В какую сторону крутится солнце

Галилео Галилей наблюдал Солнце в телескоп с 4-х кратным увеличением. По перемещению пятен он догадался, что светило вращается вокруг собственной оси. Однако исчерпывающих научных данных о движении звезды он предоставить не смог. Ученые в ХХ веке восполнили пробел всеобъемлюще.

Вращение вокруг собственной оси

Условная ось проходит через Северный и Южный солнечные полюса. Вокруг нее и вращается светило. Орбита представляет собою окружность со сравнительно небольшим радиусом, которую Солнце проходит за 22 года. Направление поворотов такое же, как и у Земли.

Скорость вращения определили путем наблюдения за перемещением пятен. В процессе изучения было разработано несколько методик, определения скорости движения различных областей поверхности.

Вращение вокруг Центра Галактики

Центр Млечного Пути находится от нашего светила на расстоянии 26 тыс. световых лет. Луч света должен лететь названное количество земных лет, чтобы достичь центра – области, где формируются новые звезды и обладающей чудовищной силой притяжения. Наша звезда в действительности движется по прямой, но галактический центр силой тяготения искривляет орбиту светила, и оно движется по кругу. Это одно из объяснений.

По другой версии, космическое тело заставляет вращаться гигантская черная дыра, расположенная в центре галактики.

По третьей версии, Солнце движется по закону сохранения импульса энергии, данного ему в момент Большого Взрыва.

Полный галактический оборот Солнца делает за 220 млн. лет (неточно), и за время своего существования успело обернуться по этой траектории около 30 раз.

Гипотетически, по подсчетам ученых, Большой Взрыв произошел 61 галактический год назад, Млечному Пути 54 галактических года, самому Солнцу более 18 галактических лет. Человек появился 1/1000 галактического года тому, то есть всего 225 тыс. лет назад.

Интересно в связи с этим вспомнить о таком ведическом понятии, как «вдох и выдох Брамы». Древние индусы считали, что на «вдохе» верховного божества мир эволюционирует, поднимаясь по спирали вверх. На «выдохе» регрессирует, возвращаясь в исходную точку своего зарождения, где его ждет смерть. Не исключено, что Веды знали о видах обращении Солнца.

Третий вид вращения — дифференциальный

Солнце движется по такому же принципу, как и Земля. Но у светила наблюдается третий тип вращения. Полярные и экваториальные области газообразного тела обходят ядро неравномерно. Выяснилось, что на экваторе массы плазмы перемещаются быстрее, чем в районе полюсов – 38 и 24 суток соответственно.

Почему так происходит – одна из загадок светила, актуальный вопрос изучения.

Четвертый вид движения

Версия о расширении Вселенной уже не считается экзотической. Наше Солнце при каждом витке вокруг галактического центра отдаляется от него на несколько миллионов километров. В отдаленной перспективе, когда все звезды «разбегутся», наша Земля будет миром, где отсутствует звездное небо.

Одним из увлекательных вопросов, неизменно интересующих исследователей Вселенной и конкретно нашей галактики остается вращение Солнца вокруг Солнца. Долго, на этапе ранних наблюдений, в силу несовершенства приборов и накопленных знаний, на него не было ответа. Впрочем, еще Галилей, вооруженный несложным телескопом, в 1610 году воспринял передвижение пятен по солнечному диску как свидетельство осевого вращения звезды. Это помогло ему найти ее экватор, оценить положение оси и период обращения Солнца вокруг Солнца. Что удалось выяснить ученым 20-го и 21-го веков, вооруженным богатыми знаниями, тонким и точным оборудованием? В результате постоянных наблюдений с Земли и космического пространства, тщательной математической проработки полученных сведений стало ясно, что Солнце вращается постоянно в нескольких плоскостях. В целом, по результатам этой работы получается достаточно сложная многомерная траектория.

Как звезда вертится?

Она обращается вокруг оси. На траекторию этого вращения оказывают влияние разнообразные факторы, воздействующие на скорость Солнца вокруг Солнца изнутри светила и извне его.
Вращение планет, составляющих систему вокруг этой звезды, тоже влияет на ее траекторию. Каким бы ни было светило огромным и тяжелым, притяжение планет смещает, наклоняет, оттягивает ось, вокруг которой происходит движение Солнца вокруг Солнца. Траектория, при этом выписываемая ею в пространстве, называют радиусом центровой балансировки. Необычный, исходя из влияния существующих планет, наклон Солнечной оси чаще всего объясняют именно притяжением еще неоткрытой девятой планеты. Реальное положение оси подсказывает, что это должна быть массивная планета с огромной орбитой, превышающей в 20 раз орбиту Нептуна. Влияние, которое предположительно оказывает это гипотетическое небесное тело на вращение Солнца вокруг своей оси, показывает, что его орбита должна быть наклонена по отношению к плоскости, вмещающей орбиты других, уже известных планет системы. То есть лишние 6 градусов в наклоне оси центральной звезды дают возможность предполагать 30-градусный наклон орбиты предсказанной планеты по отношению к другим орбитам.
Кроме того, светило вертится вокруг галактического ядра. Вместе с планетами своей системы оно обращается вокруг черной дыры, являющейся центром Млечного пути, на окраине которого, в одном из ее закрученных рукавов расположилась Солнечная система. Все ее планеты мчатся по Вселенной со скоростью превышающей миллион километров в час. Это тоже не может не сказываться на том, как именно вращается Солнце вокруг своей оси.
На движение оказывает влияние пульсация, ритмичное увеличение – уменьшение его размеров.

Вращение Солнца вокруг Солнца

Как проводятся исследования вращения светила?

Способом, известным со времен Галилея. Ученым, чтобы разобраться Солнце вращается ли вокруг своей оси или его состояние неизменно и неподвижно, потребовались длительные наблюдения за солнечными пятнами. Они достаточно долго пребывают в относительно стабильном состоянии. То есть их форма и размеры, за время обращения вокруг светила не слишком изменяются, остаются узнаваемыми. Их непрекращающиеся перемещения объясняются постоянным вращением звезды.

Наблюдения в основном ведутся в непосредственной близости к экватору. Именно здесь находятся наиболее крупные скопления Солнечных пятен. Замеряется скорость их полного оборота до возвращения на место, с которого начато наблюдение. Так определяется скорость вращения Солнца вокруг Солнца. Кроме того, для ее определения пользуются эффектом Доплера. При этом замечают сдвиги спектральных линий в спектре, фиксируемом на краях Солнечного диска. Именно этому методу наука обязана знанием, что период вращения Солнца вокруг Солнца заметно отличается в разных широтах.

Особенности Солнечного вращения

Звезда, в основном состоящая из водорода с гелием, не имеет единой плотности, присущей твердым телам. Поэтому в отличие от твердых планет, к примеру, таких как Земля, не имеет единой планетарной скорости обращения. В экваториальной зоне составляющие звезду газы вращаются относительно быстро. На полный оборот уходит примерно 25 (24,74) земных суток. У полюсов скорость движения вещества замедляется и составляет около 35 суток. В разных точках между ними скорость составляет 26-28 дней.

Предполагается, что Солнечное ядро оборачивается вокруг оси еще быстрее. Его скорость выше, чем у наружных слоев в четыре раза. Согласно этой схемы, скорость вращения задает именно быстро крутящееся ядро. Чуть медленнее обращаются примыкающие к нему внутренние зоны, лучистого переноса и конвективная. Еще медленнее движутся слои Солнечной атмосферы, состоящей из излучающей свет, выглядящей как сияющая поверхность звезды фотосферы, придающей светилу красноватый оттенок хромосферы и выбрасывающей протуберанцы короны.

Почему оно вертится?

Предполагается, что вращение Солнца было задано еще при его «рождении». Тогда оно с его планетарной системой формировались в крутящемся, завихренном облаке межзвездных газов с пылью. Направление вращения центральной звезды нашей системы такое же, как и у Земли.

Современные и будущие исследования согревающей Землю звезды и особенностей ее вращения непременно помогут ученым разгадать немало космических загадок, которыми так богата Вселенная.

Параметры вращения Солнца (англ. Solar rotation ) зависят от широты места. Солнце не является твёрдым телом, оно состоит из газообразной плазмы. Точки на разных широтах вращаются с разными периодами, то есть вращение Солнца является дифференциальным. Причина дифференциальности вращения в настоящее время является одним из вопросов солнечной астрономии [1] . Скорость вращения является наибольшей на экваторе Солнца (широта φ <displaystyle varphi > = 0° ) и уменьшается при движении к полюсам. Период вращения Солнца равен 25,34 суткам на экваторе и почти 38 суткам вблизи полюсов.

Содержание

Уравнение вращения [ править | править код ]

Скорость при дифференциальном вращении можно описать уравнением

ω = A + B sin 2 ⁡ ( φ ) + C sin 4 ⁡ ( φ ) , <displaystyle omega =A+B,sin ^<2>(varphi )+C,sin ^<4>(varphi ),>

где ω является угловой скоростью, выражаемой в градусах в сутки, φ — широта, A, B и C — постоянные. Значения A, B и C различаются в зависимости от того, каким методом проводились измерения, а также от величины периода наблюдений. [2] В настоящее время используются такие средние значения [3] :

A = 14.713 ± 0.0491 ∘ / <displaystyle A=14.713pm 0.0491^<circ >/> сут, B = − 2.396 ± 0.188 ∘ / <displaystyle B=-2.396pm 0.188^<circ >/> сут, C = − 1.787 ± 0.253 ∘ / <displaystyle C=-1.787pm 0.253^<circ >/> сут.

Сидерическое вращение [ править | править код ]

На экваторе период вращения Солнца равен 24,47 суток. Эта величина называется сидерическим периодом вращения, её не следует путать с синодическим периодом вращения, равным 26,24 суткам и представляющим промежуток времени, спустя который для наблюдателя на Земле деталь поверхности Солнца повторит своё положение. Синодический период превышает сидерический, поскольку при повторении положения детали на поверхности Солнце совершает не только один оборот, но и поворот на небольшой дополнительный угол, компенсирующий смещение Земли по своей орбите. Заметим, что в астрофизической литературе обычно не используют период вращения на экваторе, вместо этого определяют кэррингтоновское вращение: синодический период обращения равен 27,2753 суткам, сидерический период составляет 25,38 суток. Такие значения периода соответствуют прямому вращения на широте 26° к северу или к югу от экватора, что является характерным значением для области возникновения солнечных пятен и проявлений периодической солнечной активности. При наблюдении с северного полюса эклиптики Солнце вращается против часовой стрелки. Если человек находится на северном полюсе Земли, то ему будет казаться, что солнечные пятна движутся слева направо по диску Солнца.

Число Бартельса [ править | править код ]

Вращательное число Бартельса является порядковым номером, характеризующим число оборотов Солнца при наблюдении с Земли. Используется для слежения за повторяющимися или смещающимися проявлениями солнечной активности. Предполагается, что каждый оборот длится 27 дней, что близко к синодическому периоду по Кэррингтону. Юлиус Бартельс в качестве начала отсчёта числа оборотов принял дату 8 февраля 1832 года. Порядковое число оборотов может являться своего рода календарём, согласующимся с периодами повторения солнечных и геофизических параметров.

Кэррингтоновское вращение [ править | править код ]

Кэррингтоновское вращение представляет собой систему для сопоставления положений деталей на поверхности Солнца, разделённых некоторым промежутком времени, что позволяет отслеживать эволюцию групп солнечных пятен или вспышек.

Поскольку параметры вращения Солнца меняются с широтой, глубиной слоя и со временем, то подобные системы сравнения носят приблизительный характер. В случае модели кэррингтоновского вращения период обращения Солнца принят равным 27,2753 суткам. Каждый оборот Солнца в такой схеме обладает собственным номером, началом отсчёта которого является 9 ноября 1853 года. (Число Бартельса [4] строится по подобной схеме, но период обращения принимается равным 27 суткам, началом отсчёта является 8 февраля 1832 года.)

Гелиографическая долгота детали на поверхности Солнца соответствует угловому расстоянию от объекта до центрального меридиана, то есть до линии от Солнца до Земли. Кэррингтоновская долгота детали является угловым расстоянием относительно фиксированной точки, положение которой указал Кэррингтон.

Ричард Кэррингтон определил скорость вращения Солнца по данным о солнечных пятнах на низких широтах в 1850-х гг., по его оценкам сидерический период обращения Солнца равен 25,58 суток. Сидерическое вращение измеряется относительно далёких звёзд, но, поскольку Земля вращается вокруг Солнца, то для земного наблюдателя период вращения Солнца будет равен 27,2753 суток.

Можно построить диаграмму, в которой долгота пятен откладывается по горизонтальной оси, а время — по вертикальной. Долгота измеряется по времени пересечения центрального меридиана и основывается на кэррингтоновской модели вращения. Если нарисовать на такой диаграмме положение солнечных пятен после каждого оборота, то большая часть новых точек окажется строго ниже точек от предыдущих оборотов. На протяжении длительных временных интервалов возможны небольшие смещения вправо или влево.

Использование солнечных пятен для измерения вращения [ править | править код ]

Постоянные в модели вращения были определены при измерении движения различных деталей поверхности Солнца. Наиболее известными такими деталями являются солнечные пятна. Хотя пятна наблюдались с древних времён, но только при изобретении телескопа выяснилось, что они вращаются вместе с Солнцем, поэтому можно определить период вращения Солнца. Английский исследователь Томас Хэрриот, вероятно, является первым, кто наблюдал солнечные пятна в телескоп, что доказывается зарисовками в тетради, датированными 8 декабря 1610 года. Результаты наблюдений Иоганна Фабрициуса, систематически наблюдавшего пятна в течение нескольких месяцев, были опубликованы в июне 1611 года под заголовком “De Maculis in Sole Observatis, et Apparente earum cum Sole Conversione Narratio” ("Описание пятен, наблюдавшихся на Солнце, и их видимого вращения вместе с Солнцем"). Эту работу можно считать первым наблюдательным доказательством вращения Солнца. Христофор Шейнер (“Rosa Ursine sive solis”, book 4, part 2, 1630) был первым, кто измерил скорость вращения Солнца на экваторе и заметил, что вращение на высоких широтах происходит с меньшей скоростью, чем на низких, поэтому Шейнера можно считать первооткрывателем дифференциального вращения Солнца.

Каждое измерение даёт немного отличающийся от предыдущих результат, что приводит к возникновению стандартной ошибки (указана после +/-). С. Джон (1918) был, вероятно, первым, кто собрал опубликованные оценки скорости вращения Солнца и пришёл к заключению, что объяснить различие результатов только ошибками наблюдателей и местными возмущениями на Солнце сложно; вероятно, различия возникают из-за вариаций скорости вращения. Hubrecht (1915) указал на то, что два полушария Солнца вращаются несколько по-разному. Изучение магнитографических данных дало синодический период, равный 26,24 суткам на экваторе и почти 38 суткам на полюсах. [5]

Внутреннее вращение Солнца [ править | править код ]

До эпохи гелиосейсмологии, исследования колебаний Солнца, о внутреннем вращении Солнца было известно очень мало. Предполагалось, что дифференциальный профиль вращения поверхности простирается на внутреннюю часть Солнца. [6] По данным гелиосейсмологии известно, что вращение Солнца происходит не по этой схеме. Был получен профиль вращения; на поверхности Солнце медленнее вращается у полюсов и быстрее на экваторе. Такой механизм вращения существует и в конвективной зоне. В области тахоклина режим вращения резко меняется на твердотельное вращение в области лучистого переноса. [7]