Солнце

ГЛАВА I

Спросите любого человека, какое небесное светило является самым важным для нас, людей, — и вы, наверное, услышите в ответ: солнце. Это совершенно верно, и при том в гораздо большей степени, нежели об этом свидетельствует простое наблюдение и наш повседневный опыт. Никто не станет отрицать, что солнце самое важное для нас небесное светило. Оно дает нам свет и тепло. Где лучи его падают на землю почти отвесно, там органическая жизнь достигает высшей степени развития. А близ полюсов, где царит ночь и холод, немыслима никакая высокая культура. Солнце едва-едва поднимается здесь над горизонтом. После долгого тусклого дня здесь настает мрак, длящийся целые месяцы, со всеми ужасами полярной зимы. Всякий легко может понять это важное значение солнечного света и тепла, но современная наука доказывает еще большее. Можно даже сказать, что до настоящего времени люди едва ли имели правильное представление о том, в какой степени зависят они от солнца или, вернее, от теплоты, какую оно дает. Самые главные источники силы или энергии на земле получаются от солнца. Они приходят к нам вместе с его тепловыми лучами. На ряду с этим имеются сравнительно незначительные источники энергии для земли, именно ее вращение, ее внутренняя теплота и химическое сродство.

Солнечная теплота дает жизнь растениям. Именно она хранится в глубине земли в пластах каменного угля, который служит нам для отапливания наших машин и жилищ. Газовый свет, освещающий наши жилища и улицы в долгие зимние вечера; яркий электрический свет, находящий себе все большее и большее применение: этими источниками света и тепла мы обязаны, в последнем счете, той силе, которая пришла к нам на землю вместе с солнечными лучами и хранится здесь в виде скрытой химической энергии. Приливы и отливы образуют огромный источник энергии. Они вызываются главным образом действием луны: она притягивает воды наших океанов. Мы имеем здесь, следовательно, большой источник энергии, который не зависит непосредственно от солнца. Но, с другой стороны, именно солнечная теплота обусловливает жидкое состояние воды: без солнечных тепловых лучей не было бы жидкой воды, а был бы один лишь твердый лед. Таким образом, все движения на земле происходят за счет одной и той же энергии. Она явилась на землю вместе с солнечными лучами. Она скоро исчезла бы, если бы лучи солнца не изливали непрестанно на бессильную землю новой энергии. Подумайте только, как необъятно велика затрата сил на земле! Всюду, на каждом шагу, мы встречаем здесь движение: движутся люди, животные, машины и т. д. А ведь всякое движение требует затраты силы. И невольно мелькает мысль, что солнечных лучей может не хватить для покрытия этой затраты сил. И действительно, такое мнение иногда высказывалось, но оно совершенно ложно.

Вся эта затрата механической энергии как организмами, так и нашими машинами настолько незначительна в сравнении со всей тратой сил на земле, что ее можно считать ничтожно малой. Профессор Рейе вычислил, что сильный ураган, свирепствовавший от 5-го до 7-го октября 1844 г. близ острова Кубы, в течение трех дней выполнил работу в 473 миллиона лошадиных сил. И работа эта пошла только на движение воздуха, протекавшего к центру урагана. Эта механическая работа во много раз больше той, какую в такое же время производят все наши ветряные, водяные мельницы, паровые машины, люди и животные на всем земном шаре. А механическая сила этого урагана имела своим источником одну лишь солнечную теплоту. Она составляет ничтожно малую долю той силы, какая непрестанно требуется для испарения воды, для того, чтобы она снова достигала моря в виде ручьев, рек и потоков. Она ничтожно мала в сравнении с той огромной силой, какая затрачивается при движении вод в океанах. Таким образом энергия, получаемая землей в виде тепловых лучей, должна быть необычайно велика. Такова она и есть в действительности, как это показывает наука.

Последняя может приблизительно вычислить ее величину, Солнце дает земле столько теплоты, что при отвесном падении его лучей оно в минуту может нагреть на каждом квадратном сантиметре земной поверхности 1 грамм воды до 4°. Величина эта найдена путем тщательных измерений при помощи очень точных приборов. На первый взгляд это количество теплоты отнюдь не кажется большим. В действительности же оно необычайно велико. Если вычислить годовое количество этой теплоты, то его было бы достаточно, чтобы расплавить слой льда толщиной в 67 метров, который покрывал бы всю земную поверхность. А ведь это громадное количество энергии представляет лишь ничтожную долю всей теплоты, какую солнце непрерывно посылает в мировое пространство. Путем простого вычисления нашли, что та часть теплоты, которую получает земля, в 2200 миллионов раз меньше всей теплоты, вообще излучаемой солнцем. Если бы, следовательно, весь солнечный шар состоял из одного каменного угля, то его сгорания было бы достаточно лишь для покрытия той теплоты, какую солнце излучает в течение 21000 лет. Никто не может, однако, сомневаться в том, что солнце существует больше 21000 лет. Оно существует, несомненно, в 10, в 100 раз больше этого. С самого начала человеческой истории нельзя отметить никакого заметного уменьшения солнечной теплоты. Отсюда мы должны сделать вывод, что условия этого продолжительного и громадного излучения тепла носят совершенно своеобразный характер. Тут должен существовать какой-либо источник, который покрывает потерю тепла солнцем. Насколько, по крайней мере, об этом можно судить с точки зрения человеческого опыта.

Или, быть может, этот запас энергии вообще неистощим и постоянно возобновляется? Но с этим едва-ли можно согласиться. Ничто не является неистощимым. Самые большие запасы энергии должны когда-нибудь изсякнуть. «Если солнце», — совершенно верно говорит сэр Вильям Томсон[1], — «не создано в виде какого-то чудесного тела, которое вечно должно излучать свет и тепло, то мы должны предположить, что оно, как и все остальное, подчинено законам природы. Но имеем ли мы право утверждать, что творческая сила солнца повелела ему вечно светить и греть? Никто не будет склонен поверить этому. Всякий легко согласится с тем, что солнце не может составлять исключения из общих законов природы. Следовательно, для него, как и для всякого другого тела природы, существует начало и конец той ступени развития, на какой мы видим его теперь». Другими словами: излучения света и тепла нашим солнцем имеет начало, оно и не будет длиться вечно. Было некогда время, когда наше солнце не находилось еще в своем теперешнем состоянии. Оно не давало тогда ни света, ни тепла. Настанет некогда время, когда солнце перестанет светить и греть.

Постараемся выяснить вопрос о начале и конце солнечной деятельности. В этом отношении крайне важно исследовать, что вообще служит источником солнечной теплоты, откуда, из какого источника, берутся запасы энергии громадного солнечного шара, которых хватает ему на неисчислимые времена? Чрезвычайно трудно ответить на этот вопрос. До Роберта Майера[2] никто не ставил даже этого вопроса. Имя этого гениального человека навсегда останется связанным с законом сохранения энергии. Он впервые убедительно показал, что поток солнечной энергии, изливающийся на землю, и есть та постоянная причина, от которой зависит вся земная жизнь и деятельность. Этот тонкий мыслитель во время своих глубоких исследований пришел к вопросу: чем покрывается ежеминутно наблюдающаяся потеря солнечной энергии? Этот вопрос, в конце концов, сводится к вопросу о происхождении солнечной теплоты. Солнце не может непрестанно создавать все новую и новую теплоту. Такое допущение Майер считал совершеннейшею нелепостью. Мы должны заранее предположить, что потеря тепла, благодаря постоянному лучеиспусканию, покрывается тем или иным способом. Таким источником тепла он считал постоянное падение на солнце метеоров. Метеоры — это падающие звезды, принимающие иногда форму огненных шаров. Они носятся вокруг солнца или движутся по направлению к нему со всех концов мирового пространства. Число их чрезвычайно велико. Оно, наверное, заключает в себе безграничное множество миллиардов отдельных телец. Бесчисленное множество метеоров падает на солнце. Путем вычисления можно сказать, что благодаря огромной скорости их падения развивается необычайно высокая температура. Она, по крайней мере, в 4000 раз выше той, какая получается при сгорании такого же количества лучшего каменного угля. Горючи ли вещества, падающие на солнце, или нет, это не играет никакой роли. Их сгорание само по себе не повысило бы значительно той неимоверно высокой температуры, какая порождается их падением на солнце.

Предположения Майера обладают, несомненно, некоторой степенью вероятности. На солнце, несомненно, падает ежедневно бесчисленное множество метеоров. При своем падении они развивают огромное количество теплоты. Однако, можно доказать, что этого недостаточно еще для покрытия потери тепла, проистекающей благодаря лучеиспусканию. Ведь в таком случае метеоры должны были бы находиться в громадном количестве также и близ земной орбиты. Падая на землю, они должны были бы и ее согревать в очень значительной степени. А этого ни в коем случае нельзя доказать.

Удовлетворительное объяснение дает, напротив, теория Гельмгольца[3]. Если поставить ее в связь с кантолапласовской гипотезой[4] относительно образования солнечной системы, то она удивительно ясно освещает прошлое, настоящее и будущее солнца. Солнце возникло многие миллионы лет тому назад из туманной массы, от которой произошли и планеты. Остаток, находившийся в центре планетной системы, превратился в шар. Его масса, благодаря сжатию, приобрела очень высокую температуру. Этот жар непрерывно излучался в мировое пространство. Одновременно с тем сжималось центральное туманное ядро. Наконец, оно получило форму нашего солнца. Процесс лучеиспускания и сжатия продолжается еще и в настоящее время. Сжатие или уплотнение вещества солнца порождает новую теплоту и покрывает потерю тепла, проистекающую от лучеиспускания. Гельмгольц вычислил, что сжатие солнца на 0.0001 его диаметра может покрыть потерю тепла за 6000 лет. Но такое уменьшение солнечного диаметра так незначительно, что даже через тысячи лет оно не может быть замечено нами при самых точных, возможных в настоящее время, измерениях. Но все это справедливо лишь для нынешней степени развития солнца, а не для самого раннего времени, а также не для отдаленного будущего. Солнце представляет собой газовый шар. Он находится в состоянии безразличного (естественного) равновесия и сжимается благодаря лучеиспусканию. Поэтому солнце должно первоначально обнаруживать такое повышение температуры, которое с избытком покрывает потерю тепла от излучения. Это впервые доказал аахенский физик, д-р Риттер[5]. Лишь начиная с известного момента, перевес переходит на сторону лучеиспускания, и тогда температура газового шара постоянно падает. Этот момент, очевидно, уже наступил для солнца. Время, когда оно обладало наиболее высокой температурой, уже миновало. Но это было не так давно, и возникающее благодаря сжатию повышение температуры в состоянии еще почти уравновесить падение температуры, возникающее благодаря лучеиспусканию.