Ученые исследовали Солнце с помощью звука: Светило оказалось совсем не таким, как о нем думали

В телескоп очевидно, что Солнце заметно темнеет к краю. В какой-то момент эта темнота размывается и плавно переходит в окружающее пространство.

Фото: Shutterstock.

Размеры Солнца, измеренные не с помощью света, а с помощью звука, оказались меньше, чем считалось ранее. Всего на доли процента – но для звезд важна абсолютная точность, говорят исследователи. Возможно, мы только думаем, что знаем, откуда дневная звезда черпает энергию, и не сможем предсказать грядущих катаклизмов.

ВЕКОВАЯ ЗАДАЧА

Видимый размер Солнца примерно как у Луны. Но что такое «примерно»? Измерить точно мешает его испепеляющая яркость. Знаменитый Архимед обманул природу, наблюдая Солнце на самом закате. Он был первым, кто представил цифры (хотя и неточные).

К XVII веку стало понятно, что сложностей намного больше. При рассматривании в телескоп оказалось, что у светила по сути нет четкого края, а диск, словно вырезанный ножницами из огня, который мы наблюдаем простым глазом, это иллюзия.

В телескоп очевидно, что Солнце заметно темнеет к краю. В какой-то момент эта темнота размывается и плавно переходит в окружающее пространство. Точные замеры размеров светила оказались невозможны.

А что мы хотим? Солнце – газовый шар, и у него не может быть поверхности в том смысле, в каком она есть у Земли. Наш луч зрения, проникая вглубь светила, в какой-то момент останавливается и не может идти дальше. Это и есть «поверхность» (точно такая – у облака). Ее-то и договорились к XIX веку считать за размеры Солнца.

МЕНЯЮТСЯ ЛИ ОНИ

Пожалуй, это самая жгучая тайна астрономии. Солнце – переменная звезда. Другие переменные звезды пульсируют, меняя и диаметр, и яркость.

Солнце вроде бы нет. Да, ее активность ходит туда-сюда с циклом в 11,5 лет. Но это выражается в изменении магнитного поля. Больше пятен, больше выбросов, магнитных бурь. И то мы на Земле трепещем.

Однако в XVI веке было затмение, которое ожидалось как полное. Но его видели как кольцеобразное. Луны «не хватило», чтобы закрыть Солнце целиком. Луна оказалась меньше? Невозможно. Солнце больше?

Есть факты, что в Малый ледниковый период (XVI-XVIII века) Солнце было тусклее. Что-то случилось с ним и в 536 году, когда оно едва проблескивало.

В космическую эру спутники делают точные замеры и размера, и светимости – но заметных колебаний вроде бы нет. Но что значит «точные»?

ЗВУК В ПОМОЩЬ

Мы уже поняли, что оптические методы несовершенны. На помощь неожиданно приходит звук.

По всему светилу распространяются звуковые волны. Их колебания точно и однозначно определяют размер Солнца. Мы не слышим этот звук. Но мы его… видим. Детали на диске Солнца словно бы дышат, колеблются в такт этим звуковым волнам. Как мусор в море во время прибоя.

Что это за детали? Известные всем пятна, но – главным образом – грануляция. Потоки тепла из недр к поверхности просачиваются «столбиками». Достигнув огненной глади, такой поток какое-то время висит, а затем охлаждается и падает. На смену ему приходит другой. Солнце в телескоп выглядит «рябым» и напоминает гречку с молоком. Вот эти гранулы – отличный маркер внутреннего звука.

Оптические методы наблюдения за солнцем несовершенны. На помощь неожиданно приходит звук.

Фото: Shutterstock.

Звуковых волн в недрах Солнца много. Раньше использовали так называемые f-волны, и уже тогда видели, что «звуковое» Солнце меньше «оптического». Но f-волнам не очень верили. Сошлись, что лучше всего задействовать p-волны, однако, их сложнее наблюдать. И вот трудности позади. Солнце и в этих волнах – меньше, чем должно быть.

ЧТО ЭТО ЗНАЧИТ

«Звуковой» размер – это параметр, который говорит о ядерных реакциях, химическом составе, о внутренней структуре Солнца. Несовпадение звукового и оптического – сигнал, который нельзя игнорировать, говорит соавтор нового исследования Дуглас Гоф из Кембриджа. Похоже, мы ошибаемся в том, как понимаем внутренние процессы на дневной звезде, согласен Уильям Чаплин из Университета Бирмингема.

В XIX веке полагали, что Солнце просто «горит», как костер – но тогда его энергии хватило бы на 50 тысяч лет. А уже знали, что Земля намного старше. Потом открыли ядерные реакции, и сразу приписали только что постигнутую мощь Солнцу и звездам. Что может быть сильнее атомной бомбы? Что может быть мощнее звезды? Конечно, тут и там – одна природа. Так думали.

И, хотя новая теория прекрасно объясняла многие (большинство) вещей, сомнения накапливались. Так, Солнце испускает существенно меньше нейтрино, чем должно. Неприятный знак, ведь нейтрино без препятствий поступают прямо из его центра. Что-то там не так, значит. Ученые так и не смогли объяснить циклы активности Солнца. А открытие темной материи и энергии вакуума и вовсе заставило подумать: а только ли ядерные реакции ответственны за все тепло и свет?

Нам, землянам, это невероятно важно. Что нас ждет? Глобальное потепление? Новое похолодание? Погубит ли солнечный взрыв всю нашу технологическую цивилизацию? Не сметет ли защитное поле Земли новая, суперсильная магнитная буря? Мы думали, что все (почти) знаем. Теперь выходит, что ничего (почти) не знаем.

КСТАТИ

Текущий максимум солнечной активности – экстремально жесткий. А пик наступит уже в 2024-м году. Ждать ли жесткой солнечной вспышки? Питер Бейкер из Университета Мейсона уверен, что да. Все боятся повторения явления Кэррингтона (1859 год), когда солнечная вспышка уничтожила телеграфную связь по всей планете. Интернет-сети намного чувствительней, многое восстановить не получится. Бейер уверен, что землянам надо хорошенько подготовиться к будущему году. Впрочем, большинство исследователей говорят, что интернет не пострадает уж очень сильно, просто немного повисит.