Частицы с такими огромными скоростями принято называть космическими «лучами». Те, которые приходят от Солнца, называют солнечными космическими лучами. Но имеются и космические лучи, источником которых является не Солнце. Они рождаются в Галактике. Поэтому их называют галактическими космическими лучами. Плотность галактических космических лучей на орбите Земли значительно меньше, чем солнечных космических лучей. Плотность их энергии в тысячи и десятки тысяч раз меньше, чем у вторых. Они также оказывают влияние как на Землю, так и на ее биосферу и атмосферу.

СОЛНЕЧНЫЕ ПЯТНА

При наблюдениях солнечной поверхности в телескопы видно ее «кипение». Оно в отдельных местах вдруг приобретает необычные черты: ярко светящиеся «зерна риса» раздвигаются, и между ними образуется небольшая, более темная область. Очень быстро она также исчезает. Такие темные области между гранулами были названы порами. Иногда некоторые из образовавшихся вдруг без каких-либо видимых причин пор не исчезают, а постепенно увеличиваются. При существенном их увеличении они превращаются в солнечные пятна.

Солнечные пятна — образования на Солнце, которые были замечены людьми тысячи лет назад. Описания солнечных пятен содержатся в очень древних источниках разных народов. Так, в Никоновской летописи описывается период засух во второй половине XIV века. За 1364 год там записано: «Солнце бысть аки кров, и по нем места черны…» В 1371–1372 годы: «Бысть знамение на Солнце, места черны на Солнце, аки гвозди…».

С помощью телескопа первым, видимо, начал наблюдать солнечные пятна Галилео Галилей в 1610 году. Имеются сведения, что в то же время наблюдения за Солнцем в телескоп вели Фабрициус и Шейнер. Галилей не сразу опубликовал свое открытие, что на Солнце есть пятна, — уж очень сильно оно шло вразрез с господствовавшим в то время мировоззрением. Но вскоре он это сделал. Итог наблюдений был таким: «Повторные наблюдения наконец убедили меня, что эти пятна — реальные образования на поверхности самого Солнца, где они непрерывно возникают, а затем исчезают, одни за более короткий, иные за более длинный промежуток времени. А вследствие вращения Солнца, которое происходит с периодом около одного лунного месяца, они увлекаются вокруг Солнца; это явление важно само по себе, а еще более в силу своей значительности».

То, что солнечные пятна темнее, чем окружающая их поверхность, говорит о том, что вещество в них холодное. Здесь движение вещества чем-то сдерживается. Поскольку это вещество является ионизованным газом (плазмой), то сдерживать его движение весьма эффективно может магнитное поле. Естественно, на заре наблюдений солнечных пятен было неизвестно ни о температуре вещества в солнечном пятне, ни о структуре и величине магнитного поля в области пятна и в его окрестностях. Поэтому ученые шли очень нелегким путем к пониманию причин образования пятен.

Конечно, сейчас кажутся наивными, чтобы не сказать смешными, представления о причинах темных пятен на Солнце. Предполагалось все — и то, что пятна являются тенью, отбрасываемой солнечными горами на светящиеся облака, и то, что они являются результатом вулканической деятельности на Солнце, и то, что они могут быть облаками в атмосфере Солнца. Наблюдая за вихреобразной структурой внешней, более светлой части пятна (это полутени), некоторые наблюдатели пришли к заключению, что пятна — это области, где разыгрываются солнечные бури. На самом деле все оказалось как раз наоборот. Пятна оказались островами спокойствия, где движения ионизованного газа сдерживаются сильным магнитным полем.

Пятна на Солнце не «штампуются» по единому стандарту, их размеры, форма и время существования самые различные. Так, пятно может существовать от нескольких часов до нескольких месяцев. Самые маленькие пятна, называемые порами, имеют диаметр, равный всего нескольким сотням километров. А самая большая группа солнечных пятен, зарегистрированная на Солнце в апреле 1977 года, занимала площадь, равную 1500 миллиардов км²! В такую область можно было бы поместить не менее 100 земных шаров. Те пятна, которые наблюдали наши предки невооруженным глазом, должны были занимать в поперечнике не менее 40 тысяч км.

Что собой представляет типичное солнечное пятно? Это углубление в фотосфере, которое иногда сравнивают с воронкой от снаряда. Глубина воронки составляет 700 — 1000 км. Температура вещества в области пятна на 1500–2000^о меньше, чем вокруг него. Пятно, как правило состоит из более темного (более глубокого и более холодного) ядра и отражающей его полутени. Если пятно не имеет полутени, то оно просуществует не более суток, то есть оно не сформировалось, не стало устойчивым. Но такое бывает только с очень маленькими пятнами. Современные исследования показали, что как тень (ядро), так и полутень пятна не являются однородными, они обладают тонкой структурой, свидетельствующей о сложности протекающих там процессов. Магнитное поле в солнечном пятне больше 1500 Гс. Оно может достигать 2000–3000 Гс, а в отдельных случаях и 5000 Гс. Магнитное поле ядра пятна неоднородно. Об этом свидетельствуют наблюдаемые там очень маленькие яркие точки диаметром всего 100–150 км. Они намного горячее остального вещества пятна. Их число в одном пятне может достигать 20.

Полутень (склоны воронки) солнечного пятна также неоднородна. Почти половину ее площади занимают яркие зерна длиной 350 — 1500 км и шириной 100–350 км. Они с большой скоростью стекаются по направлению к ядру. Несомненно, это означает, что значительно более горячие порции солнечного газа стекаются в холодное ядро пятна.

Магнитное поле в области полутени пятна меньше, чем в его ядре. Магнитные силовые линии в самом ядре практически направлены вертикально, то есть перпендикулярно поверхности фотосферы. В верхней части они расходятся, напоминая веер. Поэтому на внешней границе полутени силовые линии уже идут практически горизонтально. Направление силовых линий магнитного поля различно: или сверху вниз, или наоборот.

Чаще всего пятна появляются группами или по крайней мере парами. Бывают большие группы пятен, которые содержат, кроме больших, и много мелких пятен. Но основными в группе являются два пятна, которые имеют общее магнитное поле: силовые линии выходят из одного пятна и входят в парное ему пятно. В зависимости от направления силовых линий в ядре пятна (вниз или вверх) пятну можно присвоить соответствующий магнитный полюс (южный или северный). Известно, что северным магнитным полюсом считается тот, из которого силовые линии магнитного поля выходят. В южный магнитный полюс они входят. Таким образом, каждое солнечное пятно имеет определенную полярность. Далее мы должны рассмотреть движение пятен солнечной поверхности. Это связано также с вращением Солнца. Поэтому кратко охарактеризуем это вращение.

Если бы Солнце представляло собой идеальный светящийся шар, то невозможно было бы установить сам факт его вращения вокруг своей оси. Но наблюдения за отдельными солнечными пятнами позволили установить, что такое вращение имеется. Оказалось, что характер вращения Солнца весьма своеобразен: на разных удалениях от экватора (к северу и югу) скорость вращения различная. Чем ближе к полюсу, тем она меньше. Так может вращаться только газообразное тело.

Было установлено, что на экваторе период одного оборота Солнца равен 26 суткам, а на полюсах он достигает почти 37 суток. Если мы этот период измеряем с Земли, то он удлиняется, поскольку Солнце вращается в ту же сторону, в которую движется Земля по своей орбите вокруг Солнца. Поэтому, наблюдая с Земли, мы фиксируем период обращения Солнца более длинным, чем он есть на самом деле: пока Солнце совершает свой оборот, мы вместе с Землей несколько уйдем вперед, и Солнцу приходится повернуться на дополнительный угол для того, чтобы мы помеченное нами солнечное пятно вновь увидели на том же месте. Истинный период вращения Солнца вокруг своей оси называют сидерическим, а кажущийся, описанный выше, — синодическим. Последний на экваторе равен 27 суткам, а на полюсах — 41 суткам. Надо сказать, что эти периоды определены не по положению пятен (они тоже не остаются строго на одном месте), а другим, более точным способом.