Солнце

Связанные миссии по наблюдению за Солнцем

НАСА миссия Ветер

С 1 ноября 1994 года NASA запустила Ветром космический аппарат как солнечный монитор ветра на орбиту Земли точки Лагранжа в качестве межпланетного компонента глобальной Geospace науки (GGS) программы в рамках программы Международной солнечной земной физики (ISTP). Космический корабль представляет собой спутник со стабилизированной осью вращения, на котором установлено восемь приборов, измеряющих частицы солнечного ветра от тепловой энергии до энергии> МэВ, электромагнитное излучение от постоянного тока до радиоволн 13 МГц и гамма-излучение. Хотя космическому аппарату Wind более двух десятилетий, он по-прежнему обеспечивает самое высокое разрешение по времени, углу и энергии среди всех мониторов солнечного ветра. Он продолжает проводить соответствующие исследования, поскольку только с 2008 года его данные были опубликованы в более чем 150 публикациях.

Миссия НАСА СТЕРЕО

25 октября 2006 года НАСА запустило STEREO , два почти идентичных космических аппарата, которые из удаленных друг от друга точек на своих орбитах способны производить первые стереоскопические изображения CME и других измерений солнечной активности. Космический аппарат вращается вокруг Солнца на расстояниях, аналогичных расстоянию от Земли, причем один из них немного опережает Землю, а другой — позади. Их расстояние постепенно увеличивалось, так что через четыре года они были почти диаметрально противоположны друг другу на орбите.

Миссия НАСА Parker Solar Probe

Parker Solar Probe был запущен 12 августа 2018 года для оценки механизмов , которые ускоряют и транспортировки энергетических частиц , то есть происхождение солнечного ветра.

Внутреннее строение Солнца

Солнце — это огромный светящийся газовый шар, внутри которого протекают сложные процессы. Так же, как и другие звезды, Солнце светит благодаря идущим в его недрах термоядерным реакциям.

Источник энергии находится в центральной части светила — ядре. Плотность солнечного вещества растет к центру вместе с ростом давления и температуры, и в ядре звезды температура достигает 15 млн кельвинов. При таких параметрах среды начинает происходить реакция синтеза атомных ядер, когда ядра атомов легких элементов сливаются в ядро атома более тяжелого элемента, а масса нового ядра оказывается меньше, чем суммарная масса тех ядер, из которых оно образовалось. Остаток массы превращается в энергию, которую уносят частицы, освободившиеся в ходе реакции. Эта энергия почти полностью переходит в тепло.

Строение Солнца:
1. Ядро
2. Зона лучистого переноса
3. Конвективная зона
4. Фотосфера
5. Хромосфера
6. Корона
7. Солнечные пятна
8. Гранулы
9. Протуберанец

Основное вещество, составляющее Солнце, — водород, он и служит главным «топливом». На долю водорода приходится около 71% всей массы светила, почти 27% принадлежит гелию, а остальные 2% — более тяжелым элементам, таким как углерод, азот, кислород и металлы. В недрах Солнца из четырех атомов водорода образуется один атом гелия. На каждый грамм водорода, участвующего в реакции, приходится 6 ⋅ 1011 Дж выделяющейся энергии. Такого количества энергии достаточно, чтобы нагреть от температуры 0°С до точки кипения 1000 м3 воды.

Ядро имеет радиус не более четверти общего радиуса Солнца. Однако в его объеме сосредоточена половина солнечной массы и выделяется практически вся энергия, которая поддерживает свечение Солнца. Но энергия горячего ядра должна как-то выходить наружу, к поверхности Солнца. Существуют различные способы передачи энергии в зависимости от физических условий среды, а именно: лучистый перенос, конвекция и теплопроводность. Теплопроводность не играет большой роли в энергетических процессах на Солнце и звездах, тогда как лучистый и конвективный переносы очень важны.

Сразу вокруг ядра начинается зона лучистого переноса энергии, в которой энергия распространяется через поглощение и излучение веществом порций света — квантов.

Плотность, температура и давление уменьшаются по мере удаления от ядра, и в этом же направлении идет поток энергии. В целом процесс этот очень медленный. Чтобы квантам добраться от центра Солнца до его видимой зоны — фотосферы, необходимы многие сотни тысяч лет, так как, переизлучаясь, кванты все время меняют направление, почти столь же часто двигаясь назад, как и вперед. В процессе переизлучения кванты меняют и свою природу.

Протонно-нейтронная ядерная реакция

На своем пути через внутренние солнечные слои поток энергии встречает такую область, где непрозрачность газа сильно возрастает. Это конвективная зона Солнца. Здесь энергия передается уже не излучением, а конвекцией. Конвекция может происходить в жидких и газообразных средах. На Солнце в области конвекции огромные потоки горячего газа поднимаются вверх, где отдают свое тепло окружающей среде, а охлажденный солнечный газ опускается вниз. Конвективная зона начинается примерно на расстоянии 0,7 радиуса от центра и простирается практически до самой видимой поверхности Солнца — фотосферы, где перенос основного потока энергии вновь становится лучистым. Однако по инерции сюда все же проникают горячие потоки из более глубоких, конвективных слоев. Хорошо известная наблюдателям картина грануляции на поверхности Солнца является видимым проявлением конвекции.

Общие сведения

Солнце принадлежит к первому типу звёздного населения. Одна из распространённых теорий возникновения Солнечной системы предполагает, что её формирование было вызвано взрывами одной или нескольких сверхновых звёзд. Это предположение основано, в частности, на том, что в веществе Солнечной системы содержится аномально большая доля золота и урана, которые могли бы быть результатом эндотермических реакций, вызванных этим взрывом, или ядерного превращения элементов путём поглощения нейтронов веществом массивной звезды второго поколения.

Земля и Солнце (фотомонтаж с сохранением соотношения размеров)

Проходя сквозь атмосферу Земли, солнечное излучение теряет в энергии примерно 370 Вт/м², и до земной поверхности доходит только 1000 Вт/м² (при ясной погоде и когда Солнце находится в зените). Эта энергия может использоваться в различных естественных и искусственных процессах. Так, растения, используя её посредством фотосинтеза, синтезируют органические соединения с выделением кислорода. Прямое нагревание солнечными лучами или преобразование энергии с помощью фотоэлементов может быть использовано для производства электроэнергии (солнечными электростанциями) или выполнения другой полезной работы. Путём фотосинтеза была в далёком прошлом получена и энергия, запасённая в нефти и других видах ископаемого топлива.

Сравнительные размеры Солнца при наблюдении из окрестностей хорошо известных тел Солнечной системы

Анимация вращения Солнца в ультрафиолете

Земля проходит через точку афелия в начале июля и удаляется от Солнца на расстояние 152 млн км, а через точку перигелия — в начале января и приближается к Солнцу на расстояние 147 млн км. Видимый диаметр Солнца между этими двумя датами меняется на 3 %. Поскольку разница в расстоянии составляет примерно 5 млн км, то в афелии Земля получает примерно на 7 % меньше тепла. Таким образом, зимы в северном полушарии немного теплее, чем в южном, а лето немного прохладнее.

Солнце — магнитоактивная звезда. Она обладает сильным магнитным полем, напряжённость которого меняется со временем, и которое меняет направление приблизительно каждые 11 лет, во время солнечного максимума. Вариации магнитного поля Солнца вызывают разнообразные эффекты, совокупность которых называется солнечной активностью и включает в себя такие явления, как солнечные пятна, солнечные вспышки, вариации солнечного ветра и т. д., а на Земле вызывает полярные сияния в высоких и средних широтах и геомагнитные бури, которые негативно сказываются на работе средств связи, средств передачи электроэнергии, а также негативно воздействует на живые организмы (вызывают головную боль и плохое самочувствие у людей, чувствительных к магнитным бурям). Предполагается, что солнечная активность играла большую роль в формировании и развитии Солнечной системы. Она также оказывает влияние на структуру земной атмосферы.

Теоретические модели

Впервые было высказано предположение, что КВМ могут быть вызваны теплом взрывной вспышки. Однако вскоре стало очевидно, что многие CME не были связаны со вспышками и даже те, которые часто начинались до вспышки. Поскольку КВМ инициируются в солнечной короне (в которой преобладает магнитная энергия), их источник энергии должен быть магнитным.

Поскольку энергия CME настолько высока, маловероятно, что их энергия может напрямую управляться возникающими магнитными полями в фотосфере (хотя это все еще возможно). Поэтому большинство моделей CME предполагают, что энергия накапливается в корональном магнитном поле в течение длительного периода времени, а затем внезапно высвобождается из-за некоторой нестабильности или потери равновесия в поле. До сих пор нет единого мнения о том, какой из этих механизмов высвобождения является правильным, и наблюдения в настоящее время не могут очень хорошо ограничить эти модели. Эти же соображения в равной степени применимы к солнечным вспышкам , но наблюдаемые признаки этих явлений различаются.

Что видно на Солнце

Солнце — газовый шар, не имеющий четкой границы

Его плотность убывает постепенно, однако, первое, на что обращает внимание наблюдатель, — резкость солнечного края

Это связано с тем, что практически все видимое излучение светила исходит из очень тонкого (200–300 км) по сравнению с радиусом Солнца слоя, который называется фотосферой. Отсюда иллюзия того, что Солнце имеет «поверхность»: слои выше фотосферы прозрачны для видимого света, а ниже взгляд не проникает.

Корональные выбросы массы на Солнце. Струи плазмы вытянуты вдоль арок магнитного поля. Красноватое свечение исходит от плазмы — нагретой смеси электрически заряженных водорода и гелия.

Однородный на первый взгляд диск Солнца содержит много крупных и мелких деталей. Вся фотосфера состоит из светлых зерен (гранул) и темных промежутков между ними. Размеры гранул по солнечным масштабам невелики: 1000–2000 км в поперечнике, а темные дорожки между ними имеют ширину порядка 300–600 км. Одновременно наблюдается около миллиона гранул, каждая из которых живет не более 10 мин. Грануляцию вызывает конвекция — перенос тепла большими массами (пузырями) горячего вещества, которые поднимаются снизу, расширяясь и одновременно остывая. На фоне грануляции наблюдаются более контрастные и крупные объекты — солнечные пятна и факелы.

Магнитное поле участвует во всех процессах на Солнце. Временами в небольшой области солнечной атмосферы возникает концентрированное магнитное поле, в несколько тысяч раз сильнее, чем у поверхности Земли. Солнечное вещество, ионизованная плазма, — хороший проводник, она не может перемещаться поперек линий магнитной индукции сильного магнитного поля. Поэтому в таких местах перемешивание и подъем горячих газов снизу тормозятся и возникает темная область — солнечное пятно. Пятна холоднее окружающего вещества примерно на 1500 К. На фоне ослепительной фотосферы они кажутся совсем черными, хотя в действительности яркость пятен слабее только раз в десять.

Мелкие пятна существуют менее суток, развитые — приблизительно 10–20 суток, самые большие могут наблюдаться до 100 суток. С течением времени величина и форма пятен сильно меняются. Возникнув в виде едва заметной точки — поры, пятно постепенно увеличивается в размерах до нескольких десятков тысяч километров. По величине пятна очень разны — от малых, диаметром примерно 1000–2000 км, до гигантских, значительно превосходящих размеры нашей планеты. Размер самого большого из наблюдавшихся пятен превышал 100 тыс. км.

Крупные пятна состоят из темной области, называемой тенью. Ее окружает полутень волокнистой структуры, в 2–3 раза большего диаметра. Газ в пятнах прозрачнее, чем в окружающей атмосфере, поэтому если пятно наблюдается на краю солнечного диска, то создается впечатление, что оно вогнуто.

Пятна, большие и малые, часто образуют группы, которые могут занимать значительные, хорошо заметные области на солнечном диске. Картина группы все время меняется, пятна рождаются, растут и распадаются.

Практически всегда пятна окружены ярки ми ажурными полями, которые называют факелами (факельными полями). Особенно отчетливо они видны на краю солнечного диска и кажутся набором ярких волокон, образующих ячейки размером около 30 тыс. км. Факельные поля живут дольше, иногда по три-четыре месяца. Обычно (но не всегда) появление факельных полей предшествует появлению пятен, также они остаются жить после их исчезновения. По-видимому, факелы тоже являются местами выхода магнитного поля в наружные слои Солнца.

Темные пятна на Солнце — области низкой температуры и свидетельство магнитной активности. В июле 2017 г. было зарегистрировано пятно, размер которого в поперечнике превышал 120 000 км. Снимок космической Обсерватории солнечной динамики (SDO) NASA.

Пятна и факелы вместе образуют активные области. Все сложные процессы, происходящие в активных областях, связаны с изменчивостью магнитного поля, их породившего. Именно в активных областях происходят солнечные вспышки, а в верхних слоях солнечной атмосферы над ними висят протуберанцы. Количество активных областей характеризует солнечную активность. Она достигает максимума каждые 7–17 лет (в среднем — каждые 11 лет). В годы минимума активности на Солнце может не быть ни одного пятна десятилетиями, как в 1645–1715 гг., а в максимуме их число измеряется десятками и может превышать 100.

Корональные дыры

За последние 10 лет усилия многих исследователей солнечной активности были сосредоточены на изучении ранее неизвестного явления в солнечной короне — корональных дыр, особенно интенсивно наблюдавшихся на американской орбитальной станции «Скайлэб». Причина такого исключительного интереса к корональным дырам состояла в том, что, с одной стороны, они очень рельефно оттеняют многие явления солнечной активности и их изменение со временем, а с другой, перекидывают мост от Солнца к межпланетному пространству, в частности, к высокоскоростным потокам в солнечном ветре. Хотя они были открыты при внеатмосферных наблюдениях нашего дневного светила в крайней ультрафиолетовой и рентгеновской областях спектра, оказалось, что их регистрировали и раньше при наблюдении полных солнечных затмений и вне затмения в зеленой и красной корональных линиях, а также в линии гелия 10 830 А и на метровых радиоволнах. Однако на эти образования не обращали особого внимания. Данное обстоятельство помогает в настоящее время комплексному исследованию этого явления и его изменений со временем.

Корональные дыры (рис. 9) видны на солнечном диске как протяженные темные области, простирающиеся от полюса Солнца нередко в противоположное его полушарие, или сравнительно небольшие темные области вблизи экватора. Они отличаются исключительно низкими по сравнению с окружающей корональной средой плотностью и температурой. Обычно эти образования ограничены расходящимися петельными корональными структурами и существуют не менее пяти солнечных оборотов, а в отдельных случаях до полутора лет. Иногда утверждают, что им присуще жесткое, или твердотельное вращение, Однако это мнение разделяют далеко не все исследователи корональных дыр. Корональные дыры формируются, как правило, в областях униполярного магнитного поля, на границах которого размещаются магнитные площадки противоположной полярности, т. е, они обладают расходящейся (или открытой) конфигурацией магнитного поля.

Рис. 9. Корональные дыры по наблюдениям на американской орбитальной станции «Скайлэб».

На основе ракетных наблюдений за 1964 — 1974 гг. в крайнем ультрафиолетовом и рентгеновском излучениях была выведена более детальная классификация корональных дыр, базирующаяся на природе связанных с ними магнитных полей. Полярные Корональные дыры, окружающие полюсы Солнца, связаны с полярными магнитными полями. Они чаще всего наблюдаются вблизи минимума солнечной активности. Затем площадь их уменьшается и к ее максимуму они вовсе исчезают, Высокоширотные корональные дыры появляются обычно, когда полярные поля очень слабы и полярные дыры отсутствуют. Низкоширотные корональные дыры обусловлены, как правило, униполярными магнитными областями и видны после максимума солнечной активности. Экваториальные корональные дыры тоже связаны с униполярными областями, но возникающими между «королевскими зонами» во время максимальной активности, и видны после максимума. Именно они служат источником высокоскоростных потоков солнечной плазмы (со скоростью больше 500 — 600 км/с), обнаруженных в солнечном ветре. Детальное их изучение показало, что изменения экваториальных дыр, сводящиеся в основном к смещению их границ, обусловлены преимущественно окружающими их крупномасштабными структурами, в частности, открыванием и замыканием силовых линий магнитного поля, сопровождающимися изменениями интенсивности рентгеновского излучения.

Связь с другими солнечными явлениями

Видео запуска солнечной нити накала

Выбросы корональной массы часто связаны с другими формами солнечной активности, в первую очередь:

• Солнечные вспышки
• Высыпание и рентгеновские сигмоиды
• Корональное затемнение (длительное уменьшение яркости на поверхности Солнца)
• Волны Мортона
• Корональные волны (яркие фронты, распространяющиеся от места извержения)
• Постэруптивные аркады

Связь CME с некоторыми из этих явлений обычна, но до конца не изучена. Например, CME и вспышки обычно тесно связаны, но по этому поводу возникла путаница, вызванная событиями, происходящими за пределами лимба. Для таких событий вспышки обнаружить не удалось. Большинство слабых вспышек не имеют связанных CME; самые сильные делают. Некоторые КВМ происходят без каких-либо вспышечных проявлений, но это более слабые и медленные. Сейчас считается, что CME и связанные с ними вспышки вызваны общим событием (пиковое ускорение CME и импульсная фаза вспышки обычно совпадают). В общем, все эти события (включая CME) считаются результатом крупномасштабной перестройки магнитного поля; наличие или отсутствие CME во время одной из этих реструктуризаций будет отражать корональную среду процесса (т.е. может ли извержение ограничиваться вышележащей магнитной структурой, или оно просто прорвется и войдет в солнечный ветер ).

Хаос во Вселенной

Итак, что происходит, когда сверхмассивная черная дыра захватывает три другие в чудовищный диск, вращающийся вокруг нее? Ответ прост: время и пространство начинают скручиваться и изгибаться. Чтобы понять, как такое возможно, физики создали компьютерную модель столкновения этих объектов.

«Если в сверхмассивную черную дыру попадают другие черные дыры, она образует массивный диск материи, вращающийся вокруг нее, подобно планетам Солнечной системы, только очень большого размера», – объясняет Имре Бартоса, физик из Университета Флориды и соавтор научной работы.

Доказать существование черных дыр ученым удалось совсем недавно.

В этом космическом танце место планет занимает активное ядро галактики (то есть сверхмассивная черная дыра). Будучи окруженной черными дырами меньшего размера со всех сторон, она притягивает их словно шарики, брошенные в воронку. Эту модель астрономы определили как почти двумерную систему, а виновником происходящего вновь оказалась сила гравитации сверхмассивный черной дыры.

Как выяснили астрономы, близкое расположение черных дыр друг с другом превращает место проишествия в хаос – гравитационные волны сталкиваются друг с другом, тем самым растягивая и разрушая ткань самой Вселенной.

Но две черные дыры на самом деле не вращались друг вокруг друга при столкновении – это означает, что их орбиты были эллиптическими, скорее овальными, а не круговыми. Это странно, ведь сила гравитации, возникающая при столкновении двух черных дыр, заставила бы объекты двигаться по круговым траекториям. Но этого не произошло.

Космос – странное место

В конечном итоге исследователи пришли к выводу, что вероятность подобных необычных слияний в компьютерной модели зависит от характеристик диска, окружающего сверхмассивную черную дыру. Следующим шагом, по их словам, будет обнаружение все большего числа столкновений с черными дырами. Так что будем ждать дальнейших исследований, ведь Вселенная – место удивительное.

Воздействие на Землю

Когда выброс направлен к Земле и достигает ее в виде межпланетного CME (ICME), ударная волна бегущей массы вызывает геомагнитную бурю, которая может нарушить магнитосферу Земли , сжимая ее на дневной стороне и расширяя на ночной стороне . Когда магнитосфера воссоединяется на ночной стороне, она высвобождает энергию порядка тераваттного масштаба, которая направляется обратно в верхние слои атмосферы Земли . Это приводит к таким событиям, как геомагнитная буря в марте 1989 года .

Частицы солнечной энергии могут вызывать особенно сильные полярные сияния в больших регионах вокруг Земли . Они также известны как северное сияние (aurora borealis) в северном полушарии и южное сияние (aurora australis) в южном полушарии. Выбросы корональной массы, наряду с солнечными вспышками другого происхождения, могут нарушить радиопередачу и вызвать повреждение спутников и линий электропередачи , что приведет к потенциально массовым и длительным перебоям в подаче электроэнергии .

Энергичные протоны, высвобождаемые CME, могут вызывать увеличение количества свободных электронов в ионосфере , особенно в высокоширотных полярных областях. Увеличение количества свободных электронов может усилить поглощение радиоволн, особенно в D-области ионосферы, что приведет к событиям поглощения полярной шапки.

Люди на больших высотах, например в самолетах или космических станциях, рискуют подвергнуться воздействию относительно интенсивных событий , связанных с солнечными частицами . Энергия, поглощаемая космонавтами, не снижается за счет типичной конструкции щита космического корабля, и, если какая-либо защита будет обеспечена, это будет результатом изменений микроскопической неоднородности событий поглощения энергии.

Солнечная корона

Внешняя часть солнечной атмосферы, корона, — самая разреженная, самая горячая и самая близкая к нам. Она простирается далеко от звезды в виде постоянно движущегося от нее потока плазмы — солнечного ветра. Вблизи Земли его скорость составляет в среднем 400–500 км/с, а порой достигает почти 1000 км/с.

Распространяясь далеко за пределы орбит Юпитера и Сатурна, солнечный ветер образует гигантскую гелиосферу, граничащую с еще более разреженной межзвездной средой. Фактически мы живем, окруженные солнечной короной, хотя и защищенные от ее проникающей радиации надежным барьером в виде земного магнитного поля. Через корону солнечная активность влияет на многие процессы, происходящие на Земле. Кроме того, корона оказалась уникальной естественной лабораторией, в которой можно наблюдать вещество в самых необычных и недостижимых на Земле условиях.

Солнечная корона. Снимок сделан на Маршалловых островах во время солнечного затмения 2009 г.

Главная причина особенностей короны — высокая температура сильно разреженного газа. При температуре свыше 1 млн градусов средние скорости атомов водорода превышают 100 км/с, а у свободных электронов они еще раз в 40 больше. При таких скоростях, несмотря на сильную разреженность вещества (всего 100 млн частиц в 1 см3 , что в 100 млрд раз разреженнее воздуха на Земле), сравнительно часты столкновения атомов, особенно с электронами.

Силы электронных ударов так велики, что атомы легких элементов практически полностью лишаются всех своих электронов и от них остаются лишь «голые» атомные ядра. Более тяжелые элементы сохраняют самые глубокие электронные оболочки, переходя в состояние высокой степени ионизации. В результате образуется высокоионизованная плазма, состоящая из множества положительно заряженных ионов всевозможных химических элементов и чуть большего количества свободных электронов, возникших при ионизации атомов водорода (по одному электрону), гелия (по два электрона) и более тяжелых атомов.

Плотность вещества в солнечной короне убывает с высотой значительно медленнее, чем плотность воздуха в земной атмосфере. Уменьшение плотности воздуха при подъеме вверх определяется притяжением Земли. На поверхности Солнца сила тяжести значительно больше, и, казалось бы, его атмосфера не должна быть высокой. В действительности она необычайно обширна. Силы, действующие против притяжения Солнца, связаны с огромными скоростями движения атомов и электронов в короне, разогретой до температуры 1–2 млн градусов.

На солнечной короне наблюдаются корональные дыры — области с более низкой температурой и плотностью плазмы. Они могут сохраняться до нескольких месяцев.

В короне наблюдается большое количество деталей: корональные лучи, всевозможные «дуги», «шлемы» и другие сложные образования, четко связанные с активными областями. Но главной ее особенностью является лучистая структура. Корональные лучи имеют самую разнообразную форму: иногда они короткие, иногда длинные, бывают лучи прямые, а иногда они сильно изогнуты.

Общая яркость и форма солнечной короны меняются. В эпоху максимума солнечных пятен она имеет сравнительно округлую форму. Когда же пятен мало, корональные лучи образуются лишь в экваториальных и средних широтах, форма короны становится вытянутой, а у полюсов появляются характерные короткие лучи, так называемые полярные щеточки, при этом общая яркость короны уменьшается. Эта интересная особенность короны, по-видимому, связана с постепенным перемещением в течение 11-летнего цикла зоны преимущественного образования пятен.

Между структурой короны и отдельными образованиями в атмосфере Солнца существует определенная связь. Например, над пятнами и факелами обычно наблюдаются яркие и прямые корональные лучи, в сторону которых изгибаются соседние лучи. В основании корональных лучей яркость хромосферы увеличивается. Эта возбужденная область хромосферы горячее и плотнее соседних областей. Над пятнами в короне наблюдаются яркие сложные образования. Протуберанцы также часто бывают окружены оболочками из корональной материи.

Наше зрение

Чтобы понять это, нужно представить себе механизм нашего зрения. Как известно, главная линза, зрачок, создает изображение на задней стенке поверхности глаза, покрытой светочувствительным слоем — сетчаткой, которая состоит из большого числа элементарных приемников света — колбочек и палочек

Они по-разному чувствительны к свету, но для нас это сейчас не важно, и поэтому для простоты будем все их называть колбочками. Важно же то, что каждая колбочка передает в мозг информацию о потоке падающего на нее света, а мозг синтезирует из этих отдельных сообщений (сигналов) цельную картину увиденного

Глаз — очень сложный приемник информации, и в некотором роде он подобен «умному» электронному устройству, например, радиоприемнику. У него есть система автоматической регулировки усиления, которая снижает чувствительность глаза при ярком свете и повышает ее в темноте.

Есть у него и система шумоподавления, которая сглаживает случайные колебания светового потока, как по времени, так и по поверхности сетчатки. Эта система имеет определенные пороговые характеристики, поэтому глаз не замечает быстрых изменений изображения (принцип кино) и малых флуктуаций яркости.

Когда мы наблюдаем звезду ночью, поток света от нее на одну колбочку хоть и мал, но существенно превосходит поток от темного неба, падающий на соседние колбочки. Поэтому мозг фиксирует это как значимый сигнал. Но днем на колбочки падает так много света от неба, что небольшая добавка в виде света звезды, приходящаяся на один из этих элементов, не ощущается и «списывается» на флуктуации.

Физика черных дыр

Массивные объекты, способные поглотить все, что волею случая оказалось поблизости, физики называют черными дырами. Считается, что вся информация, поглощенная этими космическими монстрами, остается в них навсегда. Ничто, даже кванты самого света, не могут вырваться наружу.

В 2019 году ученым удалось невероятное и мир наконец увидел черную дыру, но если точнее, то ее горизонт событий. Фотографии сверхмассивного объекта, расположившегося в 55 миллионах световых лет от Земли, вновь подтвердили правоту Эйнштейна.

И несмотря на то, что общей теории относительности (ОТО) уже больше ста лет, что в целом немало, мы только-только начали узнавать Вселенную. Вот только это знакомство принесло немало вопросов. В том числе и о черных дырах.

Черная дыра – область в пространстве-времени, гравитационное притяжение которой настолько велико, что даже фотоны не света не могут ее покинуть.

Например, британский физик-теоретик Стивен Хокинг еще в 1970-х годах предположил, что черные дыры испускают слабое излучение. Которое, в конечном итоге уносит энергию прочь от черной дыры. Исследователи по всему миру пытаются разрешить этот парадокс и, кажется, уже близки к разгадке.

И пока одни исследователи пытаются понять сложную эволюцию этих космических объектов, их коллеги совершают умопомрачительные открытия. Так, согласно результатам нового исследования, опубликованного в журнале Nature, черные дыры не только сталкиваются друг другом. Оказалось, чем больше размер черной дыры, тем больше себе подобных она может поглотить.