Автор Світлана Князєва 
Радиус Солнца составляет номинально 695700 километров согласно резолюции B3 Международного астрономического союза 2015 года. Это значение соответствует фотосферному радиусу на уровне оптической глубины τ_Ross ≈ 2/3 и служит стандартной единицей для сравнения размеров звёзд.
Фактический измеряемый радиус варьируется в пределах нескольких сотен километров в зависимости от метода и определения поверхности. Оптические наблюдения лимба дают несколько большие цифры из-за геометрии атмосферы, тогда как гелиосейсмология согласуется с номинальным значением.
Солнечный радиус в 109 раз превышает экваториальный радиус Земли и примерно в 10 раз больше среднего радиуса Юпитера. Он остаётся базовой величиной для моделей внутреннего строения, эволюции звёзд и расчёта орбит космических аппаратов.
Солнце не имеет твёрдой поверхности. Его видимый край формируется в фотосфере, где оптическая глубина резко возрастает и излучение становится непрозрачным для наблюдателя. Именно эту границу и принимают за радиус в большинстве астрономических контекстов. Номинальное значение 695700 км выбрано как округлённое среднее из результатов Haberreiter, Schmutz и Kosovichev 2008 года, которые дали 695660 ± 140 км для слоя τ_Ross = 2/3. Это устранило расхождение между сейсмическими и оптическими оценками примерно на 300 км, которое ранее возникало из-за разного определения «поверхности».
Номинальное значение и международный стандарт
В 2015 году Генеральная ассамблея МАС приняла Резолюцию B3, которая установила набор номинальных констант для звёздной и планетарной астрономии. Номинальный солнечный радиус R⊙^N равен точно 6,957 × 10^8 метров, то есть 695700 км. Это не результат одного измерения, а конвенциональное значение, которое лежит в пределах погрешности лучших тогдашних данных и позволяет избегать путаницы при публикации радиусов других звёзд в единицах R⊙.
До 2015 года широко использовали значение около 695990 км или 696000 км, основанное на работах Auwers конца XIX века и более поздних оптических измерениях. Переход на новое номинальное значение не означает, что Солнце «уменьшилось». Он отражает лучшее понимание того, что разные методы фиксируют разные слои атмосферы. Для большинства практических целей разница в 0,04 % несущественна, но в прецизионных моделях и расчётах затмений она уже имеет значение.
Номинальный радиус 695700 км является точной константой, а не измеренной величиной с погрешностью. Он обеспечивает однозначность в научной литературе.
Методы измерения радиуса
Определение радиуса Солнца требует одновременного знания углового размера и расстояния. Средний угловой радиус составляет примерно 959,6 угловых секунд на расстоянии 1 астрономической единицы, что соответствует диаметру около 32 угловых минут. Поскольку расстояние Земля–Солнце известно с высокой точностью, основная неопределённость связана с тем, какой именно слой считать «краем».
- Оптические измерения лимба фиксируют точку перегиба профиля интенсивности. Из-за геометрии лучей, проходящих по касательной, этот слой лежит на 300–350 км выше уровня τ = 2/3, поэтому оптический радиус оказывается больше.
- Гелиосейсмология использует частоты f-мод (поверхностных гравитационных волн). Они чувствительны к ускорению свободного падения и позволяют определить радиус с точностью до нескольких километров. После коррекции на высоту атмосферы результат согласуется с номинальным значением.
- Наблюдения транзитов Меркурия и Венеры, а также затмений, дают независимые оценки. Миссия SOHO по транзитам Меркурия получила 696342 ± 65 км. Данные PICARD/SODISM в разных длинах волн дали 696134–696192 км.
- Радионаблюдения в сантиметровом диапазоне показывают несколько больший эффективный радиус из-за вклада хромосферы, с типичными значениями 959–994 угловых секунд.
Каждый метод имеет свои систематические погрешности. Оптические данные зависят от длины волны и атмосферных моделей, сейсмические — от модели стратификации внешних слоёв. Консенсус заключается в том, что для фотосферного радиуса на уровне оптической глубины 2/3 лучшим приближением остаётся 695700 км с неопределённостью порядка ±100–200 км.
Сравнение с другими телами и геометрия
Радиус Солнца удобно сравнивать с радиусами планет и звёзд. Экваториальный радиус Земли составляет 6378,1 км, поэтому Солнце превышает Землю примерно в 109 раз. Средний радиус Юпитера близок к 69911 км, то есть Солнце больше Юпитера примерно в 10 раз. Луна имеет радиус 1737 км, а следовательно Солнце больше Луны примерно в 400 раз.
Солнце почти идеальная сфера. Сплюснутость из-за вращения составляет лишь около 9 × 10^−6. Разница между экваториальным и полярным радиусами не превышает нескольких десятков километров. Это значительно меньше неопределённости самих измерений, поэтому в большинстве моделей Солнце рассматривают как сферу.
| Величина | Значение | Примечание |
|---|---|---|
| Номинальный радиус | 695700 км | IAU 2015, точно |
| Фотосферный (τ_Ross = 2/3) | 695660 ± 140 км | Haberreiter et al., 2008 |
| По транзитам Меркурия | 696342 ± 65 км | SOHO |
| Диаметр (номинальный) | 1 391 400 км | удвоенный радиус |
| Отношение к радиусу Земли | ≈109 | экваториальный |
Данные таблицы собраны по публикациям в Astrophysical Journal и резолюциям МАС. Они иллюстрируют, что разные методы дают согласованные результаты в пределах нескольких сотен километров.
Внутреннее строение и роль радиуса в моделях
Радиус Солнца является ключевым параметром стандартных солнечных моделей. Ядро, где происходят термоядерные реакции, простирается примерно до 0,2–0,25 радиуса. Радиативная зона занимает область от ~0,25 до ~0,7 радиуса, а конвективная зона — внешние 30 % радиуса. База конвективной зоны расположена на глубине около 0,287 радиуса от поверхности, что подтверждено гелиосейсмологией с точностью до 0,001 радиуса.
Температура в центре достигает 15,7 миллиона кельвинов, а в фотосфере эффективная температура составляет 5772 К. Плотность в центре превышает 150 г/см³, тогда как средняя плотность Солнца лишь 1,408 г/см³. Эти параметры калибруются именно по наблюдаемому радиусу, светимости и возрасту. Изменение радиуса на несколько сотен километров влияет на предсказания частот осцилляций и химического состава внешних слоёв.
Гелиосейсмология также выявила небольшие вариации сейсмического радиуса в течение солнечного цикла. Во время максимума активности средний сейсмический радиус уменьшается на 1–2 км, а наиболее заметные изменения (5–8 км) происходят на глубине около 5 мегаметров. Эти колебания связаны с магнитными полями и не противоречат общей стабильности радиуса на масштабах столетий.
Исторический контекст и эволюция оценок
Первые количественные оценки размера Солнца сделал Аристарх Самосский в III веке до н. э., используя геометрию затмений и фаз Луны. Его результат занижал радиус примерно в 15 раз из-за ошибок в определении расстояний. В XVIII–XIX веках развитие гелиометров и точных угломерных инструментов позволило Auwers получить угловой радиус 959,63″, что соответствовало примерно 696000 км.
В XX веке появились фотоэлектрические измерения и наблюдения во время затмений. До 1990-х годов стандартным оставалось значение около 695990 км. Расхождение между оптическими и сейсмическими данными, обнаруженное после запуска SOHO, побудило к пересмотру определения поверхности. Работа 2008 года окончательно объяснила разницу геометрическим эффектом и привела к современному номинальному значению.
Сегодня радиус Солнца известен с относительной точностью порядка 10^−4. Дальнейшее улучшение требует лучших атмосферных моделей и одновременных наблюдений во многих длинах волн. Для большинства применений номинальные 695700 км остаются оптимальной константой.
Практическое применение и сравнение с другими звёздами
Солнечный радиус широко используется как единица измерения. Радиусы красных гигантов и сверхгигантов выражают в тысячах R⊙, а радиусы красных карликов — в долях единицы. Например, Бетельгейзе имеет радиус около 760–800 R⊙, а Проксима Центавра — лишь 0,15 R⊙. Это позволяет быстро оценивать масштабы без перевода в километры.
В исследованиях экзопланет радиус звезды-хозяина часто определяют относительно Солнца, а затем переводят в физические единицы с помощью R⊙. Точность номинального значения непосредственно влияет на точность радиусов планет, полученных методом транзитов. Космические аппараты, такие как Parker Solar Probe, приближаются к Солнцу на расстояниях нескольких солнечных радиусов, и для расчёта траекторий используют именно номинальное значение.
Изменение радиуса Солнца в течение его эволюции также моделируется в единицах современного R⊙. На главной последовательности радиус растёт медленно, а на стадии красного гиганта увеличится в сотни раз. Современные модели предсказывают, что через 5 миллиардов лет Солнце достигнет радиуса около 200–250 современных R⊙, поглотив орбиты Меркурия и Венеры.
Радиус Солнца остаётся одной из наиболее точно определённых фундаментальных величин в астрофизике. Номинальное значение 695700 км, закреплённое международным сообществом, сочетает удобство константы с соответствием лучшим физическим моделям фотосферы. Разные методы измерения дают согласованные результаты, а небольшие расхождения объясняются природой солнечной атмосферы. Для расчётов орбит, моделей звёзд и сравнения с другими объектами это значение остаётся надёжной опорой.