Пана IV поверхні Сонця нічим особливим не вирізнявся. Проте вірного тлумачення цього явища Юнг не дав. Пройшло три роки, і голландський дослідник П. Зеєман показав, що спектральні лінії в магнітному полі зазнають роздвоєння, тобто замість однієї спектральної лінії виходять дві. Це відкриття, передбачене ще Фарадеєм, Зеєман зробив, вивчаючи спектр натрієвого полум’я, поміщеного в сильне магнітне поле. Замість однієї жовтої натрієвої лінії стають дві чи три, дивлячись на те, чи спостерігаємо спектр полум’я вздовж магнітного поля чи перпендикулярно до нього. Г. Лоренц пояснив явище Зеємана сильним ускладненням магнітного поля; замість коливання по прямій лінії електрон описує зіркоподібну фігуру, що змінює відповідним чином спектральну лінію. Наслідки, виведені Лоренцем з його теорії, були блискуче підтверджені дослідами Зеємана.
У 1903 р. Хейл довів, що причина роздвоєння спектральних ліній у сонячних плямах — магнетизм. Виявилося, що плями є колосальними магнітами. Коли один із полюсів, південний чи північний, такого магніту звернений до нас, тоді інший знаходиться десь у надрах Сонця. Ці плями Хейл називає уніполярними. Потім слідують біполярні плями, обидва полюси яких ми можемо спостерігати, і, нарешті, мультиполярні плями, що складаються з групи полюсів, які звернулися до нас.
Близько 60% усіх сонячних плям мають на поверхні Сонця два полюси — північний і південний. З 970 плям, зареєстрованих з 1915 по 1917 р., більша половина плям виявилася з протилежною полярністю, за ними йдуть плями з однорідною полярністю (32–35%), а потім багатополюсні плями (1–2%).
Біполярні плями повинні бути з’єднані одна з одною — їх жерла, що йдуть у глиб Сонця, повинні там де-небудь зустрітися, утворюючи як би одну велетенську вигнуту трубу. Зрештою, є ще один тип плям. Це «невидимі» сонячні плями. Вони являють собою також дуже значний інтерес, оскільки, мабуть, мають здатність надавати відомий вплив на Землю при проходженні площини вихорів сонячних бур через центральний сонячний меридіан.
Під «невидимими» плямами, як це пояснює Хейл, слід розуміти ділянки Сонця, де ще немає плям, але де вони будуть скоро виникнути. Це місце зародження або нової освіти сонячної плями, яка ще не виявилася для ока, але яка може бути врахована за рядом супутніх йому на поверхні Сонця явищ, отриманих у певних формах на спектрограмах.
Які ж явища у речовині сонячної плями зумовлюють виникнення магнітного поля? Найімовірніше, головну роль тут відіграють вихровий рух газоподібної матерії, потоки електричних частинок — електронів. Швидкий вихровий рух заряджених електрикою частинок викликає появу конвекційних електричних струмів. Конвекційний електричний струм виникає завжди, коли електрика, перебуваючи щодо провідника у спокої, рухається разом із цим провідником щодо інших тіл. Конвекційний струм супроводжується кондукційними струмами в сусідніх провідниках; ці останні струми можуть виникнути навіть у тому випадку, якщо конвекційний струм постійний за величиною та за напрямком.
У той самий час ми знаємо, що при постійному гальванічному струмі в сусідніх провідниках жодних струмів немає. Незважаючи на цю різницю між конвекційним струмом і гальванічним струмом, обидва ці струми утворюють навколо себе магнітне поле, величина і напрямок напруженості якого визначаються одним і тим же законом Біо і Савара. Вперше магнітні дії електричної конвекції були виявлені Роуландом у 1879 р.
Однак, на думку Ч. Аббота, електризація вихору плями може виникнути завдяки тертю частинок різнорідних речовин, що несуть у вихорі. Цей висновок Аббот робить з того припущення, що в центральній частині вихору завдяки порівняно невисокій температурі (до 350°С) слід очікувати утворення рідких і навіть, мабуть, твердих частинок.
З наступних робіт, спрямованих на пояснення природи сонячних плям, зупиняє на собі теорія У. Бьоркнеса. Залишається вказати ще одне чудове явище у розподілі полярності плям у часі.
Дослідження Хейла над розподілом магнітних сил у сонячних плямах показали, що в групах з двох плям магнітні полюси розподіляються в них наступним чином: протягом одного і того ж 11-річного циклу, що починається з чергового мінімуму, в тому самому півкулі Сонця один і той же полюс (наприклад, північний) завжди (у всіх групах) знаходиться в плямі, що йде попереду, а інший — усередині. У той самий час в іншій півкулі попереду йде пляма з іншим, тобто південним, полюсом. Група, таким чином, являє собою як би два підкіркові магніти, що знаходяться у внутрішніх частинах Сонця, з кінцями, що виходять назовні.
У поодиноких плямах інший полюс, за розвідками Хейла, не виявляється видимим чином; такі місця Хейл і називає «невидимими плямами». У період мінімуму відбувається зміна полярності груп. Якщо до мінімуму попереду в плямах був північний полюс, то після мінімуму в новому циклі буде південний. Отже, щодо цього період сонячної діяльності правильно було б рахувати не в 11, а в 22 роки.
Зміна ця відбувається різко, і сонячна діяльність в епоху мінімуму переживає різкий перелом. На відміну від 11-річного кількісного періоду сонячних плям цей 22-річний період можна було б назвати «магнітним періодом сонячних плям».
Мал. II. Вплив планет Юпітера, Землі, Венери та Меркурія на діяльність Сонця. Верхня крива — констеляція планет. Нижня крива — діяльність Сонця (за Ф. Мальбуре)
Вихори сонячних бур
Періодична дія Сонця на Землю приписувалася зазвичай плямам, але воно може походити і від сонячної атмосфери, стан якої схильний до тих же періодів. Тому вивчення всіх верств цієї атмосфери становить найбільший інтерес. Через відсутність місця ми повинні будемо обійти мовчанням інші сонячні явища, як-от: протуберанців, смолоскипів, флоккул (flocculus), волокон (filaments), чоток (alignements), гранул (granulus) і сонячну корону.
Вкажемо лише, що на земні явища протуберанці можуть справляти подібно до плям дуже потужний вплив, оскільки вони пов’язані з величезними виверженнями сонячної матерії, коли у світовий простір вивергаються потоки електричних частинок. Протуберанці мають періодичність, що збігається з періодичністю плям.
Постає питання: які причини створюють цю загальну періодичність сонячної діяльності? На даний момент ціла низка астрономів дотримується тієї точки зору, що, в той час як причину виникнення всіх сонячних феноменів слід шукати всередині Сонця, розподіл їх у часі та на поверхні світила можна приписувати впливу планет. Справді, низка дослідників (Е. Френкель, Моундер) знайшли у сонячній діяльності періоди звернення деяких планет. Можна вважати, що Сонце є чуйним приладом, що відгукується на всі зміни поля тяжіння внаслідок переміщення планет у просторі.
Як же цей сонячний пульс, ці періодичніколивання в напруженості активності світила впливають на Землю, а також за допомогою яких посередників здійснюються всі ці впливи — ось питання, які ми маємо право тепер поставити. Зупинимося, однак, насамперед на розгляді того, які енергетичні фактори продукує Сонце в космічний простір, в якому здійснює свої кружляння та земна куля.
Розділ V
СПАЗМИ ЗЕМЛІ В ОБСЯГІ СОНЦЯ
У нас глибоко вкоренилася звичка вважати, що Сонце надзвичайно віддалено від нас. Сто сорок дев’ять з половиною мільйонів кілометрів відокремлюють нас від Сонця, і всі земні розміри і земні відстані здаються нам такими незначними порівняно з цією справді колосальною відстанню. Однак цей погляд докорінно невірний. Його помилковість походить від того, що ми не враховуємо одного найважливішого фактора — розмірів самого світила і пов’язаних з цим розміром маси тіла і величини випромінюючої поверхні, тобто сили тяжіння Сонця і сили його радіації. Якби Сонце було такого ж розміру, як Земля, то відстань, що відокремлює нас від цього маленького Сонця, хоч і було б тим самим, що й тепер, але воно одночасно було б набагато більше! Цей парадокс, однак, стане зрозумілим з того очевидного положення, що віддаленість у даному випадку є функцією впливу і перебуває з останнім у протилежному відношенні.
Отже, для того щоб уявити наочно відстань, що відділяє нас від Сонця, необхідно виміряти його не абсолютними одиницями лінійних заходів, а величиною відносною, заходами самого Сонця. Такою мірою може бути діаметр світила. Тоді, розділивши число кілометрів, що відокремлює Сонце від Землі, на число кілометрів у діаметрі світила, ми отримаємо число 107. Отже, Земля віддалена від Сонця лише сто сім сонячних діаметрів. Недарма А. Еддінгтон, говорячи про Сонце, зауважує: «Воно у нас під рукою». Зважаючи на діаметр Сонця, що дорівнює 1 390 891 км, а також величезну міць фізико-хімічних процесів, що відбуваються на Сонці, необхідно визнати, таким чином, що земна куля знаходиться в полі величезної інтенсивності його впливу.
Наше Сонце є центром надзвичайно гармонійної та стрункої системи планет. Сонце — «світильник світу», що панує в центрі, за виразом великого Коперника. Коли піфагорійці створювали свою теорію про «гармонію сфер», ґрунтуючись на елементарних уявленнях про рух планет, вони навіть не могли уявити собі, наскільки закономірні в дійсності рухи планет і наскільки чуйний і водночас міцний зв’язок планет у всіх проявах їхнього фізичного життя.
Подібно до того, як фізіологи знаходять у живих організмах зв’язок між окремими його органами, *consensus partium*, що полягає в регулюванні та координуванні різних частин за допомогою нервової і кровоносної системи, і астрономи, вивчають явища у сонячній системі, відкривають у ній явища, аналогічні з функціями живого організму. Знадобилося багато десятиліть блискучого розвитку науки, щоб ми могли лише наблизитися до розуміння чудових фізико-хімічних процесів, що відбуваються у сфері впливу Сонця та очолюваних ним. Всі ці фізичні та хімічні процеси здебільшого обумовлені справжнім станом Сонця і є його похідними.
Аналогія між фізіологічними механізмами живої істоти та фізико-хімічними механізмами сонячної системи здасться нам ще переконливішою, якщо ми згадаємо про ті зв’язки, які мають місце у першому та другому випадку. Справді, чи не можна сказати, що велике міжпланетне *consensus partium* здійснюється електромагнітними силами, цими «нервами», якими течуть регулюючі струми Сонця, і корпускулярними радіаціями — «кров’яним руслом», що приносить до планет також частку їжі для її життєдіяльності? Недарма ж ще Феон Смирнський начебто передбачив майбутні наукові відкриття, назвавши Сонце «серцем світу».
Невідомі нам за своєю природою, але дані нам у досвіді сили тяжіння поширюються Сонцем на всі боки, дотримуючись простого і ясного закону: тяжіння прямо пропорційне масам тіл, що діють, і назад пропорційно квадрату їхньої взаємної відстані. Маса Сонця в 750 разів більша за масу всіх планет нашої системи, взятих разом. І великий Нептун, що рухається по периферичній орбіті системи і відкинутий від Сонця в 30 разів далі, ніж Земля, з легкістю пушинки утримується Сонцем, що упокорює його пориви з кожної точки свого шляху полетіти по дотичній в темні прірви Всесвіту.
З усього найбагатшого випромінювання Сонця наша планета отримує лише мільярдну частку енергії, яку він витрачає. Однак цієї кількості енергії достатньо для того, щоб наповнити Землю усілякими проявами життєдіяльності.
Ми не будемо тут ілюструвати припливає від Сонця енергію цифровими даними — скажімо лише, що вони свідчать про
