Детали солнечной поверхности

 

Солнце представляет собой типичную, сравнительно небольшую звезду (его диаметр составляет 1392 530 км). Оно находится на расстоянии одной астрономической единицы от Земли (1 а.е. = 147 597 870 км), а его видимый угловой диаметр равен всего лишь примерно 30'. И тем не менее Солнце — единственная звезда, которую мы можем изучать в деталях, наблюдая на ее поверхности много интересных образований.

Видимую поверхность Солнца называют фотосферой. Самые заметные структурные образования на ней — пятна. Они обычно состоят из темного центрального ядра (тень), окруженного менее темной областью (полутень). При благоприятных условиях в полутени удается различить радиальные структуры. При длительных наблюдениях (в течение нескольких дней) можно заметить перемещение пятен поперек солнечного диска, что обусловлено вращением Солнца вокруг собственной оси. Так как Солнце представляет собой раскаленный газовый шар, разные его части вращаются с разной скоростью; экваториальные области — быстрее приполярных; средний период вращения Солнца вокруг своей оси составляет 27, 27 суток. Видимое перемещение солнечных пятен по диску зависит от наклона оси вращения Солнца относительно оси вращения Земли. На лимбе пятна кажутся сплюснутыми.

Солнечные пятна кажутся темными потому, что они холоднее окружающей поверхности. Солнечные пятна — это области с особенно сильным магнитным полем, часто два пятна с противоположной полярностью магнитного поля объединяются в тесную пару. Наблюдаются также сложные группы пятен, охватывающие значительные области солнечной поверхности. Отдельные солнечные пятна представляют собой короткоживущие образования, которые через несколько дней полностью исчезают. В отличие от этого группы пятен и центры активности обычно более устойчивы; их эволюцию можно проследить день за днем на протяжении 7-10 суток, когда они хорошо видны на диске Солнца. Наиболее долгоживущие группы пятен могут скрываться и вновь появляться из-за лимба в течение нескольких периодов вращения Солнца. Подсчет числа активных областей на солнечном диске — задача довольно простая, но вместе с тем весьма важная.

 

 

Рис. 92. К числу основных деталей, видимых на поверхности Солнца, относятся пятна и факелы, а также общее потемнение солнечного диска к краю.

Число и распределение солнечных пятен меняется примерно с одиннадцатилетним периодом; его называют 11-летним циклом солнечной активности. Этот цикл действительно отражает общую солнечную активность, и изменение пятен — лишь незначительная, хотя и наиболее заметная ее черта. В начале каждого цикла небольшие пятна появляются сначала в обоих полушариях Солнца — на широтах выше 35°. В дальнейшем центры активности и пятнообразования медленно перемещаются к экватору, причем максимальное число пятен образуется на широте ±15°. Достигнув максимума, число пятен начинает уменьшаться. В то время как старые области активности продолжают медленно смещаться к экватору, на высоких широтах зарождаются пятна и центры активности нового цикла.

Пятна окружены яркими образованиями (факелами) в виде волокон разнообразной формы, которые нередко видны до и после появления пятен. Факелы наиболее заметны на краю солнечного диска. Наряду с факелами наблюдаются гранулы; они представляют собой небольшие светлые неустойчивые образования овальной формы, покрывающие всю фотосферу наподобие сетки (это явление называют грануляцией). Даже в небольшой телескоп можно заметить еще одну характерную особенность-потемнение солнечного диска к краю. Это явление связано с тем, что на краю диска мы видим свет от более холодных внешних областей Солнца, а в центре — свет, идущий из более горячих глубин Солнца.

 

Солнечные затмения

 

В период новолуний, когда Луна, совершая свое движение вокруг Земли, оказывается между ней и Солнцем, эти три небесных тела изредка располагаются вдоль одной линии. Обычно тень Луны минует Землю. Однако не менее двух раз в году (и не более пяти) тень Луны падает на Землю, и в тех районах земного шара, где это происходит, наблюдаются солнечные затмения.

Как и земная, лунная тень состоит из двух областей: полной тени и полутени. В местах, которые попадают в полутень, наблюдается частное солнечное затмение — когда Луна закрывает лишь часть солнечного диска. Частные солнечные затмения обычно не представляют большого интереса для астрономов, тем не менее их наблюдения дают определенную возможность потренироваться в астрономической фотографии. Однако нужно всегда помнить, что при наблюдении частных солнечных затмений следует соблюдать такие же меры предосторожности, как и при наблюдении самого Солнца: нельзя смотреть на него прямо ни невооруженным глазом, ни в бинокль, ни в телескоп, иначе вы можете ослепнуть.

В тех районах Земли, которые попадают в область полной тени Луны, наблюдается полное солнечное затмение. Луна целиком закрывает солнечный диск, среди дня небо темнеет, и на нем могут появиться яркие звезды и планеты. Зона, где может наблюдаться полное солнечное затмение, охватывает узкую полосу на поверхности Земли (шириной не больше 300 км). Именно поэтому в каждом данном месте полные солнечные затмения — довольно редкое явление. Вследствие вращения Земли вокруг своей оси и обращения вокруг Солнца, а также движения Луны вокруг Земли тень Луны с огромной скоростью проносится по земной поверхности. По этой причине максимальная продолжительность полной фазы затмения в данном месте не может превышать 7 мин 30 с, а так как расстояние между Луной и Землей меняется, иногда вершина конуса полной лунной тени касается Земли в каком-то месте всего на несколько секунд. В тех же случаях, когда вершина конуса полной лунной тени не достигает земной поверхности, наблюдается кольцеобразное солнечное затмение. Солнце не закрывается полностью лунным диском — часть его выступает из-за Луны в виде кольца.

Самая значительная структура, которую удается наблюдать во время полного солнечного затмения, — это солнечная корона, простирающаяся далеко в пространство. Корону составляют самые внешние области солнечной атмосферы, ее температура достигает нескольких миллионов градусов. Форма и размеры короны изменяются в ходе 11-летнего цикла солнечной активности: при минимуме солнечных пятен она имеет более правильную форму. Часто в короне можно заметить длинные светлые лучи (стримеры), а на полюсах — более короткие полярные щеточки. Ближайшую к Солнцу внутреннюю часть короны можно исследовать в любое время, а не только в период затмений, используя специальные приборы. Но внешняя часть короны видна лишь во время затмений.

 

 

Рис. 93. «Бриллиантовое кольцо» можно увидеть в самом начале и в конце полного солнечного затмения.

Неизгладимое впечатление производят яркие, розоватого цвета протуберанцы, выступающие на солнечном лимбе. По форме напоминающие петли и жгуты из светящегося газа, протуберанцы, по-видимому, представляют собой выбросы вещества с поверхности Солнца, но скорее — это потоки вытекающего из короны газа. Некоторые астрономы-любители имеют специальное оборудование, позволяющее наблюдать протуберанцы в любое время, даже на ярком солнечном диске — в этом случае их называют волокнами (филаментами).

 

 

Рис. 94. Частное солнечное затмение можно безопасно фотографировать только через специальные фильтры, установленные за объективом фотокамеры.

 

Рис. 95. Тонкая структура короны, показанная на фотографии, характерна для периода, близкого к минимуму солнечной активности.

 

Рис. 96. Полное солнечное затмение можно наблюдать на поверхности Земли лишь в узкой полосе, по которой пробегает вершина конуса лунной тени.

Когда Луна почти полностью покрывает солнечный диск, он тем не менее может проступать между лунными горами и долинами в виде ярких точек, которые называют «четками Бэйли». Перед наступлением полного затмения и в конце его может вспыхнуть узкая, не покрытая Луной часть фотосферы; это удивительное явление носит название «Бриллиантовое кольцо».

 

Наблюдения планет

 

При наличии выбора для наблюдения планет лучше использовать рефрактор, рефлектор системы Кассегрена или катадиоптрическую систему. Благодаря значительному фокальному отношению (большой обратной светосиле) эти устройства создают в первичном фокусе более увеличенное изображение, чем рефлекторы системы Ньютона, а небольшое поле зрения при наблюдении планет не столь существенно.

Если же выбора нет и вы располагаете только телескопом системы Ньютона, то, используя линзу Барлоу (см. с. 85) и окуляр хорошего качества, вы все же можете добиться неплохих результатов. Чтобы разглядеть хоть какие-то детали на поверхности планет, телескоп должен иметь объектив диаметром не менее 75 мм. Телескопы с большими апертурами обладают тем преимуществом, что, собирая значительное количество света, они позволяют использовать большое увеличение, создавая тем самым возможность для изучения более тонких деталей.

Поскольку состояния большинства планет чрезвычайно изменчивы, никогда нельзя знать заранее, какая картина откроется вам при наблюдениях. Впервые приступая к наблюдению планет, не огорчайтесь, если сначала не увидите ничего, кроме маленького диска планеты-глазу нужно привыкнуть, чтобы различать слабые детали на поверхности. Освоившись со своим телескопом и обретя некоторые навыки, вы обнаружите, что с каждым наблюдением замечаете их все больше. В дальнейшем вы увидите, что иногда на короткое время условия наблюдения становятся настолько благоприятными, что на маленьком диске планеты «проступает» множество разнообразных деталей, которые трудно сразу охватить и зарисовать. Помните, что порой не менее важно знать об отсутствии каких-либо видимых деталей на планете — в первую очередь это относится к Венере и Марсу. Никогда не забывайте отметить эти «отрицательные» наблюдения.

 

 

Рис. 97. Сравнение максимальных и минимальных видимых размеров планет. У Юпитера относительное изменение видимых размеров минимально.

Используйте любую возможность просто посмотреть на планету в телескоп, и чем чаще вы будете это делать, тем больше деталей сумеете различить. С каждым разом старайтесь все более тщательно проводить наблюдения; тогда вид планеты станет для вас привычным, и вы сможете быстрее заметить любые неожиданные изменения на ее поверхности.

Приведем далеко не полный перечень наблюдений, которые можно сравнительно легко проводить с помощью телескопа: зарисовки всей видимой поверхности и отдельных деталей планеты; оценка яркости и фазы планеты; определение моментов времени прохождения той или иной детали через центральный меридиан диска планеты. Астроному-новичку лучше начать с зарисовок всей видимой поверхности планеты или отдельных структур. Системы спутников Юпитера и Сатурна открывают дополнительные возможности для наблюдения разнообразных интересных явлений (подробнее об этом говорится далее). Фотографические наблюдения планет настолько специфичны, что в нашей книге они не обсуждаются.

Хотелось бы обратить внимание на один важный момент, а именно путаницу, которая может возникнуть с понятиями «восток» и «запад» применительно к ориентации деталей поверхности планет (и Луны). До наступления эры систематических исследований небесных тел с помощью космических аппаратов эти понятия всегда соответствовали наблюдаемой невооруженным глазом ориентации небесной сферы: считалось, что одна видимая деталь находится восточнее другой, если она расположена левее (с точки зрения наблюдателя, находящегося в Северном полушарии). Однако при составлении подробных карт Луны и планет с помощью космических аппаратов (и чтобы избавить от путаницы астронавтов, ступающих на поверхность Луны) стало абсолютно необходимым введение такой же ориентации системы широт и долгот, как на поверхности Земли. Это привело к переориентации двух направлений — восток и запад; так, Восточное Море (Marie Orientate) сейчас считается расположенным к западу от центрального меридиана Луны.

На планетах, как и на Луне, имеется терминатор-линия, разделяющая освещенную Солнцем часть поверхности планеты от неосвещенной. У Меркурия и Венеры терминатор хорошо различим, у Марса едва заметен, а Юпитер и Сатурн расположены так далеко от Земли и Солнца, что линия терминатора у них практически совпадает с видимым краем диска. Вследствие вращения планет у них различаются утренний и вечерний терминаторы; в ряде случаев с ними связаны появление и распространение некоторых особых образований на планете (здесь прежде всего следует отметить облака на Марсе).

 

 

Зарисовки планет

 

Приступая к зарисовкам, необходимо заранее приготовить листы бумаги, на которые нанесены контуры планеты. При движении планет по орбитам расстояния между ними и Землей изменяются, соответственно меняются и видимые размеры планет; эти изменения особенно заметны у Венеры и Марса. Несмотря на это, большинство организаций, координирующих работу астрономов-любителей, рекомендуют использовать при зарисовках каждой из планет контуры определенного диаметра; это облегчает обработку и сравнение результатов, полученных различными наблюдателями. Поэтому при зарисовках старайтесь придерживаться рекомендуемых стандартов.

 

 

Рис. 98. Юпитер 19 июля 1983 г. в 20 ч 46 мин по всемирному времени. Рисунок Ричарда Маккима, сделанный при наблюдении в телескоп-рефлектор с зеркалом диаметром 216 мм (8 дюймов). Виден спутник Ио, пересекающий диск планеты вдоль границы между Северной экваториальной полосой и Северной тропической зоной.

 

Рис. 99. Рисунок Марса, сделанный Ричардом Баумом 30 октября 1973 г. с помощью 115-миллиметрового (4 дюйма) рефрактора с увеличением 186 раз.

Назовем еще ряд моментов, которые необходимо учитывать, приступая к зарисовкам планет. Так как Юпитер и Сатурн вследствие быстрого вращения вокруг своей оси заметно сплющены у полюсов, их контуры не представляют собой идеальные окружности, поэтому при зарисовках нужно применять специальные шаблоны или обводить контуры изображений планет. Что касается Сатурна, то здесь дополнительные трудности связаны с наличием колец, вид которых меняется со временем. При зарисовках Меркурия, Венеры и Марса в качестве контуров можно использовать окружности. Правда, здесь возникают свои трудности, так как у этих планет наблюдаются фазы, аналогичные лунным, когда становится видимой только освещенная часть полусферы, повернутая к Земле. Фазы Меркурия и Марса можно предсказать, поэтому следует заранее нарисовать их контуры с учетом фазы. Величину фазы Венеры рассчитать нельзя — ее терминатор следует зарисовывать при наблюдениях. Фазы Юпитера и Сатурна проявляются настолько слабо, что при зарисовках ими можно пренебречь.

Чтобы научиться различать детали на поверхности планеты, пытайтесь зарисовывать их. Особенно важно это при изучении Марса, Юпитера и Сатурна, так как многообразие их поверхностных деталей и быстрое вращение приводят к тому, что облик поверхности заметно изменяется за короткое время наблюдения. Возможно, разумнее начать с простой зарисовки распределения светлых и темных областей по видимому диску планеты или сосредоточить внимание на некоторых наиболее заметных образованиях, чем пытаться в деталях изобразить весь видимый диск планеты. По мере приобретения опыта ваши рисунки будут все более подробными.

 

 

⇐ Предыдущая234567891011Следующая ⇒

Поделиться: