Czwarty obszar powierzchni Słońca nie wyróżniał się niczym szczególnym. Jednakże prawidłowej interpretacji tego zjawiska Jung nie przedstawił. Minęły trzy lata, a holenderski badacz P. Zeeman stwierdził, że linie spektralne w polu magnetycznym ulegają rozszczepieniu, czyli zamiast jednej linii widmowej pojawiają się dwie. To odkrycie, przewidziane jeszcze przez Faradaya, Zeeman dokonał, badając widmo płomienia sodowego umieszczonego w silnym polu magnetycznym. Zamiast jednej żółtej linii sodowej pojawiają się dwie lub trzy, w zależności od tego, czy obserwujemy widmo płomienia wzdłuż pola magnetycznego, czy prostopadle do niego. H. Lorentz wyjaśnił zjawisko Zeemana silnym skomplikowaniem pola magnetycznego; zamiast oscylacji po linii prostej elektron zakreśla gwiaździstą figurę, co odpowiednio zmienia linię widmową. Wnioski, wyprowadzone przez Lorentza z jego teorii, zostały wspaniale potwierdzone doświadczeniami Zeemana. W 1903 r. Hale udowodnił, że przyczyną rozszczepienia linii widmowych w plamach słonecznych jest magnetyzm. Okazało się, że plamy są olbrzymimi magnesami. Gdy jeden z biegunów, południowy lub północny, takiego magnesu zwrócony jest w naszą stronę, drugi znajduje się gdzieś we wnętrzu Słońca. Hale nazywa te plamy unipolarnymi. Następnie występują plamy bipolame, których oba bieguny możemy obserwować, a wreszcie multipolarne plamy, składające się z grupy biegunów zwróconych w naszą stronę. Około 60% wszystkich plam słonecznych ma na powierzchni Słońca dwa bieguny – północny i południowy. Spośród 970 plam zarejestrowanych w latach 1915–1917 ponad połowa okazała się o przeciwnej biegunowości, następnie występują plamy o jednolitej biegunowości (32–35%) i wreszcie plamy wielobiegunowe (1–2%). Bipolarne plamy muszą być połączone ze sobą – ich kanały, które sięgają w głąb Słońca, muszą gdzieś się spotkać, tworząc coś w rodzaju olbrzymiej zakrzywionej rury. Wreszcie istnieje jeszcze jeden typ plam. Są to „niewidzialne” plamy słoneczne (invisible sun-spots). Stanowią one również bardzo istotne zainteresowanie, gdyż prawdopodobnie mają zdolność wywierania znanego wpływu na Ziemię podczas przechodzenia wirów burz słonecznych przez centralny południk słoneczny. Pod „niewidzialnymi” plamami, jak to tłumaczy Hale, należy rozumieć obszary Słońca, gdzie jeszcze nie ma plam, ale wkrótce powstaną. Jest to miejsce narodzin lub nowego tworzenia się plamy słonecznej, która jeszcze nie jest widoczna dla oka, ale może być uwzględniona na podstawie szeregu towarzyszących jej zjawisk na powierzchni Słońca, otrzymanych w pewnych formach na spektrogramach. Jakie zaś zjawiska w substancji plamy słonecznej powodują powstanie pola magnetycznego? Najprawdopodobniej główną rolę odgrywa tu ruch wirowy gazowej materii, strumienie cząstek elektrycznych – elektronów. Szybki ruch wirowy naładowanych elektrycznie cząstek powoduje powstanie konwekcyjnych prądów elektrycznych. Prąd konwekcyjny powstaje zawsze, gdy elektryczność, pozostając względem przewodnika w spoczynku, porusza się wraz z tym przewodnikiem względem innych ciał. Prąd konwekcyjny towarzyszy prądom przewodzenia w sąsiednich przewodnikach, te ostatnie prądy mogą powstać nawet w przypadku, gdy prąd konwekcyjny jest stały co do wielkości i kierunku. W tym samym czasie wiemy, że przy stałym prądzie galwanicznym w sąsiednich przewodnikach nie powstają żadne prądy. Pomimo tej różnicy między prądem konwekcyjnym a galwanicznym, oba te prądy tworzą wokół siebie pole magnetyczne, którego wielkość i kierunek napięcia określane są przez ten sam prawo Biota i Savarta. Po raz pierwszy magnetyczne działanie elektrycznej konwekcji zostało wykryte przez Rowlanda w 1879 r. Jednakże, zdaniem Ch. Abbota, elektryzacja wiru plamy może powstać dzięki tarciu cząstek różnorodnych substancji, niesionych w wirze. Wniosek ten Abbot formułuje na podstawie założenia, że w centralnej części wiru, dzięki stosunkowo niskiej temperaturze (do 350°C), należy oczekiwać powstania cząstek ciekłych, a nawet, prawdopodobnie, stałych. Spośród kolejnych prac, mających na celu wyjaśnienie natury plam słonecznych, zwraca na siebie uwagę teoria U. Bjerknesa. Pozostaje jeszcze wskazać jedno ciekawe zjawisko w rozkładzie biegunowości plam w czasie. Badania H. Hale’a nad rozkładem sił magnetycznych w plamach słonecznych wykazały, że w grupach składających się z dwóch plam bieguny magnetyczne rozkładają się w nich następująco: w ciągu jednego i tego samego 11-letniego cyklu, który rozpoczyna się od kolejnego minimum, w tej samej półkuli Słońca ten sam biegun (na przykład północny) zawsze (we wszystkich grupach) znajduje się w plamie, która idzie z przodu, a drugi – z tyłu. W tym samym czasie w drugiej półkuli z przodu idzie plama z innym, tj. południowym, biegunem. Grupa przedstawia zatem coś w rodzaju dwóch podskórnych magnesów, znajdujących się we wnętrznych częściach Słońca, z końcami wychodzącymi na zewnątrz. W pojedynczych plamach drugi biegun, według badań Hale’a, nie jest widoczny; takie miejsca Hale nazywa „niewidzialnymi plamami”. W okresie minimum następuje zmiana biegunowości grup. Jeśli przed minimum z przodu w plamach był biegun północny, to po minimum w nowym cyklu będzie biegun południowy. Zatem, co do tego okresu aktywności słonecznej należałoby liczyć nie 11, a 22 lata. Zmiana ta następuje gwałtownie, a aktywność słoneczna w epoce minimum przeżywa ostry przełom. W odróżnieniu od 11-letniego okresu ilościowego plam słonecznych ten 22-letni okres można by nazwać „magnetycznym okresem plam słonecznych”.
Wpływ planet Jowisza, Ziemi, Wenus i Merkurego na aktywność Słońca. Górna krzywa – konstelacja planet. Dolna krzywa – aktywność Słońca (według F. Malbura)
Wirów burz słonecznych
Okresowe działanie Słońca na Ziemię przypisywano zwykle plamom, ale może ono pochodzić również od atmosfery słonecznej, której stan podlega tym samym okresom. Dlatego badanie wszystkich warstw tej atmosfery stanowi największe zainteresowanie. Z braku miejsca będziemy musieli pominąć omówienie innych zjawisk słonecznych, takich jak: protuberancje, pochodnie, flokuły (flocculus), włókna (filaments), paciorki (alignements), granulki (granulus) i korona słoneczna. Wskażemy jedynie, że na zjawiska ziemskie protuberancje mogą wywierać podobnie do plam bardzo silny wpływ, gdyż są związane z olbrzymimi wyrzutami materii słonecznej, kiedy to w przestrzeń kosmiczną wyrzucane są strumienie cząstek elektrycznych. Protuberancje mają okresowość, która pokrywa się z okresowością plam. Powstaje pytanie: jakie przyczyny tworzą tę ogólną okresowość aktywności słonecznej? W chwili obecnej wielu astronomów skłania się ku temu poglądowi, że podczas gdy przyczynę powstania wszystkich zjawisk słonecznych należy szukać wewnątrz Słońca, ich rozkład w czasie i na powierzchni gwiazdy można przypisać wpływowi planet. Rzeczywiście, szereg badaczy (E. Fränkel, Maunder) odnalazł w aktywności słonecznej okresy obiegu niektórych planet. Można uważać, że Słońce jest czułym przyrządem, reagującym na wszystkie zmiany pola grawitacyjnego wskutek przemieszczania się planet w przestrzeni. Jak więc ten słoneczny puls, te okresowe
wahania w natężeniu aktywności Słońca wpływają na Ziemię, a także za pomocą których pośredników dokonują się wszystkie te wpływy — oto pytania, które mamy prawo teraz postawić. Zatrzymajmy się jednak przede wszystkim na rozważeniu, jakie czynniki energetyczne produkuje Słońce w przestrzeni kosmicznej, w której dokonuje swoich obiegów, i ziemską kulę.
Rozdział V
SKURCZE ZIEMI W OBRĘBIE SŁOŃCA
W nas głęboko zakorzeniła się nawykowa myśl, że Słońce jest niezmiernie odległe od nas. Sto czterdzieści dziewięć i pół miliona kilometrów dzieli nas od Słońca, a wszystkie ziemskie rozmiary i ziemskie odległości wydają się nam tak nieznaczne w porównaniu z tą naprawdę kolosalną odległością. Jednakże ten pogląd jest gruntownie błędny. Jego błędność pochodzi stąd, że nie uwzględniamy jednego najważniejszego czynnika — rozmiarów samego światła i związanych z tym rozmiarem masy ciała oraz wielkości powierzchni promieniującej, to jest siły ciężkości Słońca i siły jego promieniowania. Gdyby Słońce było takiej samej wielkości, jak Ziemia, to odległość, która dzieli nas od tego małego Słońca, choć byłaby taka sama, jak teraz, to byłaby jednocześnie znacznie większa!
Ten paradoks stanie się jednak zrozumiały z tego oczywistego założenia, że oddalenie w danym przypadku jest funkcją wpływu i pozostaje z nim w przeciwstawnym stosunku. Zatem, aby
wyobrazić sobie w sposób poglądowy odległość, która dzieli nas od Słońca, należy mierzyć ją nie bezwzględnymi jednostkami miar liniowych, a wielkością względną, miarami samego Słońca. Taką miarą może być średnica światła. Wówczas, dzieląc liczbę kilometrów, która dzieli Słońce od Ziemi, przez liczbę kilometrów w średnicy światła, otrzymamy liczbę 107. Zatem Ziemia oddalona jest od Słońca jedynie sto siedem średnic słonecznych. Nie bez powodu A. Eddington, mówiąc o Słońcu, zauważa: „Ono u nas pod ręką”. Biorąc pod uwagę średnicę Słońca, która wynosi 1 390 891 km, a także ogromną moc fizyczno-chemicznych procesów zachodzących na Słońcu, należy uznać zatem, że ziemska kula znajduje się w polu ogromnej intensywności jego wpływu.
Nasze Słońce jest centrum niezwykle harmonijnego i zwartego systemu planet. Słońce — „światło świata”, które panuje w centrum, według wyrażenia wielkiego Kopernika. Gdy pitagorejczycy tworzyli swoją teorię o „harmonii sfer”, opierając się na elementarnych wyobrażeniach o ruchu planet, nawet nie mogli sobie wyobrazić, jak bardzo zgodne w rzeczywistości są ruchy planet i jak wrażliwy, a jednocześnie mocny jest związek planet we wszelkich przejawach ich fizycznego życia.
Podobnie jak fizjolodzy znajdują w żywych organizmach związek między poszczególnymi jego organami, consensus partium, polegający na regulowaniu i koordynowaniu różnych części za pomocą układu nerwowego i krwionośnego, tak astronomowie, badając zjawiska w układzie słonecznym, odkrywają w nim zjawiska analogiczne do funkcji żywego organizmu. Potrzebnych było wiele dziesięcioleci błyskotliwego rozwoju nauki, abyśmy mogli jedynie zbliżyć się do zrozumienia cudownych fizyczno-chemicznych procesów zachodzących w sferze wpływu Słońca i przez nie kierowanych. Wszystkie te fizyczne i chemiczne procesy są w głównej mierze uwarunkowane rzeczywistym stanem Słońca i są jego pochodnymi.
Anegdota między fizjologicznymi mechanizmami żywej istoty a fizyczno-chemicznymi mechanizmami układu słonecznego wyda nam się jeszcze bardziej przekonująca, jeśli przypomnimy sobie te związki, które zachodzą w pierwszym i drugim przypadku. Czyż nie można powiedzieć, że wielkie międzyplanetarne consensus partium dokonuje się siłami elektromagnetycznymi, tymi „nerwami”, którymi płyną prądy regulujące Słońca, i korpuskularnymi promieniami — „krwiobiegiem”, który przynosi do planet także cząstkę pokarmu dla ich żywotnej działalności? Nie bez powodu przecież jeszcze Teon ze Smyrny, jakoby przewidując przyszłe odkrycia naukowe, nazwał Słońce „sercem świata”.
Nieznane nam co do swej natury, ale dane nam w doświadczeniu siły ciężkości rozprzestrzeniają się Słońcem na wszystkie strony, podporządkowując się prostemu i jasnemu prawu: przyciąganie jest wprost proporcjonalne do mas ciał oddziałujących i odwrotnie proporcjonalne do kwadratu ich wzajemnej odległości. Masa Słońca jest 750 razy większa od masy wszystkich planet naszego systemu, wziętych razem. I wielki Neptun, poruszający się po peryferyjnej orbicie systemu i odrzucony od Słońca 30 razy dalej niż Ziemia, z łatwością, niczym piórko, utrzymywany jest przez Słońce, które poskramia jego dążenie w każdym punkcie jego drogi, by odlecieć stycznie w ciemne otchłanie Wszechświata.
Ze wszystkiego bogatego promieniowania Słońca nasza planeta otrzymuje jedynie miliardową część energii, którą ono zużywa. Jednakże tej ilości energii wystarcza, aby wypełnić Ziemię wszelkimi przejawami żywotnej działalności. Nie będziemy tu ilustrować docierającej od Słońca energii danymi liczbowymi — powiedzmy jedynie, że świadczą one o
Rys. 12. Krzywe średnich rocznych temperatur miast ZSRR a jednocześnie okresu aktywności Słońca. Dolna krzywa — 11-letni okres aktywności Słońca. Krzywe: 1 — roczna temperatura Archangielska (1826–1915). 2 — roczna temperatura Piotrogrodu (1826–1915). 3 — roczna temperatura Moskwy (1826–1915). 4 — roczna temperatura Kazania (1828–1915). 5 — roczna temperatura Astrachania (1837–1915). 6 — roczna temperatura Złotoustu (1837–1915). 7 — roczna temperatura Kijowa (1826–1915). 8 — roczna temperatura Mikołajowa (1826–1915). Jeden z maksimów rocznej temperatury przypada na rok przed maksimum plam słonecznych. W 3. i 4. roku po maksimum plam słonecznych następuje wtórne maksimum temperatury, a trzecie maksimum temperatury przypada na lata minimum plam słonecznych (za A. P. Mojsiejewem).
