Солнечная активность и ритмичность

В начале XVII века, с изобретением телескопа, астрономы начали систематические наблюдения и исследования солнечных пятен, однако 11-летняя цикличность ускользнула от их внимания. Частично это может объясняться тем, что солнечная активность была сравнительно низка даже в начале XVII века, а к его середине начался минимум Маундера (1645—1715) и количество солнечных пятен на Солнце на многие десятилетия снизилось.

Датский астроном Кристиан Хорребоу по наблюдениям в 1761-1776 годах в обсерватории Копенгагена обнаружил, что размеры и число солнечных пятен изменяются со временем.

Прошлое и будущее солнечной активности

Свидетельства солнечных всплесков и прогнозирование динамики гелиоактивности.

Хроника всплесков на нашем светиле

Мощные вспышки на Солнце, оставляющие следы в годичных кольцах деревьев и называемые «события Мияке»,
позволяют с точностью до года определить возраст археологической находки или проверить историческую гипотезу.

Современное состояние солнечной активности

По данным ученых, в марте 2020 года Солнце достигло наименьшей активности,
и новый «цикл Хейла» может начаться уже в апреле.
При этом пик солнечной активности придется на лето 2025 года.
В это время на Солнце появится примерно 115 или немного больше солнечных пятен.

И вот, 29 мая орбитальная обсерватория SDO зафиксировала мощнейшую за последние 3 года вспышку на поверхности Солнца,
которая указывает на завершение аномально долгого и спокойного периода солнечной «спячки».
Это вспышка относится к классу M, которая лишь на одну ступень слабее событий класса X.
Это стало неожиданностью, так как подобные вспышки обычно предваряют более слабые проявления солнечной активности, вспышки класса C.

По этому поводу у ученых есть две теории.

С одной стороны, опыт наблюдений за прошлыми циклами активности Солнца говорит о том,
что из-за подобного резкого пробуждения светила следующие вспышки будут мощнее и происходить станут чаще.

С другой стороны, долгий «штиль» на Солнце и небольшое число слабых вспышек во время этого периода может действительно указывать
на то, что светило движется к столетнему или даже тысячелетнему минимуму активности.
В таком случае начало цикла с мощной вспышки будет простой случайностью.
Последующие наблюдения за Солнцем дадут ответ на этот вопрос.

По расчетам астрономов, к 2050 году температура Солнца может опуститься до маундеровского минимума,
зафиксированного в период примерно с 1645 по 1715 годы.

Уровень солнечной активности (ежемесячные числа Вольфа) в 1750—2006 годах.

11-летний цикл («цикл Швабе» или «цикл Швабе-Вольфа») является наиболее заметно выраженным циклом солнечной активности. Соответственно, утверждение о наличии 11-летней цикличности в солнечной активности иногда называют «законом Швабе-Вольфа».

Этот цикл характеризуется довольно быстрым (в среднем примерно за 4 года) увеличением числа солнечных пятен, а также другими проявлениями солнечной активности, и последующим, более медленным (около 7 лет), его уменьшением. В ходе цикла наблюдаются и другие периодические изменения, например — постепенный сдвиг зоны образования солнечных пятен к экватору («закон Шпёрера»).

Для объяснения подобной периодичности в возникновении пятен обычно используется теория солнечного динамо.

Солнце и другие звёзды

Ближайшие к Солнцу три звезды находятся на расстоянии примерно 4,3 светового года (около 270 тыс. а. е.). Они составляют звёздную систему Альфа Центавра и движутся по сложным траекториям вокруг друг друга. На текущий момент ближе всех находится Проксима Центавра.

Солнце является молодой звездой третьего поколения (популяции I) с высоким содержанием металлов, то есть оно образовалось из останков звёзд первого и второго поколений (соответственно популяций III и II).

Влияние планет на гелиоактивность

Логично предположить, что на солнечную активность влияет обращение и расположение планет.
Их обращение вокруг нашего светила вызывает:

Периодические же сближения планет между собой усиливают это действие.

ученые из центра имени Гельмгольца Дрезден-Россендорф (HZDR) предлагают новую теорию циклов солнечной активности.
В работе, опубликованной в журнале Solar Physics, они показали, что 11-летний цикл
может быть вызван приливным влиянием некоторых планет Солнечной системы,
а именно Венеры, Земли и Юпитера.
Исследователи обратили внимание, что эти три планеты выстраиваются в одном направлении примерно раз в 11 лет.

Вероятно, конфигурацией планет нужно объяснять все «разношёрстные» циклы СА, а не только кратные 11-12 годам.

Также посмотрите, как, например, 180-летний ритм СА проявляется в обращениях и соединениях планет:

Вероятно, эти противостояния и парады вызывают на Солнце приливы.
В следующих разделах рассмотрим подробнее их силу и периодичность.

Влияние обращения планет на активность Солнца

Прежде всего взглянем на периоды орбит планет Солнечной системы:

Можно сюда добавить также мифические планеты закойперовской
зоны и из кометного облака Оорта:
Тихе, Прозерпина, причём, некоторые из них могут быть
суперземлями, планетами-гигантами или даже достаточно массивными коричневыми карликами — двойниками Солнца.

Также интересно сравнить ритмы СА с целочисленными рядами планетарных лет:

Видим интересные совпадения (планетарные резонансы — выделены жирным, а менее точные — подчёркиванием):
около 1; 1,2; 1,9; 2,4-2,5; 3,0-3,1; 3,7-3,8; 5,0; 5,6; 6,1;
118-119; 165-168; 248-252; 330-336; 494-504; 659-672; 746-756; 824-840; 989-994; 1483-1491 земных лет —
или, округлённо: 1, 2, 3, 4, 5, 6; 120, 170, 250, 333, 500, 666, 750, 830, 990, 1490.

Наибольшее число резонансов — у Венеры — она управляет всем!

Часть из этих резонансов включает другие: 4 =2*2, 6 =2*3;
250 ~120*2, 333 ~170*2, 500 =250*2 ~170*3, 666 =333*2 ~170*4, 750 =250*3, 830 ~170*5, 990 ~333*3, 1490 ~500*3,
или включают их гармоники: 3 =2+2/2; 170 ~120+120/2, 250 ~170+170/2, 500 ~333+333/2, 1490 ~990+990/2,
или резонируют через несколько оборотов: 3*4 = 6*2; 250*4 = 333*3,
а некоторые даже являются суммами других: 1490 ~830+666.

Влияние резонансов планет на гелиоактивность

Движение Солнца относительно барицентра СС можно назвать В-активностью Солнца,
а статические приливы на Солнце — W-активностью Солнца.

В сводной таблице ниже показано влияния планет на W-активность и B-активность Солнца:

Силы, действующие на Солнце, со стороны различных космических объектов (в порядке приливного воздействия):

Ситуация, в которой планеты выстраиваются приблизительно в одну линию, называется парад планет.
Пользуясь результатами расчетов из таблицы, оценим суммарное воздействие планет внутри орбиты Сатурна.
Находясь на одной линии, эти планеты создают на Солнце гравитационное поле с напряженностью

g = gС + gЮ + gМарс + gЗ + gВ + gМ =
(1,9 + 21 + 0,08 + 1,8 + 2,8 + 0,65) ∗ 10−8м/с2 = 28,2 ∗ 10−8 (м/с2).

Вычисление приливного воздействия гравитационно значимых планет на Солнце

Теперь вернёмся к нашей орбитальной задаче и представим, что 2 планеты вращаются по одной орбите с разной скоростью.
Например, нужно вычислить время сближения Земли с Марсом T,
имея скорость Земли VЗем=360° за 1 г и скорость Марса VМар=360° за 1,88 лет.

Решаем по полученной формуле (здесь у нас Марс — первый более медленный бегун):
T = C / (VЗемМар

Вычислим это по найдённой нами формуле для внутренней планеты 1 и внешней планеты 2:
T = 1 / (1 / T1 — 1 / T2),.

Видим, что эти соединения почти не наши своё отражение в ритмах Солнца —
возможно, потому, что эти периоды близки к периодам обращения планет.

Теперь проверим периоды сближений для этих 4 планет (создающие напряженность поля 2,5-4,7) между собой (без Юпитера):

Следующий этап — для этих сближений вычислим периоды сближений с третьей планетой:

На самом деле, таких гравитационных воздействий на Солнце происходит больше
ввиду того, что необязательно трём планетам выстраиваться строго по прямой,
т.е., нужно учитывать влияние и «парадов планет».
Поскольку они происходят не на одной прямой, а близко к ней,
общее их приливное воздействие будет несколько меньше показанной суммы в формулк выше.

Для вычислений таких «средних парадов» (поскольку учитываться булдут не 4 или 6, а 5 гравитационно значимых планет)
нужно задавать наложения синусоид, что несколько сложнее применяемой выше формулы.

Влияние парадов планет на активность Солнца

Исторически засвидетельствованные парады планет и их вероятные геосоциальные последствия:

Влияние парадов планет на Земной шар

Солнце и Земля

Даже вид Земли из космоса — во всём косвенный результат воздействия на планету солнечного излучения

Во время полного солнечного затмения солнечную корону можно увидеть в течение краткого периода совокупности

Многочисленные отображения солнечного затмения на Земле в тени листвы деревьев, получившиеся ввиду эффекта камеры-обскуры, создаваемого светом, проходящим через маленькие зазоры между листьями

• Витинский Ю. И., Копецкий М., Куклин Г. В. Статистика пятнообразовательной деятельности Солнца. — М.: Наука, 1986.
• Прист Э. Р. Солнечная магнитогидродинамика. — М.: Мир, 1985.

Циклы солнечной активности

Видим, что наибольший вклад (по количеству открытых циклов СА) внесли
Ангенгейстер

, Брикнер

, Джиллет

, Дуглас

, Перфильев

, Петтерссон

, Шостакович

.

Внутривековые ритмы СА

Глобальный магнитный цикл Солнца проявляется в виде следующих особенностей:

11-летний цикл солнечной активности

Наиболее известным и изученным является 11-летний цикл, открытый Генрихом Швабе и подтвержденным Робертом Вольфом,
который исследовал изменение активности солнца за два с половиной столетия при помощи предложенного им индекса Вольфа:
W = k (10g + f),
где f и g – соответственно число пятен и число групп пятен,
а k – корректирующий множитель, определяемый для каждого наблюдателя и инструмента.
Изменение Активности солнца с периодом равным 11,1 года носит название закона Швабе — Вольфа.

Одиннадцатилетний цикл («цикл Швабе» или «цикл Швабе-Вольфа») является наиболее заметно выраженным циклом солнечной активности.

Этот период активности Солнца самый известный и более изученный.
Также его называют законом Швабе-Вольфа, отдавая дань первооткрывателю этой периодичности светила.
Название «одиннадцатилетний» несколько условно для данного цикла.
Продолжительность его, например, в XVIII – XX веках колебалась от 7 до 17 лет, а в веке ХХ среднее значение составило 10,5 лет.

В первые четыре года цикла происходит активное увеличение количества солнечных пятен.
Также учащаются вспышки, число волокон и протуберанцев.
В следующий период (около семи лет) количество пятен и активность уменьшаются.
11-летние циклы имеют различные высоты в максимумах. Их принято измерять в относительных числах Вольфа.
Самым высоким индексом за всё время наблюдений отметился 19-й цикл. Его значение составило 201 единица, при минимуме около 40.

22-летний цикл Хейла

Был также открыт 22-летний цикл солнечной активности, который определяет эволюцию магнитных полей на Солнце,
однако, во многих глобальных индексах СА он прослеживается весьма слабо.
Это говорит о том, что данный цикл является циклом качественных, а не количественных характеристик.

Двадцатидвухлетний цикл («цикл Хейла») является, в сущности, удвоенным циклом Швабе.
Он был открыт после того, как в начале XX века была понята связь между солнечными пятнами и магнитными полями Солнца.
При этом оказалось, что за один цикл пятенной активности общее магнитное поле Солнца меняет знак:
если в минимуме одного цикла Швабе фоновые магнитные поля преимущественно положительны вблизи одного из полюсов Солнца
и отрицательны — вблизи другого, то примерно через 11 лет картина меняется на противоположную.
Каждые 11 лет меняется и характерное расположение магнитных полярностей в группах солнечных пятен.
Таким образом, для того, чтобы общее магнитное поле Солнца вернулось к своему исходному состоянию,
должно пройти два цикла Швабе, то есть около 22 лет.

Другие циклы СА, кратные одиннадцатилетнему

Предполагается существование 33, 44 и 55 летних циклов изменения активности Солнца.

Околовековые ритмы СА

Используя данные о солнечно обусловленных явлениях (полярные сияния),
Глейсберг получил данные о продолжительности 17 вековых циклов СА,
которая изменялась в пределах от 7 до 11 одиннадцатилетних циклов.

Этот цикл («цикл Гляйсберга») продолжается от 70 до 100 лет. Это модуляция одиннадцатилетних циклов.
В середине прошлого века был максимум такого цикла, и следующий придётся на середину века нынешнего.

С использованием более информативного индекса Шове (сконструирован также по полярным сияниям) было установлено,
что продолжительность слабовыраженных вековых циклов доходит до 70 лет, а хорошо выраженных – составляет более 100 лет,
то есть наблюдается зависимость продолжительности от мощности векового цикла.

Средняя продолжительность вековых циклов по оценкам разных авторов колеблется от 79 до 93 лет
(Клаф приводит графический пример с совмещением брикнеровского 37-летнего и векового 83-летнего циклов).

Более поздние исследования, посвященные этому вопросу, приведены в работах Ю. А. Наговицина,
где представлены данные об изменениях продолжительности долговременных циклов солнечной активности,
выявленных по различным солнечно обусловленным явлениям, которые показывают,
что интересующие нас долговременные циклы по продолжительности концентрируются в районах 60, 90, 130,
а, возможно, и более лет.

На графике слева показаны наблюдения цикличности солнечной активности за 400 последних лет.
Всего видим 27 пиков за период 1700-2000 года, т.е. периодом 300 / 27 = 11,1 лет (классический цикл СА).
За этот же период наблюдается и 3 околовековых ритма периодом 300/3 = 100 лет.

В монографии В. Ф. Чистякова утверждается, что наблюдается цепочка двух видов вековых циклов
типа 95–115–95–115 лет и так далее (т.е., в среднем, 105 лет), которая была прослежена автором на протяжении последних 1600 лет.
Причем 95-летние циклы имеют крутую ветвь подъема и отлогую ветвь спада, а 115-летние наоборот.

Из анализа этих результатов следует, что текущий вековой цикл имеет продолжительность 115 лет и его минимум наступит в 2020 г.
Текущий 115-летний и последующий за ним 95-летний циклы сомкнутся крутыми ветвями,
поэтому в минимуме этих вековых циклов будет наблюдаться два относительно слабых 11-летних цикла.
Первый из которых мы сейчас, по-видимому, и наблюдаем.

Многовековые ритмы СА

На рисунке слева Эдди даёт совмещение многовековых циклов солнечной активности
с различными климатическими кривыми за последние 5000 лет, откуда мы видим следующие
максимумы СА

: -2700, -2250, -1800, -1100, -500, 0, 1200, 1600, 2000? г.
и минимумы СА

: -3000?, -2500, -2000, -1300, -700, -400, 700, 1500, 1700.

Периодичность между ними, начиная от 3000 года, составляет
для максимумов: 450, 450, 700, 600, 500, 1200, 400, 400,
для минимумов: 500, 500, 700, 900, 1100, 800, 200,
т.е., в среднем, 5000 / 9 = 556 лет — это около 49 солнечных циклов, почти 50.
В таблице выше он фигурирует как 500-600-летний (~570 цикл III-A.10-II-A.12.

Двухвековая цикличность СА

Отмечена и двухвековая цикличность.
В её минимумы (периоды около 200 лет) наблюдаются устойчивые ослабления солнечной активности.
Они длятся десятки лет и носят название глобальных минимумов —
минимум Маундера (1645-1715), минимум Шпёрера (1450-1540), минимум Вольфа (1280-1340) и другие.

Период Маундера (400-500 лет)

Маундеровский минимум (Минимум Маундера) — период долговременного уменьшения количества солнечных пятен в 1645—1715 годы (60 лет).
По подсчётам английского астронома Эдварда Уолтера Маундера (1851—1928),
за этот период наблюдалось всего около 50 солнечных пятен вместо обычных 40-50 тысяч.
Изотопный анализ позволил выявить 18 минимумов активности Солнца за последние 8000 лет,
включая минимум Шпёрера (1450—1540 или 1400-1510 — 110 лет) и минимум Дальтона (1790—1820).

Согласно Т. В. Гайворонской (2011), солнечная активность и земная
сейсмичность — противоположные явления.
Следовательно, в минимумы СА, повторяющихся с этим периодом, должно наблюдаться и повышение количества землетрясений.

Сверхтысячелетние циклы СА

Также существуют циклы в 1000 и 2300 лет.

Цикл Холлстатта (халльштаттские колебания)

Цикл примерно в 2300 (2100-2500) лет, называемый «циклом Холлстатта»,
установлен по данным радиоуглеродного анализа. Это колебания изотопов Be10 и C12.

В последний десяток тысяч лет наша планета испытывает систематические изменения в климате
и количестве радиоактивных изотопов углерода и бериллия (углерод-14 и бериллий-10).
Данные изменения называют халльштаттскими колебаниями, с периодом около 2100 — 2500 лет.
С некоторым запозданием относительно циклического изменения уровня изотопов
слегка изменяется и земной климат.

Последние 2500 лет мы находимся в так называемом субатлантическом периоде –
довольно прохладным по климату сравнительно с предшествующими временами.
До самого последнего времени причины колебаний изотопов и климата оставались неясными.

Астрономы из Италии проанализировали колебания климата за последние 12 000 лет
(конец верхнего палеолита)
и пришли к выводу, что его периодические изменения связаны с влиянием нескольких крупнейших планет
Солнечной системы.
Их гравитация раз в 2318 лет слегка изменяет орбиту Земли, то увеличивая, то уменьшая
количество получаемой ею от Солнца энергии.

Статья опубликована в Earth Science Reviews, а с её препринтом можно ознакомиться на сайте Корнелльского университета.

На первый взгляд ничтожное изменение имеет серьезные последствия:
каждые 2318 лет вытянутость эллиптических орбит всех планет в целом несколько сокращается,
и они становятся ближе к ровной окружности.
«Выравнивание» орбит слегка меняет как гравитационное, так и электромагнитное поле Солнечной системы в целом,
а также воздействует на циклы солнечной активности.
Все эти три фактора вместе влияют на размеры гелиосферы – «пузыря», образуемого солнечным ветром.

За счёт того, что орбиты планет становятся ближе к кругу, весь этот «пузырь» уменьшается в размерах.
Космическим лучам извне становится легче проникать внутрь гелиосферы.
Когда резонанс, случающийся каждые 2318 лет, проходит, усреднённые орбиты планет системы снова «вытягиваются».
За счет этого «пузырь» гелиосферы опять расширяется, а количество галактических лучей внутри него снова падает до нормы.

Такие колебания гелиосферы с периодичностью в 2318 лет имеют глубокие последствия для всех планет в целом
и для Земли в частности.
Частицы солнечного ветра гелиосферы образуют барьер на пути космических лучей —
заряженных частиц, летящих от далёких космических объектов. Эти лучи имеют значительную энергию.
Если они достигают атмосферы нашей планеты, то часто выбивают протон из встреченных там атомов азота.
После этого бывший атом азота становится атомом углерода-14, который окисляется кислородом.
Образуется молекула углекислого газа, опускающегося из-за тяжести вниз.
У поверхности он связывается растительностью (тогда углерод-14 обнаруживают в древесных кольцах),
либо во льду (тогда углерод-14 находят в ледяных кернах).

Сходным путём идёт и образование бериллия.

Поскольку оба изотопа не очень стабильны, по изменению их концентрации можно датировать
всплески и провалы в интенсивности бомбардировки планет космическими лучами.
Именно ориентируясь на эти всплески, учёные и предположили существование 2318-летнего цикла, описанного выше.

Однако роль космических лучей не сводится к наработке нестабильных изотопов в стратосфере.
Как показал ряд опытов последних лет, подобные лучи провоцируют образование в воздухе центров конденсации облаков.
Облака изменяют отражательную способность планеты, влияя на долю солнечных лучей, отражаемых Землёй в космос.
Это ведёт к колебаниям средней планетарной температуры — изменениям климата.

Именно этим авторы новой работы объясняют странные сдвиги температуры в последние 12 тысяч лет,
после окончания ледникового периода.

Они полагают, что колебания такого рода были и раньше, но отследить их для более древних периодов сложнее,
потому что весь углерод-14 из тех эпох уже распался.

Авторы показывают, что орбитальные резонансы, влияющие на поток падающих на нас космических лучей,
существуют и на отрезках короче 2318 лет. В частности речь идет о периодах в 20, 45, 60, 85, 159-171-185 лет.
Все они гораздо слабее 2318-летнего, но также могут оказывать влияние на интенсивность образования облаков
и, таким образом, климат планеты.
Исследователи предполагают, что это может объяснить множество более быстрых скачков температур
в древности
и средневековье.
Например, малый ледниковый период, он же маундеровский минимум, когда температуры упали настолько резко,
что климат Западной Европы соответствовал современной средней полосе России.

Последний тезис может вызвать серьёзное противодействие ряда климатологов.
Большинство из них полагает, что лишь антропогенные выбросы углекислого газа сильно влияют на климат планеты
после окончания ледникового периода.
Отсюда и категорические призывы научного сообщества
принять меры по борьбе с выбросами парниковых газов и остановить потепление.

Если окажется, что климат испытывает серьёзные колебания вне всякого человеческого вмешательства,
политику корректировки глобального климата планеты, возможно, придётся пересмотреть.

Многотысячелетние циклы СА

Также существуют циклы в 35 и 100 тысяч лет.

Земля и Солнце (фотомонтаж с сохранением соотношения размеров)

Излучение Солнца — основной источник энергии на Земле. Его мощность характеризуется солнечной постоянной — мощностью излучения, проходящего через площадку единичной площади, перпендикулярную солнечным лучам и расположенную на расстоянии одной астрономической единицы от Солнца (то есть на орбите Земли) вне земной атмосферы. Эта постоянная равна приблизительно .

Проходя сквозь атмосферу Земли, солнечное излучение теряет в энергии примерно , и до земной поверхности доходит только (при ясной погоде и когда Солнце находится в зените). Эта энергия может использоваться в различных естественных и искусственных процессах. Так, растения, используя её посредством фотосинтеза, синтезируют органические соединения с выделением кислорода. Прямое нагревание солнечными лучами или преобразование энергии с помощью фотоэлементов может быть использовано для производства электроэнергии (солнечными электростанциями) или выполнения другой полезной работы. Путём фотосинтеза была в далёком прошлом получена и энергия, запасённая в нефти и других видах ископаемого топлива.

Размеры Солнца при наблюдении из окрестностей разных тел Солнечной системы

Наблюдаемый с Земли путь Солнца по небесной сфере изменяется в течение года. Путь, описываемый в течение года той точкой, которую занимает Солнце на небе в определённое заданное время, называется аналеммой и имеет форму цифры 8, вытянутой вдоль оси север — юг. Самая заметная вариация в видимом положении Солнца на небе — его колебание вдоль направления север — юг с амплитудой 47° (вызванное наклоном плоскости эклиптики к плоскости небесного экватора, равным 23,5°). Существует также другая компонента этой вариации, направленная вдоль оси восток — запад и вызванная увеличением скорости орбитального движения Земли при её приближении к перигелию и уменьшением — при приближении к афелию. Первое из этих движений (север — юг) является причиной смены времён года.

Вокруг Солнца обращается большое количество небесных тел меньшего размера, а именно:

Самые далёкие из этих тел удалены на расстояния порядка 100 а. е. от Солнца.
В состав Солнечной системы включают также гипотетическое облако Оорта, которое должно быть расположено ещё в примерно 1000 раз дальше. Все объекты Солнечной системы образовались в то же время, что и Солнце, из того же газопылевого облака.

Ранние наблюдения Солнца

Солнечная повозка из Трундхольма — скульптура, которая, как полагают, отражает поверье о движении солнца на колеснице, характерное для праиндоевропейской религии

Сол, Солнце, из издания 1550 года Гвидо Бонатти Книги по астрономии.

С самых ранних времён человечество отмечало важную роль Солнца — яркого диска на небе, несущего свет и тепло.

Во многих доисторических и античных культурах Солнце почиталось как божество. Культ Солнца занимал важное место в религиях цивилизаций Египта, инков, ацтеков. Многие древние памятники связаны с Солнцем: например, мегалиты точно отмечают положение летнего солнцестояния (одни из крупнейших мегалитов такого рода находятся в Набта-Плайя (Египет) и в Стоунхендже (Великобритания)), пирамиды в Чичен-Ице (Мексика) построены таким образом, чтобы тень от Земли скользила по пирамиде в дни весеннего и осеннего равноденствий, и так далее. Древнегреческие астрономы, наблюдая видимое годовое движение Солнца вдоль эклиптики, считали Солнце одной из семи планет (от др.-греч.  — блуждающая звезда). В некоторых языках Солнцу, наравне с планетами, посвящён день недели.

Развитие современного научного понимания

Одним из первых попытался взглянуть на Солнце с научной точки зрения греческий философ Анаксагор. Он говорил, что Солнце — это не колесница Гелиоса, как учила греческая мифология, а гигантский, «размерами больше, чем Пелопоннес», раскалённый металлический шар. За это еретическое учение он был брошен в тюрьму, приговорён к смерти и освобождён только благодаря вмешательству Перикла.

Идея о том, что Солнце — это центр, вокруг которого обращаются планеты, высказывалась Аристархом Самосским и древнеиндийскими учёными (см. Гелиоцентрическая система мира). Эта теория была возрождена Коперником в XVI веке.

Первую более или менее приемлемую оценку расстояния от Земли до Солнца способом параллакса получили Джованни Доменико Кассини и Жан Рише. В 1672 году, когда Марс находился в великом противостоянии с Землёй, они измерили положение Марса одновременно в Париже и в Кайенне — административном центре Французской Гвианы. Наблюдавшийся параллакс составил 24″. По результатам этих наблюдений было найдено расстояние от Земли до Марса, которое было затем пересчитано в расстояние от Земли до Солнца — 140 млн км.

В начале XIX века отец Пьетро Анджело Секки (итал. Pietro Angelo Secchi), главный астроном Ватикана, положил начало такому направлению исследования в астрономической науке, как спектроскопия, разложив солнечный свет на составные цвета. Стало понятно, что таким образом можно изучать состав звёзд, и Фраунгофер обнаружил линии поглощения в спектре Солнца. Благодаря спектроскопии был обнаружен новый элемент в составе Солнца, который назвали гелием в честь древнегреческого бога Солнца Гелиоса.

В 1905 году Джордж Эллери Хейл (англ. George Ellery Hale) в обсерватории Маунт-Вилсон установил первый солнечный телескоп в построенной небольшой обсерватории, и занялся поиском ответа на происхождение пятен на Солнце, открытых Галилеем. Джордж Хейл открыл, что пятна на Солнце вызваны магнитным полем, поскольку оно приводит к снижению температуры поверхности. Именно магнитное поле на поверхности Солнца вызывает солнечные ветры — извержение плазмы солнечной короны на сотни тысяч километров в пространство.

Космические исследования Солнца

Атмосфера Земли препятствует прохождению многих видов электромагнитного излучения из космоса. Кроме того, даже в видимой части спектра, для которой атмосфера довольно прозрачна, изображения космических объектов могут искажаться её колебаниями, поэтому наблюдения этих объектов лучше производить на больших высотах (в высокогорных обсерваториях, с помощью приборов, поднятых в верхние слои атмосферы, и т. п.) или даже из космоса. Верно это и в отношении наблюдений Солнца. Если нужно получить очень чёткое изображение Солнца, исследовать его ультрафиолетовое или рентгеновское излучение, точно измерить солнечную постоянную, то наблюдения и съёмки проводят с аэростатов, ракет, спутников и космических станций.

Другими космическими аппаратами, исследовавшими солнечный ветер, были созданные NASA спутники серии «Пионер» с номерами 5—9, запущенные между 1960 и 1968 годами. Эти спутники обращались вокруг Солнца вблизи орбиты Земли и выполнили детальные измерения параметров солнечного ветра.

В 1980 году НАСА вывело на околоземную орбиту космический зонд Solar Maximum Mission (SolarMax), который был предназначен для наблюдений ультрафиолетового, рентгеновского и гамма-излучения от солнечных вспышек в период высокой солнечной активности. Однако всего через несколько месяцев после запуска из-за неисправности электроники зонд перешёл в пассивный режим.

Изображение южного полюса Солнца, полученное в ходе миссии STEREO. В правой нижней части снимка виден выброс массы

Состав солнечной фотосферы хорошо изучен с помощью спектроскопических методов, однако данных о соотношении элементов в глубинных слоях Солнца гораздо меньше. Для того, чтобы получить прямые данные о составе Солнца, был запущен космический зонд Genesis. Он вернулся на Землю в 2004 году, однако был повреждён при приземлении из-за неисправности одного из датчиков ускорения и не раскрывшегося вследствие этого парашюта. Несмотря на сильные повреждения, возвращаемый модуль доставил на Землю несколько пригодных для изучения образцов солнечного ветра.

В октябре 2006 года была запущена солнечная обсерватория STEREO. Она состоит из двух идентичных космических аппаратов на таких орбитах, что один из них постоянно отстаёт от Земли, а другой её обгоняет. Это позволяет получать стереоизображения Солнца и таких солнечных явлений, как корональные выбросы массы.

Наблюдения за Солнцем и опасность для зрения

Сквозь пелену дыма

Закат в Таиланде летом

Для эффективного наблюдения Солнца существуют специальные, так называемые солнечные телескопы, которые установлены во многих обсерваториях мира. Наблюдения Солнца имеют ту особенность, что яркость Солнца велика, а следовательно, светосила солнечных телескопов может быть небольшой. Гораздо важнее получить как можно больший масштаб изображения, и для достижения этой цели солнечные телескопы имеют очень большие фокусные расстояния (метры и десятки метров). Вращать такую конструкцию нелегко, однако этого и не требуется. Положение Солнца на небе ограничивается сравнительно узким поясом, его максимальная ширина — 46 градусов. Поэтому солнечный свет с помощью зеркал направляют в стационарно установленный телескоп, а затем проецируют на экран или рассматривают с помощью затемнённых фильтров.