Какого цвета Солнце на самом деле

«Мы рисуем солнце желтым, но настоящая его природа раскрывается лишь за пределами земного воздуха» – космонавт Алексей Леонов.

С детства мы уверены: Солнце – жёлтое. Его изображают таким в книжках, на рисунках, в мультфильмах. Даже глядя на небо днём, мы видим желтоватый диск. Но что, если это грандиозная иллюзия, созданный самой Землей? Ведь настоящий цвет Солнца скрыт от нас слоем атмосферы и особенностями нашего зрения. Возможно, что ответ на вопрос «какого цвета Солнце на самом деле» удивит вас.

Космическая правда – белый свет истины

Представьте, что вы вышли в открытый космос. Без скафандра, конечно, но мысленно. Что вы увидите? Солнце предстанет перед вами ослепительно белым шаром. Это не художественная метафора, а факт, подтвержденный тысячами снимков с орбиты и свидетельствами космонавтов.

Почему же оно белое? Солнце – звезда класса G2V, или, как её раньше называли, «жёлтый карлик». Но термин «жёлтый» здесь условный и относится к спектральной классификации, а не к визуальному восприятию. Физическая природа цвета звезды определяется её температурой, а поверхность Солнца раскалена до 5500°C (5778 К). При такой температуре оно излучает свет во всём видимом диапазоне спектра – от фиолетового (380 нм) до красного (780 нм). Когда все эти волны смешиваются в равной пропорции, человеческий глаз воспринимает их как чистый белый свет.

Фотографии, сделанные с борта МКС или космических аппаратов (например, обсерватории SOHO), однозначно демонстрируют Солнце как белый светящийся диск без малейшего намека на желтизну.

Зелёный пик и оптическая иллюзия – почему Солнце не зелёное?

В научных кругах периодически вспыхивают споры: «Разве максимум излучения Солнца не в зелёной зоне? Значит, оно зелёное!». Действительно, закон Вина – ключевой принцип физики, указывает, что пик интенсивности солнечного излучения приходится на длину волны 501 нанометр. Это область бирюзово-зелёного света.

Но почему же в таком случае мы не видим Солнце зеленым? Ответ кроется в таких особенностях:

• Широкий спектр излучения – хотя пик приходится на зелёный, Солнце мощно излучает и в других областях видимого спектра. Разница в интенсивности между пиком и соседними цветами (синим, желтым) незначительна для нашего глаза.
• Трихроматическое зрение человека. Наши глаза имеют три типа колбочек (фоторецепторов), чувствительных к синему (S), зеленому (M) и красно-желтому (L) свету. Солнечный свет почти равномерно стимулирует все три типа колбочек. Мозг, получая сбалансированный сигнал, интерпретирует такую смесь как белый цвет.
• Незначительный избыток зеленого – «зелёность» пика настолько мала, что человеческий глаз ее практически не замечает. Она теряется в общем потоке белого света.

«Если бы Солнце светило только на длине волны 501 нм, мы бы видели ярко-зеленую звезду. Но оно излучает все цвета, и их смешение дает белый», – поясняет Андрей Малыхин, научный сотрудник Института космических исследований РАН.

Земной фильтр – почему мы видим Солнце жёлтым, оранжевым или красным?

Если Солнце белое, то откуда берутся знакомые всем желтый шар на дневном небе и багровый диск на закате? Виновница этих эффектов – атмосфера Земли. Её действие описывается эффектом Рэлеевского рассеивания: молекулы газов воздуха (особенно азота и кислорода) гораздо сильнее рассеивают свет с короткой длиной волны (синий, фиолетовый), чем с длинной (красный, оранжевый).

Вот как это работает в разное время суток и при разных условиях:

• Днём Солнце расположено высоко, поэтому путь лучей через атмосферу к наблюдателю относительно короток. Синий свет сильно рассеивается во все стороны, окрашивая небо в голубой цвет. Прямой свет Солнца, потерявший часть синего спектра, кажется нам желтоватым или почти белым (особенно в полдень в чистом небе пустыни или высоко в горах).
• На восходе/закате Солнце у горизонта. Свету приходится пробиваться к наблюдателю через максимально толстый слой атмосферы. Почти весь синий и зеленый свет рассеивается в стороны. До наблюдателя доходят в основном длинноволновые компоненты спектра – оранжевые и красные. Отсюда огненные закаты и алые рассветы. Запыленность или задымленность воздуха (например, после извержения вулкана или пыльной бури) усиливает этот эффект, делая закаты еще более кроваво-красными.

• «Зеленый луч» – крайне редкое и кратковременное явление, наблюдаемое при идеально чистом воздухе и открытом горизонте (например, на море) в самый последний момент захода Солнца или в первый момент восхода. При этом верхний край солнечного диска, не скрытый горизонтом, на долю секунды может вспыхнуть ярко-зеленым. Это результат рефракции (преломления) света в атмосфере и временного разделения цветов. Именно этот эффект вдохновил Жюля Верна на роман «Зеленый луч».

Какого цвета Солнце на других планетах – космический калейдоскоп восприятия

Настоящий цвет Солнца – белый, но его видимый оттенок на любой планете – это компромисс между излучением звезды и атмосферой в точке наблюдения. Марс – яркий пример этого удивительного явления. Благодаря миссиям марсоходов мы знаем, что на Красной планете Солнце днём выглядит белым с голубоватым ореолом, а на закате его диск становится холодно-голубым на фоне розовато-красного неба. Причина такого цвета Солнца на Марсе кроется в уникальном составе марсианской атмосферы: мельчайшие частицы пыли с высоким содержанием оксида железа эффективно рассеивают красный свет и пропускают синий, особенно при прохождении лучей через толстый слой атмосферы на восходе или закате.

Но что увидел бы наблюдатель на других планетах?

• На Венере, окутанной плотными облаками серной кислоты, Солнце даже в зените просвечивало бы сквозь туман как тусклое желтоватое пятно, а на «закате» (который длится недели из-за медленного вращения планеты) превратилось бы в размытое оранжевое сияние из-за многократного рассеяния в углекислотной дымке.
• На Уране, где атмосфера богата водородом, гелием и метаном, закат приобрел бы аквамариновые оттенки. Молекулы метана интенсивно поглощают красный свет, но рассеивают синий и зеленый. При низком положении Солнца этот эффект усилился бы, создавая бирюзовое свечение.
• На Титане (спутнике Сатурна) с его азотной атмосферой и органическими аэрозолями Солнце днём выглядело бы тускло-оранжевым шаром. Во время заката, когда свет проходит через слой метановых облаков, небо постепенно меняло бы палитру: от желтого через глубокий медно-коричневый к угольному сумраку.

Эти гипотетические сценарии (основанные на данных спектрометров и зондов) подтверждают – цвет Солнца – не абсолютное, а относительное понятие. Даже для одной звезды он существует в десятках вариаций, определяясь тремя факторами:

• Состав атмосферы (газы, пыль, аэрозоли);
• Размер частиц в атмосфере (определяет тип рассеяния – рэлеевское или рассеяние Ми);
• Толщина атмосферного слоя на пути лучей.

Будущее Солнца – от белого карлика до чёрной пустоты

Цвет Солнца не вечен. Как и все звезды, оно эволюционирует. Сейчас это звезда главной последовательности, и в его ядре идёт термоядерная реакция с превращением водорода в гелий. Однако примерно через 5 миллиардов лет запасы водорода в ядре иссякнут. Баланс сил внутреннего давления и тяготения нарушится, и Солнце начнет превращаться в красного гиганта:

• Его внешние слои расширятся, поглотив Меркурий, Венеру и, возможно, Землю.
• Температура поверхности упадет примерно до 3000 — 4000 К.
• Цвет сместится в красную область спектра – Солнце станет огромным красным или оранжевым шаром.

Затем, сбросив внешние оболочки, которые образуют красивую планетарную туманность, остывающее ядро Солнца сожмётся до размеров Земли, но приобретёт чудовищную плотность. Оно станет белым карликом с температурой поверхности сначала около 100 000 К (бело-голубое свечение), который будет очень медленно остывать триллионы лет, проходя через стадии жёлтого и красного карлика, пока окончательно не потухнет, превратившись в холодного, невидимого чёрного карлика.

Истина за пределами атмосферы

Настоящий цвет Солнца – белый. Этот факт неопровержимо доказывают наблюдения из космоса. Жёлтый, оранжевый и красный оттенки, которые мы видим с Земли – это всего лишь иллюзия, созданная фильтром нашей атмосферы с её рассеивающими свойствами. Даже зеленый пик излучения (501 нм) не делает Солнце зелёным для нашего зрения из-за широкого спектра его излучения и особенностей работы наших глаз и мозга. Солнце – удивительный пример того, как наши земные условия искажают восприятие космической реальности.

В следующий раз, глядя на детский рисунок с желтым солнышком, вспомните: чтобы увидеть его истинный цвет, нужно преодолеть земное притяжение и взглянуть на него глазами космонавта – как на ослепительно белую звезду, освещающую безвоздушную черноту космоса. Истина, как и Солнце, часто бывает белой, но до нас доходит сквозь призму собственных ограничений.