минуту через перпендикулярную к его лучам площадку в 1 см², которая расположена на среднем расстоянии от Солнца до Земли и вне земной атмосферы. Согласно измерениям, осуществленным с ракет и на высокогорных обсерваториях, ее значение равно 1,95 кал/см² мин. Это дает для величины светимости Солнца 3,8 х 10³³ эрг/с и потока излучения с солнечной поверхности 6,28 х 10¹⁰ эрг/см² с. Эффективная температура поверхности нашего дневного светила равна 5770 К.

Химический состав Солнца выводят из данных наблюдений солнечной атмосферы, предполагая, что в начале эволюции нашей звезды он был таким же и в недоступных для нас ее недрах. По современным представлениям 71% его массы составляет водород, 26,5% - гелий и 2,5% -другие элементы. Таким образом, Солнце представляет собой в основном водородную звезду. Помимо нейтральных, в нем имеется примерно равное количество положительно и отрицательно заряженных частиц. Такое состояние вещества называется плазмой. Поэтому правильнее было бы сказать, что Солнце является не просто газовым, а плазменным шаром.

Но солнечная плазма находится в своеобразных условиях, поскольку Солнце обладает магнитным полем. Вблизи полюсов оно имеет напряженность 1-2 Гс, которая соответствует магнитному потоку 8 х 10²¹ Мкс. Структура этого поля очень сложная. Поэтому эти цифры по своей надежности значительно уступают приведенным выше.