К такому выводу пришла группа швейцарских ученых под руководством Маргит Габеррайтер из солнечной обсерватории World Radiation Centre в Давосе.
Светило постоянно уменьшается в размерах, но при этом количество энергии, излучаемой в максимумах, остается примерно одинаковым
Как сообщает журнал New Scientist, свои измерения ученые основывают на методах гелеосейсмологии. По их оценкам, диаметр Солнца примерно на 0,04% меньше, чем считалось ранее. Но чтобы пояснить суть открытия (скорее, даже заявки на открытие), следует вкратце пояснить, что в астрономии понимают под понятием «диаметр солнца».
Как и любая другая звезда (наше светило относится к желтым карликам спектрального класса G2), Солнце не имеет твердой поверхности. Это шар раскаленных газов: около 3/4 всей массы Солнца приходится на водород, порядка 1/4 – на гелий. Остальные элементы в отдельности составляют лишь малые доли процента.
Таких слоев, как считается, несколько, и они обладают различающимися физическими свойствами, прежде всего температурой и плотностью. Поскольку речь идет о газах, установить абсолютно точно границу того или иного слоя весьма затруднительно, так же сложно определить, где, собственно, начинается поверхность Солнца, отличающаяся от его атмосферы.
Начиная примерно с 40-х годов прошлого века за поверхность Солнца принято считать тот его слой, в котором формируется непрерывный спектр излучения, так называемую фотосферу.
Фотосфера значительно плотнее вышележащих слоев и существенно непрозрачна для оптического излучения: она поглощает и затем переизлучает вовне энергию, поступающую из недр звезды.
Все слои, лежащие выше, принято считать атмосферой звезды. Согласно некоторым теориям, все внутренние планеты Солнечной системы, включая Землю, погружены во внешние, холодные слои солнечной атмосферы.
Предыдущие значения диаметра светила были основаны на точном измерении продолжительности солнечных затмений, а также прохождения Меркурия и Венеры по диску Солнца. В настоящее время в большинстве справочников фигурирует цифра 695 990 км (около 109 поперечников Земли).
При этом скрупулезный анализ многолетних наблюдений дал неожиданные результаты: в XVII веке его диаметр превышал нынешний примерно на 2000 км, то есть на 0,1%.
Кроме того, было установлено, что размер солнечного шара – величина не постоянная: около 15 лет назад астрономы обнаружили, что Солнце «худеет» и «полнеет» на несколько километров каждые 2 часа 40 минут, причем этот период сохраняется строго постоянным. С периодом 2 часа 40 минут на доли процента меняется и светимость Солнца, то есть излучаемая им энергия.
Швейцарцы подошли к проблеме иначе. Известно, что фотосфера Солнца имеет неоднородную структуру. Прежде всего это более темные области с меньшей светимостью, общая площадь которых никогда не превосходит половины видимого диска звезды, – это солнечные пятна, впервые открытые еще Галилеем (а возможно, об их существовании знали еще жрецы Древнего Египта).
Кроме того, на поверхности светила имеется грануляция, или конвекционные ячейки, в точности подобные тем, что видны на поверхности кипящего густого бульона или жидкой краски «металлик». Своим возникновением они обязаны подъему у поверхности более горячего газа из внутренних слоев звезды и опусканию остывшего (и, как следствие, более тяжелого) газа внутрь.
За счет этой конвекции, как считается, и происходит перенос энергии из глубинных слоев Солнца в фотосферу, где она излучается в пространство.
Однако, кроме известных солнечных циклов, в 60-х годах XX века были открыты пятиминутные колебания в фотосфере, поначалу казавшиеся совершенно беспорядочными и случайными и лишь спустя несколько лет получившие правильное объяснение как «собственные акустические колебания, захваченные во внешних слоях неоднородно нагретого шара с температурой, растущей к центру».
Отслеживание таких колебаний дает непрерывный ряд данных, позволяющий судить о физических размерах поверхности, на которой эти волны распространяются.
Предварительные результаты, возможно, указывают на то, что радиус Солнца за несколько лет на фазе роста текущего 23-го солнечного цикла (продолжительностью 11 лет) уменьшился на 4–6 км, убывая в среднем на 1–2 км в год.
Но из наблюдений известно: в годы максимума своей активности Солнце излучает несколько больше энергии, чем в годы минимума. Раньше этот эффект объясняли увеличением площади его поверхности в результате расширения.
Но последние наблюдения показывают, что светило постоянно уменьшается в размерах, но при этом количество энергии, излучаемой в максимумах, остается примерно одинаковым!
Меняются ли при этом интенсивность лучистого переноса энергии между ядром и конвективной зоной, а также собственная потенциальная энергия в поле тяжести? Или по каким-либо причинам периодически усиливается и ослабляется вынос энергии к поверхности Солнца из конвективной зоны, а более глубокие недра остаются не вовлеченными в эти процессы?
Мы до сих пор не знаем, в каком виде поступает дополнительная энергия к поверхности Солнца, прежде чем излучиться.
По существу, лишь сейчас происходит формирование нового взгляда на Солнце, его недра, атмосферу и более далекое окружение, вплоть до межзвездной среды – гелиосферы. По сути, изучение дневного светила начинается с нуля, считают швейцарские астрономы.