Солнце – источник жизни. Эта истина была понятна человеку еще на заре его истории. Вся деятельность человека всегда была связана с сияющим дневным светилом: с восходом Солнца начинается трудовой день, положение Солнца на небе определяет смену времен года, а вместе с тем и распорядок сельскохозяйственных работ; под весенними и летними лучами Солнца взращиваются урожаи, покрываются сочной, зеленой травой пастбища.
Отсюда понятно, почему необходимость наблюдений Солнца возникла уже много тысяч лет назад.
Во времена Древнего Египта, Вавилона, Ассирии, Греции, когда знахарство, магия, вера в чудеса полностью довлели над пониманием явлений природы, люди уже хорошо знали, как происходит видимое движение небесных светил. Это отметил Фридрих Энгельс, назвав науку о небе – астрономию – первой наукой людей.
Древние астрономы умели предсказывать солнечные и лунные затмения, знали, как, находясь в пути, ориентироваться по Солнцу, Луне и звездам, безошибочно определяли сроки разлива рек, сева, сбора урожая и т. п. Они разработали геометрическую модель видимых движений светил и положили ее в основу своих предположительных вычислений и представлений об устройстве мира. Согласно этой модели, вокруг Земли – центрального тела – по правильным кругам обращаются Солнце, Луна, звезды. Простоту такого построения нарушало движение планет – они описывали на небе сложные петлеобразные пути. Чтобы объяснить это явление, древние астрономы ввели в схему движения небесных светил добавочные условия для планет: каждая планета двигалась вокруг некоего центра и вместе с ним – вокруг Земли. Такое выдуманное движение планет давало для них на небосводе кривые, близкие к наблюдаемым. В этой разработанной учеными древности модели устройства мира (впоследствии она была названа геоцентрической системой мира), Солнце служило лишь «светильником», освещающим и согревающим Землю. Попытки объяснить физическую сущность Солнца не могли тогда дать серьезных результатов – низкий уровень знаний делал это невозможным. К примеру, можно указать на замечательных философов Древней Греции – Аристотеля и Анаксагора. Первый полагал, что Солнце состоит из особого совершенного вещества – эфира, подобного которому нет на Земле, так как все земное, по его мнению, несовершенно. Анаксагор считал Солнце раскаленным камнем. Жрецы утверждали, что Солнце – это божество, которому надо поклоняться и приносить жертвы, чтобы оно не гневалось и благоволило к человеку. Христианская церковь учила, что Солнце создано богом, чтобы освещать и согревать Землю, что это нечто вроде большой лампады, зажигаемой ангелами.
Такое представление о строении вселенной, согласно которому Земля является центром мироздания, просуществовало долгие века.
В 1543 г. была напечатана знаменитая книга великого польского ученого Николая Коперника «Об обращении небесных шаров». Вот с какими выводами – результатом изучения веками накопленных наблюдений о движении светил – Коперник знакомит читателей:
1. Видимое суточное вращение небесного свода, а также смена дня и ночи происходят в результате вращения Земли вокруг своей оси;
2. Видимое годичное перемещение Солнца относительно звезд есть следствие обращения Земли вокруг Солнца;
3. Все планеты, в том числе и Земля, обращаются по круговым орбитам вокруг Солнца, которое стоит в центре их путей;
4. Наблюдаемое с Земли петлеобразное движение планет есть следствие движения Земли и планет вокруг Солнца.
Строгими математическими доказательствами Коперник подкрепил изложенное в книге новое представление о мире – гелиоцентрическую систему. Он установил планетную природу Земли, отведя последней скромное место среди других планет, обращающихся вокруг Солнца.
Такое открытие полностью противоречило освященному религией взгляду на Землю как на центр мира, Церковь объявила беспощадную войну «ереси», собирая вокруг себя, поддерживая и вооружая все отсталое, косное.
Первой жертвой мракобесов стал замечательный итальянский мыслитель, материалист и атеист Джордано Бруно, который пошел даже дальше Коперника; он утверждал, что Солнце – такая же звезда, как и те, что сияют на – ночном небе. Он учил, что вокруг каждой звезды, как и вокруг Солнца, обращаются планеты, населенные живыми существами, подобно нашей Земле. Бруно был сожжен заживо за «еретические» мысли, но пламя его костра только еще более укрепило решимость борцов за истину.
В 1609 г. итальянец Галилео Галилей впервые направил построенную им увеличительную трубу – телескоп на небо; он сделал ряд потрясающих открытий, а вскоре (в августе 1610 г.) обнаружил на Солнце пятна, и по их видимому перемещению заключил, что Солнце вращается вокруг своей оси. Почти одновременно с Галилеем солнечные пятна открыли Фабрициус и Шейнер (Германия).
Это открытие также вызвало взрыв негодования среди последователей обветшалой геоцентрической системы, поддерживаемой церковью. Вопреки очевидным фактам приводились в качестве доказательств цитаты из книг Аристотеля (идеалистическое учение которого было взято на вооружение христианской церковью), считавшего, как упоминалось выше, что Солнце состоит из совершенного вещества и, следовательно, никаких пятен на нем быть не может.
Три закона планетных движений, открытые великим немецким ученым Иоганном Кеплером, раскрыли и геометрический характер движения планет вокруг Солнца. Кеплер был убежден, что сила, движущая планетами, исходит от Солнца, заключена в нем. Но что это за сила, он установить не смог.
На этот вопрос ответил гениальный английский ученый Исаак Ньютон. Размышляя над причиной, вызывающей движение планет вокруг Солнца, Ньютон пришел к выводу, что все тела испытывают силу притяжения, или, как он называл, силу тяготения друг к другу. Тяготение, как установил ученый, является одним из основных, постоянно проявляющихся свойств материальных тел. Сила взаимного притяжения действует также между Солнцем и всеми планетами. Она и не дает планетам улететь прочь от Солнца, удерживает планеты в их движении. Исследование свойств силы тяготения показало, что чем больше масса тел и чем ближе они друг к другу, тем значительнее их взаимное притяжение. Этот закон позволил найти отношения массы Солнца к массе Земли и массе всех планет. Оказалось, что масса Солнца в 330 000 раз больше массы Земли и в 750 раз больше массы всех планет. Поэтому «массивное» Солнце почти не смещается силой притяжения планет, в то время как «легкие» планеты под действием силы притяжения Солнца движутся вокруг него. Позднее другими методами масса Земли была определена в 6 · 1021 (6 секстильонов) т, а также выяснено, что Солнце имеет чудовищную массу в 2 · 1027 (2 октильона) т. Плотность солнечного вещества оказалась меньше средней плотности Земли (5,5 г/см3) и равной 1,4 плотности воды.
Каковы же размеры Солнца? На небе оно представляется нам круглым, ярко сияющим диском, поперечник которого мы видим под углом примерно ?/360 рад (полуградуса, или 30 мин. дуги). Известно, что дуга, соответствующая ?/180 рад (градусу), равна приблизительно 1/57 радиуса, отсюда дуга в ?/360 рад будет равна только 1/114 радиуса. Значит, действительные размеры Солнца, если поперечник его мы видим под углом в ?/360 рад, должны быть в 114 раз меньше расстояния от Земли до Солнца. Определив это расстояние, можно было найти размеры Солнца.
Первая попытка определения этой важнейшей величины была сделана знаменитым греческим ученым Аристархом Самосским за 270 лет до нашей эры. Он установил, что Солнце, несомненно, больше Земли, но, не умея еще правильно измерять углы, не смог получить точные данные. По этой же причине оказались ошибочными и результаты измерения, произведенного самим Коперником, хотя он нашел расстояние до Солнца значительно большим, чем Аристарх. Исключительная трудность определения этого расстояния – фундаментальной астрономической величины – заключалась именно в грандиозности его, что потребовало применения специальных средств для измерения очень малых углов.
Первые близкие к истине результаты были получены в 60–х годах XVIII столетия, когда астрономы воспользовались для определения расстояния до Солнца интереснейшим и редким явлением – прохождением планеты Венеры по диску Солнца. Последующие измерения величины солнечного расстояния, произведенные самыми разнообразными методами, показали, что оно в среднем составляет 149 500 000 км. Диаметр громадного солнечного шара оказался равным 1 390 000 км. Таким образом, Солнце в 109 раз больше Земли по диаметру, а объем его настолько велик, что потребовалось бы 1 300 000 таких шаров, как наша Земля, чтобы заполнить его целиком.
В последние годы для уточнения среднего расстояния Солнца от Земли – оно получило название астрономической единицы – были применены мощные радиолокационные установки. С помощью передатчиков, установленных на радиотелескопах, к планетам Венере и Марсу и даже к самому Солнцу посылались серии радиосигналов. Через несколько минут (от Солнца через 17) отраженные сигналы возвращались обратно к Земле. Установлено, что радиоволны распространяются с той же скоростью, что и свет, т. е. 299 792 км/сек, и поэтому по промежутку времени между посылкой и возвращением сигнала можно определить расстояние. Так, теперь точно выяснено, что астрономическая единица равна 149 596 000 км с ошибкой только в несколько сотен километров.
