Дуже цікаво спостерігати за сонцем за допомогою телескопа. Можна розглянути потемніння краю сонячного диска, сонячні плями, факельні поля і навіть грануляцію.
Сонячні плями це викиди шматків магми на деяку висоту сонячної поверхні. Сонячні плями з'являються на поверхні Сонця нерівномірно по часу і з різною інтенсивністю (маса, швидкість виділення). Тому поки не можна точно визначити період обертання зірки навколо своєї осі. Звезда по имени Солнце оповите, гарячим і палаючим газом, зовнішні шари якого на висоті сонячних плям обертаються навколо Сонця швидше, ніж самі плями. Сонячні плями роблять повний оборот навколо Сонця за 27,5 днів (середнє значення). Точніше на екваторі за 25 днів, а віддаляючись від екватора швидкість сонячних плям зменшується і біля полюсів дорівнює приблизно від 31 днів до 36 днів. Тому вчені вирішили, що Сонце обертається, кожні 25 днів на екваторі і повільніше обертається в більш високих широтах, до 35 днів в полюсах.
Щоб розглянути найбільш характерні деталі поверхні Сонця іноді радять спроектувати зображення Сонця на екран в добре затемненій кімнаті і тоді можна розглянути Сонячне затемнення, структуру плям і факельні поля. Для цього виготовляється камера з чорного паперу, в яку поміщається окулярна частина разом з екраном, але розглядати зображення можна тільки одній людині.
2. Дивна в сонячний захід.
Спостерігається картина заходу сонця залежить щоразу від стану атмосфери і визначається типом і формою хмар, що підсвічуються променями сонця, що заходить. Тому один захід так не схожий на інший. І завжди сонячні заходи надзвичайно красиві.
Що дивного ми бачимо в заході сонця. Якщо захід спостерігається при ясному, безхмарному небі, лінія горизонту пряма - сонце сідає в море.
Перш за все впадає в очі червонуватий колір сонця, що заходить і такий же колір неба поблизу нього. Часто цей колір виявляється ніжно-червоним, майже рожевим, але іноді сонячний диск виглядає яскраво-червоним і навіть багряним. Згідно з народними прикметами, якщо зоря на заході або сході сонця золотиста, світло-рожева, то буде ясна погода. Червоне сонце віщує вітряну погоду.
Подивившись на призахідне за лінію горизонту сонце крізь тьмаве або злегка закопчене скло, неважко помітити, що колір сонячного диска має різні відтінки в різних точках. У самій лінії горизонту він красно, а у верхній частині диска переходить поступово в колір більш світлих тонів. Іноді зміна кольору по поверхні сонячного диска можна бачити і без всяких стекол.
Зверніть увагу на деяку сплюснутістю призахідного сонця по вертикалі. У момент, коли нижній край сонця стосується лінії горизонту, діаметр сонячного диска у вертикальному напрямку видно під кутом 26 градусів, горизонтальний а діаметр видно під кутом 32 градуса.
Окремої розмови заслуговує спостережуваний іноді при заході сонця зелений промінь. Яскравий зелене світло спалахує на кілька секунд. коли майже весь сонячний диск зник за горизонтом. Це вражаюче видовище можна спостерігати в такі вечори, коли сонце до самого заходу яскраво світить і майже не змінює свого кольору, залишаючись жовтим або, в крайньому випадку, жовтувато-помаранчевим. Астроном Г.А.Тіхов багато років вивчав дивовижне явище зеленого променя. Він з'ясував, що якщо сонце на заході червонуватого кольору і на нього легко дивитися, то можна з упевненістю стверджувати - зеленого променя не буде. Навпаки, якщо сонце не дуже змінило свій біло-жовтий колір і сідає яскравим, то можна припускати, що зелений промінь з'явиться. Важливо, щоб горизонт мав виразну лінію, без всяких нерівностей: ближнього лісу, будівель і т.п. Цих умов найлегше досягти на море, ось чому зелений промінь добре відомий людям моря.
Наводжу характерне опис зеленого променя, дане одним з очевидців «Я дивився на сонце, що заходить. Раптом, в той момент, коли вже майже весь диск опустився в океан, що залишилася його частина замість жовто-червоною стала зеленою, випустила на всі боки зелені, як трава, промені і зникла ». У романі Жюля Верна «Зелений промінь» описуються пригоди мандрівників, зайнятих пошуками зеленого променя. «... Якщо пощастить бачити це явище, - написано в романі, - то зверніть увагу на те, що останній промінь сонця виявляється не червоним, а зеленим. Так, так, він буде мати чудовий зелений колір, такий зелений, який не може створити жоден художник на своїй палітрі. Подібний зелений колір можна знайти і в рослинному світі, незважаючи на все безліч і різноманітність його кольорів і відтінків, його не зустріти і в найяскравіших морях. Якщо є зелений колір в раю, то він не може бути іншим, бо це справжній колір надії! »Жителі деяких островів називають зелений промінь« живим світлом ».
Ще одне дивовижне явище можна спостерігати при заході. Іноді сонце здається заходить нема за чітко переглядається лінію горизонту, а за певну невидиму лінію, що знаходиться над горизонтом .Интересно, що це явище спостерігається у відсутності будь-якої хмарності на горизонті.
Якщо швидко піднятися на вершину пагорба (на верхній поверх будівлі, на верхню палубу великого теплохода), то можна спостерігати ще більш дивну картину: тепер сонце заходить за лінію горизонту, але при цьому сонячний диск виявляється як би перерізаним горизонтальної «сліпий смугою». Сонце поступово опускається все нижче, а положення «сліпий смуги» по відношенню до лінії горизонту зберігається незмінним.
3. Червоне світло призахідного сонця.
Чому небо має блакитний колір? Чому сонце стає червоним? Виявляється, в обох випадках причина одна - розсіювання сонячного світла в земній атмосфері.
Це було зрозуміло не відразу. Для пояснення блакиті небозводу висувалися свого часу різні гіпотези. Намагалися пояснити блакитний колір неба як результат змішування в певних пропорціях «світла і темряви». Припускали, що частинки повітря пофарбовані в блакитний колір. Допускали, що блакитне світіння неба є світіння люмінесценції частинок повітря, що виникають при опроміненні цих частинок сонячним світлом. Сьогодні всі ці пояснення розглядають як неспроможні.
Їх неспроможність була доведена вже понад сто років тому, в 1869 році, коли Дж. Тиндаль виконав свій знаменитий досвід. Цей досвід був відтворений в домашніх умовах. Використовується акваріум прямокутної форми, наповнений водою і спрямовується на стінку акваріума слабо розходиться пучок світла від діапроектор. Щоб пучок був досить вузьким, вставимо в діапроектор замість слайда шматочок щільної чорного паперу з отвором в центрі діаметром 2 ... 3 мм. Досвід проводиться в затемненому приміщенні. Для посилення мережевого пучка при його проходженні через акваріум можна додати у воду трохи молока і ретельно розмішати рідина. Вміщені в молоці частинки жиру не розчиняються у воді; вони знаходяться в підвішеному стані і сприяють розсіюванню світла. Можна спостерігати блакитний відтінок у розсіяного світла. Світло ж, що пройшов крізь акваріум, набуває червонуватого відтінку. І так, якщо дивитися на світловий пучок в акваріумі збоку, він представляється блакитним, а з вихідного торця - червонуватим (рис. 5). Це можна пояснити, якщо припустити, що синій колір розсіюється сильніше, ніж червоний; при проходженні білого світлового пучка через розсіюють середу. З нього розсіюється в основному «синій компонент», тому в що виходить з-поміж пучку починає переважати «червоний компонент».
У 1871 році Дж. Стретт (Релей) саме так і пояснив результати дослідів Тиндаля. Він побудував теорію розсіювання світлових хвиль на частинках, розміри яких набагато менше довжини світлової хвилі. Встановлений Релєєм закон стверджує: інтенсивність розсіяного світла пропорційна четвертого ступеня частоти світла або, інакше кажучи, обернено пропорційна четвертого ступеня довжини світлової хвилі.
Якщо застосувати закон Релея до розсіювання сонячного світла в земній атмосфері, то неважко пояснити і блакитний колір денного неба, і червоний колір сонця при сході й заході. Оскільки інтенсивніше розсіюються світлові з більш високими частотами, то, отже, спектр розсіяного світла буде зміщений у бік високих частот, а спектр світла, що залишається в пучку (після того як випробував розсіювання світла покинув пучок), буде зміщений, природно, в зворотну сторону - до більш низьких частотах .У першому випадку білий колір стає блакитним, а в другому - червонуватим. Дивлячись на денне небо, люди сприймають світло, розсіяне в атмосфері; відповідно до закону Релея, спектр цього світла зрушать убік більш високих частот, звідси блакитний колір неба. Дивлячись на сонце, спостерігач сприймає світло, що пройшло через атмосферу без розсіювання; спектр цього світла зрушать до низьких частот. Чим ближче сонце до лінії горизонту, тим довший шлях проходять в атмосфері світлові промені, перш ніж потраплять до спостерігача, тим в більшій мірі зсувається їх спектр. В результаті призахідне (висхідний) сонце ми бачимо в червоних тонах. Цілком зрозуміло також, чому нижня частина призахідного сонячного диска виглядає більш червоною, ніж його верхня частина.
5. Рефракція світла в атмосфері.
Для спостереження багатьох цікавих явищ можна побачити при заході (сході) сонця, необхідно враховувати рефракцію світла в атмосфері. Під цим терміном розуміють викривлення світлових променів при проходженні в атмосфері, викликане оптичної неоднорідністю атмосферного повітря. Тут мова йде не про тих локальних неоднорідностях, які пов'язані з флуктуаціями щільності повітря, а про зміни щільності повітря (значить, і показника заломлення) з висотою або при нагріванні і охолодженні.
Показник заломлення середовища n = c / v. де с - швидкість світла у вакуумі, а v - швидкість світла в даному середовищі; швидкість v завжди менше швидкості з і залежить від щільності середовища. Чим щільніше повітря, тим менше v і, отже, тим більше показник заломлення повітря. Щільність повітря знижується при переході від нижніх шарів атмосфера до верхніх. Зменшується вона також з нагріванням і залежить від вітру.
Розрізняють астрономічну і земну рефракцію. У першому випадку розглядається викривлення світлових променів, що приходять до земного спостерігача від небесних тіл (Сонця, Місяця, зірок, штучних супутників), а в другому - від земних об'єктів. В обох випадках внаслідок викривлення променів спостерігач бачить об'єкт не в тому напрямку, який відповідає дійсності; об'єкт може представлятися спотвореним. Можливо спостереження об'єкта навіть тоді, коли той перебуває за лінією горизонту.
Уявімо на хвилину, що атмосфера складається з оптично однорідних горизонтальних шарів; показник заломлення стрибком змінюється від шару до шару, поступово збільшуючись при переході від верхніх шарів до нижніх. Така ситуація показана на малюнку 7, де атмосфера умовно представлена у вигляді трьох шарів з показниками заломлення n 1. n 2. n 3. причому n 1
Згідно з сучасними даними, максимальний кут рефракції становить 35 градусів. Коли ми, милуючись на морському березі сонячним заходом (сходом), бачимо, як нижній край світила торкнувся лінії горизонту (виплив з-за обрію), ми зазвичай не усвідомлюємо, що в дійсності цей край знаходиться на 35 градусів нижче лінії горизонту.
Цікаво, що верхній край сонячного диска підводиться внаслідок рефракції світла менше, ніж нижній, т. Е. На 35 градусів, а тільки на 29. Адже рефракція зменшується в міру зменшення зенітного відстані. Саме з цього призахідне сонце і здається спостерігачеві сплюсненим по вертикалі.
Викривлення променів в атмосферному повітрі призводить до того, що спостерігач бачить сонячний диск злегка сплюснутий у вертикальному напрямку.
7. Зелений промінь.
Виникнення зеленого променя можна пояснити, якщо взяти до уваги зміну показника заломлення з частотою світла.
Зазвичай показник заломлення зростає зі збільшенням частоти. Промені з більш високою частотою заломлюються сильніше. Значить, синьо-зелені промені зазнають більш сильну рефракцію в порівнянні з червоними променями.
Припустимо, що рефракція в атмосфері є, а ось розсіювання світла немає. У цьому випадку верхній і нижній край сонячного диска поблизу лінії горизонту повинні бути пофарбованими в кольори веселки. Нехай для простоти в спектрі сонячного світла є всього два кольори _ зелений і червоний; «Білий» сонячний диск можна розглядати в даному випадку у вигляді накладених один на одного зеленого і червоного дисків. Рефракція світла в атмосфері піднімає над горизонтом зелений диск в більшій мірі, ніж червоний. Тому спостерігач повинен був би бачити сонце, що заходить таким, яким воно показано на малюнку. Верхній край сонячного диска був би зеленим, а нижній червоним; в центральній же частині диска спостерігалося б зміщення кольорів, т. е. спостерігався б білий колір.
Насправді ж не можна не враховувати розсіювання світла в атмосфері. Як ми вже знаємо. Воно призводить до того, що з світлового пучка, що йде від сонця, вибувають більш ефективно промені з більш високою частотою. Так що зеленої облямівки зверху диска ми не побачимо, а весь диск буде виглядати не білим, а червоним. Якщо, проте, майже весь сонячний диск пішов за горизонт, залишився лише самий верхній його краєчок, і при цьому стоїть ясна і тиха погода, повітря чисте (так що розсіювання світла мінімально), то в цьому випадку ми можемо побачити яскраво-зелений край сонця разом з розсипом яскравих зелених променів.
8.Кажущееся збільшення розмірів призахідного Сонця.
Багато звертали увагу на те, що у горизонту сонячний диск здається помітно більшим, ніж в зеніті. Збільшення розмірів призахідного сонця - це не більше, ніж оптична ілюзія. Вимірювання показують, що кути, під якими видно диск сонця в зеніті і на обрії, - одні й ті ж.
Чим же можна пояснити цю оптичну ілюзію? На цей рахунок висловлюються різні міркування. Наприклад, вважають, що ілюзія пояснюється психологією нашого сприйняття «небесного зводу»: він представляється нам не півсферою, а куполом, як би притиснутим (приплюснутим) до земної поверхні. Щоб переконатися в цьому, спробуємо «на око» розділити навпіл уявну дугу, що сполучає найвищу точку «небесного зводу» з будь - якої точкою на лінії горизонту. Можна не сумніватися, що ви вкажете на згаданій дузі точку, напрям на яку складе з земною поверхнею зовсім 45 градусів, а істотно менший; зазвичай вказують кут між 20 і 30 градусами. Удавана приплюснути «небесного зводу» призводить до того, що, коли ми спостерігаємо, сонце в зеніті, то подумки поміщаємо його набагато ближче до себе, ніж тоді, коли дивимося на сонце, що заходить і поміщаємо його в нашій свідомості за дальньої лінією горизонту. Відомо, що якщо віддалений об'єкт видно під таким же кутом, що і близький об'єкт, то це означає, що перший об'єкт більше другого. Зазвичай ми навіть не замислюємося над тим, що дальній об'єкт повинен бути в даному випадку більшим; ми сприймаємо його таким підсвідомо. Ось чому сонце представляється нам більшим, ніж сонце в зеніті.
Існує й інше пояснення ілюзії збільшення розмірів призахідного сонця. У порівнянні з попереднім це пояснення видається нам більш простим і природним. Воно пов'язане з психологією нашого сприйняття розмірів об'єктів, що спостерігаються в далекій перспективі. Як відомо в міру віддалення від нас різні об'єкти на поверхні землі робляться в наших очах все менше і менше. Можна сказати, що в міру наближення до лінії горизонту розміри об'єктів як би спрямовуються до нуля; точніше кажучи, спрямовується до нуля кут, під яким видно ці об'єкти. На відміну від них наближається до лінії горизонту світило спостерігається нами під незмінним кутом; з цієї причини воно і сприймається нашою свідомістю як перебільшено велике.