Текст книги "Циклы, протекающие в пространстве и во времени"

18. «Высокое» и «низкое», «далекое» и «близкое» Солнце

Информацию о периодических изменениях климата несут в себе все вышеперечисленные круги времени, однако передается эта информация в понятиях, присущих той эпохе, в которую эти круги были разработаны. К одному из таких понятий относится высокое и низкое, а также далекое и близкое Солнце.

Самыми большими солнцепоклонниками из всех древних людей считаются египтяне. Египетские жрецы вели наблюдения всего звездного неба, но особенно тщательно они следили за движением дневного светила. На протяжении календарного года они очень внимательно отмечали высоту подъема Солнца в полдень весеннего и осеннего равноденствий. Даже храмы египтяне строили так, чтобы можно было легко заметить высоту Солнца по каким-нибудь отметкам. Как только в полдень Солнце взбиралось до нужной отметки, наступал день равноденствия – это был праздник.

Но более торжественно египтяне отмечали день летнего солнцестояния, иначе – высокого Солнца. Для египтян летнее солнцестояние было чрезвычайно важным. К встрече высокого Солнца они готовились заранее. Целые ночи напролет египетские жрецы жгли в жертвенниках душистые травы и пучки листьев. И вот однажды утром перед восходом Солнца из-за горизонта Земли появлялась звезда – Сотис (Сириус) – самая яркая из всех. До этого дня она долго пряталась за горизонтом и лишь перед наступлением солнцестояния впервые поднималась на небе. Вслед за ее появлением обычно начинал разливаться Нил…

Египтяне придавали большое значение совпадению таким природным явлениям, как солнцестоянию, восходу Сотис и разливу Нила, и считали эти совпадения не случайными. Именно с этого торжественного момента у египтян начинался самый главный праздник из всех праздников – Праздник вечности или, как его еще называли, Год бытия, а также наступление 1-го Тота – первого дня нового календарного года и начало полевых работ. Следующего совпадения трех природных явлений приходилось ждать долго – целых 1460 лет. Праздник вечности наступал так редко потому, что египтяне ежегодно не досчитывали четверть суток. И в результате 1-е Тота наступал через каждые четыре года на одни сутки раньше предрассветного восхода Сотис и начала нильского наводнения. Из этих пропущенных четвертушек за 1460 лет накапливался целый год из 365 дней, благодаря которому снова наступал редчайший праздник.

Несмотря на то, что египтяне обожествляли Сотис и считали ее воплощением богини Исиды, душой Исиды, все же больше всего они возвеличивали одного-единственного небесного правителя – Солнце. Именно ему они посвящали прекрасные дворцы, величественные храмы и приносили богатые жертвы-дары. А когда наступал праздник высокого Солнца, то в полумраке египетских храмов вдруг загорались ослепительным блеском драгоценные камни на алтаре. Это удивительное явление наступало благодаря потайному отверстию в крыше храма, сквозь которое струились лучи, исходящие из золотого божественного светила…

Как только не называли наши предки высокое Солнце: «молодое», «горячее», «сильное». Низкое Солнце они называли «старое», «черное», «больное». Низкое Солнце часто отождествлялось с Луной.

Высокое и низкое Солнце мы наблюдаем каждый год и на протяжении всей своей жизни. Высокое Солнце мы, жители Северного полушария Земли, видим на небе в первом полугодии, когда у нас полным ходом идет астрономическая весна и лето. Низкое Солнце мы наблюдаем во втором полугодии, когда у нас наступает астрономическая осень и зима. Бытует выражение: чем выше Солнце на небе, тем сильнее оно греет.

Высокое и низкое Солнце наблюдается также на протяжении периода нутации, равного 41472 годам. Однако обнаружить изменение склонения Солнца на протяжении 41472 лет не так-то просто, поскольку для этого понадобятся наземные наблюдения, собранные за довольно большой срок.

Современные специалисты выяснили, что на протяжении полупериода нутации (20,5 тыс. лет, точнее, 20736 лет), склонение Солнца изменяется от наибольшего значения, равного примерно 24,7°, до наименьшего значения, равного примерно 22,3°, и обратно. Амплитуда данного колебания составляет 2,4° или 2,6° (в разной литературе дается разное значение). Допустим, что склонение Солнца изменяется на 2,4°. Тогда можно рассчитать, как изменяется склонение Солнца со временем. Например, за 72 года склонение Солнца изменяется на 0,5´, за 144 года – на 1´, за 720 лет – на 5´, за 1440 лет – на 10´, за 4320 лет – на 30´, за 8640 лет – на 1°, за 10368 лет – на 1,2° и т. д.

В настоящее время, например, склонение Солнца в день летнего солнцестояния равно +23°27´17″. Сейчас мы наблюдаем на небе так называемое среднее Солнце периода нутации. В настоящее время склонение Солнца продолжает уменьшаться. Примерно через 10368 лет от нашего времени склонение Солнца уменьшится до минимального значения, и будущие обитатели Земли увидят на небе самое низкое Солнце, обусловленное нутацией. А самое высокое Солнце, обусловленное нутацией, вставало над Землей примерно 10368 лет назад.

Колебания высокого и низкого Солнца, проявляющиеся на протяжении периода нутации, вызывают колебания климата на всей Земле. Здесь как нельзя уместно выражение: чем выше Солнце на небе, тем сильнее оно греет.

Известно также, что Солнце сильнее всего греет не только тогда, когда оно выше, но и тогда, когда оно ближе. А ближе всего к Солнцу в настоящее время Земля бывает в начале января. Этот астрономический факт нетрудно установить по результатам тщательных наземных наблюдений видимого диаметра солнечного диска зимой и летом.

Нам, землянам, Солнце видно на небе как маленький диск с угловым диаметром в полградуса. Зимой и летом видимый диаметр солнечного диска кажется разным. Это объясняется тем, что в начале января Земля бывает к Солнцу ближе, а в начале июля – дальше от него. Поэтому в январе видимый диаметр солнечного диска равен 32´32″, а в июле его видимый диаметр равен 31´28″. Это происходит потому, что орбита Земли не окружность, а эллипс. Эллипс имеет два фокуса, в одном из которых находится наше небесное светило. Так как Солнце расположено в одном из фокусов эллиптической орбиты, расстояние от Земли до Солнца периодически меняется. Самая близкая к Солнцу точка земной орбиты называется перигелием, а самая удаленная – афелием. Через перигелий Земля проходит зимой, а через афелий – летом.

Зимой ближе, летом дальше – вот так в настоящее время пролегает пространственный путь Земли вокруг Солнца. Но такая ситуация не остается все время постоянной и неизменной. Вследствие прецессии точка весеннего равноденствия – главная наблюдательная точка цикла прецессии – медленно смещается на фоне созвездий зодиака и отмечается на разных участках земной орбиты: то близких к Солнцу, то удаленных от него. Например, в настоящее время эта точка зафиксирована на границе созвездий Рыб и Водолея. В дальнейшем она будет медленно пятиться по созвездиям: Водолей – Козерог – Стрелец и т. д. Примерно через три эры по 2160 лет в каждой она окажется на границе созвездий Стрельца и Скорпиона. Это означает, что через 6480 лет – четверть цикла прецессии – земной шар будет двигаться по самому близкому к Солнцу участку своей орбиты не зимой, как сейчас, а весной, а еще через 6480 лет – летом. Одним словом, в наступающем полупериоде цикла, равном 12960 годам, Земля и Солнце будут находиться ближе всего друг к другу в «весенне-летний» период. Это означает, что в наступающем полупериоде цикла прецессии Северное полушарие будет получать и усваивать солнечной энергии больше, чем Южное, и климат будет теплее. В следующем полупериоде цикла все повторится наоборот.

Конечно, ориентация земной орбиты в околосолнечном пространстве влияет на климат, причем существенно, однако в цикле прецессии ее влияние на климат не прямое, а косвенное. Главной причиной изменения климата в цикле прецессии является земная ось, которая порождает данный цикл. Вследствие прецессии земная ось совершает постоянные и непрерывные повороты по всем сторонам мира. Вместе с земной осью поворачивается по всем сторонам мира и земной экватор, который принимает самое непосредственное участие в изменении климата. Однако в астрономии изменение климата на протяжении цикла прецессии принято определять не по географическим координатам, а по небесным координатам. Аналогом земного экватора на небесной сфере является небесный экватор – большой круг небесной сферы, проходящий параллельно географическому экватору.

Вследствие прецессии небесный экватор поворачивается в пространстве и занимает различные положения относительно другой чрезвычайно важной небесной координаты – солнечного экватора – большого круга небесной сферы, проходящего параллельно гелиографическому экватору. В одном полупериоде цикла, равном 12960 годам, небесный экватор располагается гораздо ближе к солнечному экватору, в другом полупериоде цикла – значительно дальше от него, то есть меняется угол между плоскостью небесного экватора и плоскостью солнечного экватора. Когда угол между этими двумя плоскостями становится максимальным, на небе наблюдается высокое Солнце, а когда угол становится минимальным – низкое Солнце. Как правило, в первом полупериоде цикла, равном 12960 годам, наблюдается высокое Солнце и отмечается теплый климат, а во втором полупериоде цикла – низкое Солнце и отмечается холодный климат. Изменение климата на протяжении цикла прецессии происходит на обоих полушариях Земли примерно так же, как и на протяжении обычного года, но значительно медленнее.

И все же наибольшие изменения климата связаны с пятым циклом – заключительным циклом Земли, период которого составляет 311040 лет. Вследствие пятого цикла земная орбита поворачивается в околосолнечном пространстве и занимает различные положения относительно солнечного экватора, который оказывает огромное влияние на все процессы, события и явления, происходящие внутри Солнечной системы. А раз меняется положение земной орбиты относительно солнечного экватора, значит, меняется и климат.

Рассмотрим более подробно, как изменение положения земной орбиты относительно солнечного экватора влияет на климат в течение 311040 лет. Земная орбита, как известно, имеет форму эллипса. Земной эллипс имеет две оси: большую и малую. В настоящее время большая ось проходит через афелий, Солнце и перигелий в направлении север – юг. Именно в этом направлении и вытянут земной эллипс.

Малая ось земного эллипса проходит через центр эллипса в направлении, перпендикулярном к большой оси. В настоящее время малая ось сориентирована в направлении восток – запад. Однако в пятом цикле за малую ось принимается та прямая, которая проходит не через центр эллипса, а через фокус, где находится Солнце. Надо отметить, что из двух осей земного эллипса именно малая ось играет главную роль в пятом цикле.

Две оси земного эллипса, одна из которых сориентирована в направлении север – юг, а другая в направлении восток – запад, образуют прямоугольную пространственную систему координат земного эллипса с началом, помещенном в центре Солнца. В настоящее время четыре точки этой небесной системы сориентированы по четырем сторонам мира примерно так же, как и четыре ключевые точки Земли: весеннее и осеннее равноденствия, летнее и зимнее солнцестояния. Но со временем ориентация данной небесной системы, имеющей вид креста, будет меняться.

Вследствие пятого цикла небесный крест медленно сдвигается на фоне 12 небесных ориентиров в ту же сторону, куда сдвигаются и четыре ключевые точки Земли вследствие прецессии, но гораздо медленнее. За 72 года сдвиг небесного креста составляет всего 5´, за 432 года – 30´, за 864 года – 1°, за 1296 лет – 1,5°, за 1728 лет – 2°, за 2160 лет – 2,5°, за 25920 лет – 30° и т. д. За 311040 лет небесный крест обходит зодиакальный круг – цикл завершается и начинается новый.

Необходимо обратить внимание на то, что на протяжении 311040 лет меняется не только ориентация земной орбиты в околосолнечном пространстве, но и ее наклонение. В астрономии наклонением орбиты называется угол между плоскостью планетной орбиты и плоскостью солнечного экватора. Сегодня достоверно установлено, что орбиты планет не пролегают вдоль солнечного экватора, а располагаются вблизи его плоскости и имеют самые различные наклонения плоскостей своих орбит к плоскости экватора Солнца. Из-за этих наклонений планеты в своем орбитальном движении переходят из области, распложенной под плоскостью солнечного экватора, в область, находящуюся над ним. И только дважды за один свой оборот они пересекают солнечный экватор в двух небесных точках или узлах.

Траектория нашей планеты, как и траектории других планет, не пролегает вдоль солнечного экватора, а пересекает его в двух небесных точках или узлах. В своем орбитальном движении Земля проходит через эти узловые точки примерно в дни летнего и зимнего солнцестояний. От летнего до зимнего солнцестояния путь Земли проходит над экватором Солнца, а от зимнего до летнего солнцестояния – под ним.

Поскольку плоскость земной орбиты не совпадает с плоскостью солнечного экватора, а пересекает ее в двух небесных точках или узлах, то за один свой полный поворот она занимает различные положения относительно плоскости солнечного экватора. В одном полупериоде цикла (155520 лет) она располагается значительно ближе к солнечному экватору, а другом полупериоде – гораздо дальше от него, то есть изменяется угол между плоскостью земной орбиты и плоскостью солнечного экватора. Одним словом, в 311040-летнем цикле движение Земли проходит по той же схеме, что и движение Луны в цикле продолжительностью 18,6 лет, но значительно медленнее.

С Земли фактическое изменение положения земной орбиты относительно солнечного экватора в 311040-летнем цикле можно обнаружить по самому главному наблюдательному объекту цикла – Солнцу. На протяжении 311040-летнего периода будет казаться, что склонение Солнца изменяется от наибольшего значения до наименьшего. Как правило, в первом полупериоде пятого цикла (155520 лет) над горизонтом Земли восходит высокое Солнце, а во втором полупериоде – низкое Солнце.

В настоящее время, как уже было сказано выше, четыре точки прямоугольной системы координат земного эллипса сориентированы в пространстве примерно так же, как и четыре ключевые точки Земли: весеннее и осеннее равноденствия и зимнее и летнее солнцестояния. Такое редкое совпадение, происходящее всего один раз за 311040 лет, позволяет сделать вывод, что очередной пятый цикл (равно как и тесно связанный с ним очередной цикл прецессии) завершается. Вслед за старым циклом начинается новый цикл, а вместе с ним – новый мир и новое время. В связи с этим мы наблюдаем на небе так называемое среднее Солнце пятого цикла.

В прошедшем полупериоде пятого цикла, равном 155520 годам, плоскость земной орбиты располагалась значительно ближе к плоскости солнечного экватора, чем в настоящее время. Поэтому в прошедшем полупериоде пятого цикла наблюдалось низкое Солнце. Но самой минимальной высоты над горизонтом Земли Солнце достигало примерно 77760 лет от нашего времени.

В новом цикле, который начнется в недалеком будущем одновременно с циклом прецессии, ситуация будет меняться диаметрально. В первом полупериоде пятого цикла угол между плоскостью земной орбиты и плоскостью солнечного экватора начнет постепенно увеличиваться. Примерно через четверть цикла (77760 лет) плоскость земной орбиты совершит полуоборот и займет такое положение относительно плоскости солнечного экватора, при котором угол наклона земной орбиты к экватору Солнца станет максимальным. В это время над Землей будет всходить самое высокое Солнце пятого цикла.

Периодические изменения склонения Солнца от минимального до максимального значения и обратно, обусловленные пятым циклом, ведут к значительным и продолжительным потеплениям и похолоданиям на Земле.

Помимо вышеперечисленных факторов, существует еще один фактор, существенно влияющий на изменение климата, – это изменение геометрической формы земной орбиты. Как уже отмечалось ранее, форма земной орбиты периодически меняется, но не произвольно, а по определенному закону. В одни периоды, равные 103680 годам, земная орбита максимально вытянута, в другие же периоды приближена к окружности. Вытянутость земной орбиты зависит от ее наклонения. Как правило, в первом полупериоде пятого цикла плоскость земной орбиты занимает такое положение относительно плоскости солнечного экватора, при котором ее наклонение увеличивается до максимального значения. По мере увеличением наклонения земная орбита вытягивается вдоль большой оси и характеризуется самым большим эксцентриситетом.

Во втором полупериоде цикла плоскость земной орбиты совершает полуоборот вокруг Солнца и занимает такое положение относительно плоскости солнечного экватора, при котором ее наклонение уменьшается. С уменьшением наклонения вытянутость земной орбиты сокращается, и она превращается в окружность. Примерно такая картина наблюдается и в настоящее время. К настоящему времени наклонение земной орбиты уменьшилось до минимального значения, форма земной орбиты максимально приблизилась к окружности, ее эксцентриситет мал и равен 0,017.

С периодическими изменениями вытянутости земной орбиты связаны периодические изменения климата. Ранее уже говорилось, что климат на планете становится теплее тогда, когда земная орбита максимально вытянута. В эти периоды весенне-летние сезоны становятся более теплыми и короткими, а осенне-зимние – более длинными и холодными. Когда вытянутость земной орбиты сокращается, сезонные различия уменьшаются, и климат становится холоднее.

Итак, во всех вышеперечисленных циклах первый полупериод характеризуется высоким Солнцем, а второй полупериод – низким Солнцем. Следовательно, в первом полупериоде цикла отмечается теплый климат, а во втором полупериоде – холодный. Поэтому верхняя половина каждого круга, разработанного для счисления того или иного цикла, соответствует теплым астрономическим сезонам – весне и лету, нижняя половина круга соответствует холодным астрономическим сезонам – осени и зиме. Согласно представлениям наших предков, верхняя половина круга соответствует Верхнему миру, которым управляет Солнце – мощный источник тепла и света, а нижняя половина соответствует Нижнему миру, которым управляет холодная Луна.

19. Солнце

Жизнь нашей планеты и ее обитателей необычайно тесно связана с Солнцем, его живительным теплом и светом. Но что нам сегодня известно, хотя бы вкратце, о строении и движении Солнца?

Солнце – ближайшая к нам звезда. В космическом пространстве Солнце – сравнительно маленькая звезда и кажется нам ослепительно ярким только потому, что оно близко к нам. Солнце занимает центральное место в нашей планетной системе и подчиняет своей неограниченной власти все свое семейство.

Наши предки представляли себе Солнце небесным телом, состоящим из чистого огня и света. Но с тех пор представление о Солнце претерпело множество изменений. Современные астрономы изучили строение и движение Солнца на высоком научном уровне. По современным воззрениям, Солнце – это раскаленный газовый шар. Оно состоит из ионизированного газа (плазмы) в основном водорода (92,1 %) и гелия (7,8 %). В его недрах идет термоядерная реакция превращения водорода в гелий с выделением энергии, которая достигает поверхности и начинает светиться. Каждую минуту раскаленный плазменный шар теряет на излучение около 200 млн тонн своей массы. Но беспокоиться о том, что Солнце быстро выгорит, не стоит. За все время своего существования оно потеряло едва ли несколько сотых долей процента своего состава. Солнце будет светить еще около 7 млрд лет, пока весь водород не превратится в гелий. Тогда звезда вздуется, превратившись в красный гигант, а потом сбросит наружные слои и станет белым карликом.

Солнце огромно как по размерам, так и по массе. Его диаметр равен 1392000 км. Масса Солнца в 300000 раз больше массы Земли. Масса Солнца составляет 98,8 % всей массы Солнечной системы.

Температура поверхности Солнца сравнительно невелика, порядка 5500 °C. В недрах Солнца и в центральной зоне она достигает 15,5 млн градусов.

Вся газообразная масса Солнца удерживается силами гравитационного притяжения, направленными к центру Солнца. Поэтому давление в недрах Солнца огромно. По современным расчетам давление в центре Солнца достигает 2000 млрд атмосфер, а плотность газа составляет 150 г/см³ (в 13 раз больше, чем у свинца).

Солнечную атмосферу можно условно разделить на несколько слоев (рис. 12). Видимую поверхность Солнца называют фотосферой (сфера света). Это довольно глубокий слой атмосферы, толщиной 200–300 км. Из него исходит почти вся та тепловая и лучистая энергия Солнца, которая наблюдается в видимой части спектра и по мощности преобладает над излучением во всех других его диапазонах. Фотосфера почти непрозрачна, поэтому мы видим край солнечного диска резко очерченным.

Фотосфера Солнца окружена раскаленной, светящейся и весьма разряженной атмосферой. Эту часть солнечной атмосферы условно делят на хромосферу и корону, между которыми нет резких границ. Хромосфера представляет собой блестящее оранжево-желтое кольцо, простирающееся на 7–8 тысяч км. В хромосфере берут начало мощные выбросы газов, возвышающихся иногда до 25000 км – протуберанцы. Они с большой скоростью, подчас превышающей 700 км/сек, отрываются от хромосферы, вздымаясь на большие высоты. Они поднимаются, а затем или рассеиваются в атмосфере, или падают обратно внутрь хромосферы.

Над хромосферой расположена солнечная корона. Корона представляет собой ослепительное серебристо-жемчужное сияние вокруг диска. В годы солнечной активности Солнце кажется растрепанным. Множество лучей, опахал, арок и т. д. окружает диск. В годы спокойного Солнца корона сжата у полюсов и вытянута в направлении экватора. Газ короны образует постоянно текущий от Солнца в межпланетное пространство поток горячей разряженной плазмы, называемой солнечным ветром.

Рис. 12. Солнечная атмосфера в разрезе.

В результате термоядерных реакций, протекающих в недрах Солнца, на поверхности Солнца периодически появляется глубинная материя в виде гранул и пятен. Солнечные пятна – наиболее доступные для наблюдений образования. Иногда они достигают таких больших размеров, что их можно заметить невооруженным глазом. Первые упоминания о солнечных пятнах найдены в китайских летописях 301 года до нашей эры. Российский монах в Никоновской летописи (1365 г.) записал: «Глядючи на Солнце, узрел пятна на оном, места черны, аки гвозди».

В 1908 году выяснилось, что пятна обладают мощным магнитным полем.

На сегодняшний день пятна изучены довольно хорошо, и все-таки загадка солнечных пятен полностью пока не разгадана. По внешнему виду солнечное пятно представляет собой углубление в фотосфере, имеющее форму воронки: темное внутри и более светлое по краям. Вещество пятна движется, втекая в него в верхних слоях и растекаясь от центра к краям в глубоких нижних слоях. Пятна изменчивы как по размерам (иногда они достигают 100000 км в диаметре), так и по форме.

Солнечное пятно рождается, постепенно развивается, увеличиваясь в размере, иногда оно разделяется на несколько отдельных пятен, затем оно уменьшается в размерах, затягивается фотосферой и, наконец, исчезает. И солнечный диск снова чист и светел.

Многолетние наблюдения показали, что пятна – вестники изменения солнечной активности. Когда на Солнце появляется множество пятен, наступает максимум солнечной активности (рис. 13 б). Вслед за пятнами обычно над поверхностью Солнца взметаются громадные языки факелов и протуберанцев. Факелы, так же как и пятна, очень изменчивы и по форме, и по размерам. Когда же диск Солнца совершенно чист или имеется не более двух-трех пятен вблизи солнечного экватора, то тогда наступает минимум солнечной активности (рис. 13 а). Период изменения солнечной активности равен в среднем 11,06 года.

Этот период принято называть циклом солнечной активности.

Рис. 13 а. Рис. 13 б.

Ежедневные наблюдения солнечных пятен и нанесение их положения на солнечный диск позволяют обнаружить осевое вращение Солнца (рис. 14). На рисунке 14 изображены различные положения солнечного (гелиографического) экватора и двух параллелей, как они наблюдаются в разное время года.

Декабрь – Март – Июнь – Сентябрь

Рис. 14. Различные положения оси вращения Солнца, экватора и параллелей в зависимости от времени года.

Установлено, что ось вращения Солнца отклонилась от оси эклиптики. Угол между осью эклиптики и осью вращения Солнца составляет 7°15´. Соответственно, плоскость солнечного экватора наклонена к плоскости эклиптики под углом 7°15´. Направление вращения Солнца совпадает с направлением орбитального движения большинства планет.

Солнце вращается не как одно целое. На солнечном экваторе период вращения равен 25,38 средних суток, в полярных областях он равен 34 суткам.