Дори ако нямате особен интерес към астрономията - все още - несъмнено сте се чудили какво точно се случва в онази масивна ярка топка в небето, която е едновременно опасно гореща и буквално животворна в същото време време. Вероятно знаете, че слънцето е звезда, подобно на безбройните светлинни точки, които заемат мястото на слънцето през нощта, когато тъмнината настъпи, само по-близо. Може би знаете, че има собствено снабдяване с гориво и че това снабдяване, макар и не безкрайно, е толкова голямо, че може да бъде неизчислено. Вероятно осъзнавате, че не би било чудесна идея да се приближите много до слънцето, дори ако сте имали способността да го направите - но че би било почти толкова лоша идея да се отдалечите много по-далеч от нея, отколкото вече сте, разстояние от около 93 милиона мили.
В размишленията си обаче, може би не сте обмисляли идеята, че слънцето не е еднакво кълбо от светлина и топлина, но вместо това има слоеве сами по себе си, точно като Земята и останалите седем планети в Слънчевата система направете. Какви са тези слоеве - и как по света човешките учени изобщо могат да знаят за тях от толкова голямо разстояние?
Слънцето и Слънчевата система
Слънцето се намира в центъра на Слънчевата система (оттук и името!) И представлява 99,8% от масата на Слънчевата система. Благодарение на въздействието на гравитацията, всичко в Слънчевата система - осемте планети, петте (засега) планети джуджета, луните на тези планети и планетите джуджета, астероидите и други второстепенни елементи като комети - се върти около слънце. Планетата Меркурий отнема малко по-малко от 88 земни дни, за да завърши едно пътуване около слънцето, докато Нептун отнема почти 165 земни години.
Слънцето е доста невзрачна звезда, докато звездите си отиват, печелейки класификацията на „жълтото джудже“. С възраст около 4,5 милиарда години, слънцето се намира на около 26 000 светлинни години от центъра на галактиката, която обитава, Млечния път Галактика. За справка, светлинната година е разстоянието, което светлината изминава за една година, около 6 трилиона мили. Колкото и обширна да е самата Слънчева система, Нептун, най-отдалечената от слънцето планета на разстояние от почти 2,8 милиарда мили, е едва 1/2000 светлинна година от слънцето.
Слънцето, освен че функционира като гигантска пещ, има и силен вътрешен електрически ток. Електрическите токове генерират магнитни полета, а слънцето има огромно магнитно поле, което се разпространява слънчевата система като слънчев вятър - електрически зареден газ, който лети навън от слънцето във всяка посока.
Слънцето звезда ли е?
Както е отбелязано, слънцето е жълто джудже, но по-официално е класифицирано като звезда от спектрален клас G2. Звездите са класифицирани по ред от най-горещите до най-готините като звезди от тип O, B, A, F, G, K или M. Най-горещите имат повърхностна температура от около 30 000 до 60 000 Келвин (К), докато повърхностната температура на слънцето е сравнително хладка 5780 К. (За справка градусите по Келвин са със същия "размер" като градусите по Целзий, но скалата започва с 273 градуса по-ниско. Тоест, 0 K, или "абсолютна нула", е равно на -273 C, 1,273 K е равно на 1000 C и т.н. Също така, символът за степента е пропуснат от единиците на Келвин.) Плътността на слънцето, което не е нито твърдо вещество, a течност, нито газ и е най-добре класифициран като плазма (т.е. електрически зареден газ), е около 1,4 пъти повече от вода.
Други жизненоважни слънчеви статистики: Слънцето има маса 1.989 × 1030 кг и радиус от около 6,96 × 108 м. (Тъй като скоростта на светлината е 3 × 108 m / s, светлината от едната страна на слънцето ще отнеме малко повече от две секунди, за да премине през средата до другата страна.) Ако слънцето беше толкова високо, колкото, да речем, типична врата, Земята щеше да бъде висока колкото американски никел, на който стои ръб, край. И все пак съществуват звезди 1000 пъти по-големи от диаметъра на слънцето, както и звездите джуджета, по-малки от една стотна по-широки.
Слънцето също изгасва 3.85 × 1026 ватове мощност, около 1340 вата на квадратен метър от които достига до Земята. Това означава светимост 4 × 1033 ерги. Тези числа вероятно не означават много изолирано, но за справка, степен на "само" 9 предполага милиарди, докато експонента от 12 се превежда в трилиони. Това са огромни цифри! И все пак някои звезди са толкова милион пъти по-светли от слънцето, което означава, че изходната им мощност е милион пъти по-голяма. В същото време някои звезди са около хиляда пъти по-малко светещи.
Интересно е да се отбележи, че въпреки че слънцето е класифицирано като скромна звезда в най-добрия случай в общата схема, то все още е по-масивно от 95 процента от известните съществуващи звезди. Изводът от това е, че повечето звезди са далеч в разцвета на силите си и след това са се свили значително техният живот достига връх милиарди години по-рано и сега продължава в напреднала възраст относително анонимност.
Кои са четирите области на Слънцето?
Слънцето може да бъде разделено на четири пространствени региони, състоящ се от ядро, радиационна зона, конвективна зона и фотосфера. Последният седи под две допълнителни слоеве, които ще бъдат разгледани в следващия раздел. Слънчева диаграма, състояща се от напречно сечение, като изглед на вътрешността на топка, която е разрязана точно наполовина, по този начин ще включва кръг в центърът, представляващ сърцевината, и след това последователни пръстени около него отвътре навън, обозначавайки радиационната зона, конвективната зона и фотосфера.
The ядро на слънцето е мястото, откъдето произхожда всичко, което наблюдателите на Земята могат да измерват като светлина и топлина. Този регион се простира навън на около една четвърт от пътя от центъра на слънцето. Температурата в самия център на слънцето се изчислява на около 15,5 милиона K до 15,7 милиона K, което се равнява на около 28 милиона градуса по Фаренхайт. Това прави повърхностната температура от около 5 780 K да изглежда положително студена. Топлината вътре в ядрото се генерира от постоянен поток от реакции на ядрен синтез, при които две молекули от водородът се комбинира с достатъчна сила, за да ги накара да се обединят в хелий (с други думи, молекулите на водорода предпазител.)
The радиационна зона на слънцето е наречен така, защото е в тази сферична обвивка - район, започващ на около една четвърт от пътя от центъра на слънцето, където ядрото завършва, и простиращ се навън около три четвърти от пътя до слънчевата повърхност, където тя се среща с конвективната зона - че енергията, освободена от синтеза вътре в ядрото, се движи навън във всички посоки, или излъчва. Изненадващо, отнема много време за излъчване на енергия, за да премине през дебелината на радиационната област - всъщност няколкостотин хиляди години! Колкото и малко вероятно да звучи това, в слънчевото време това изобщо не е много дълго, като се има предвид, че слънцето вече е на възраст 4,5 милиарда години и все още става силно.
The конвективна зона заема по-голямата част от най-външната една четвърт от обема на слънцето. В началото на тази зона (т.е. отвътре) температурата е около 2 000 000 K и спада. В резултат на това плазмоподобният материал, образуващ вътрешността на слънцето, е, вярвате или не, твърде хладен и непрозрачен, за да позволи на топлината и светлината да продължат да пътуват към слънчевата повърхност под формата на радиация. Вместо това тази енергия се предава чрез конвекция, която по същество е използването на физически носител за пренасяне на енергия, вместо да й се позволява да се движи самостоятелно. (Мехурчетата, издигащи се от дъното на тенджера с вряща вода до повърхността и отделящи топлина, докато изскачат, са пример за конвекция.) В за разлика от дългия период от време, необходим на енергията да навигира в радиационната зона, енергията се движи през конвекционната зона сравнително бързо.
The фотосфера се състои от зона, в която слънчевите слоеве се променят от напълно непрозрачни, като по този начин блокират радиацията, до прозрачни. Това означава, че светлината, както и топлината, могат да преминават безпрепятствено. Следователно фотосферата е слоят на слънцето, от който се излъчва светлина, видима за невъоръжено човешко око. Този слой е с дебелина само 500 км, което означава, че ако цялото слънце се оприличи на лук, фотосферата представлява кожата на лука. Температурата в дъното на този регион е по-гореща, отколкото на слънчевата повърхност, макар и не драстично - около 7500 K, разлика по-малка от 2000 K.
Какви са слоевете на слънцето?
Както беше отбелязано, ядрото на слънцето, радиационната зона, конвективната зона и фотосферата се считат за региони, но всеки от тях може да бъде класифициран като един от слоевете на слънцето, които са шест на брой. Външно за фотосферата е слънчевата атмосфера, която включва два слоя: хромосферата и короната.
The хромосфера простира се на около 2000 до 10 000 км над повърхността на слънцето (т.е. най-външната част на фотосферата), в зависимост от източника, с който се консултирате. Любопитното е, че температурата донякъде предсказуемо спада с увеличаване на разстоянието от първоначално фотосфера, но след това започва да се издига отново, вероятно поради въздействието на слънцето магнитно поле.
The корона (На латински „корона“) се простира над хромосферата на разстояние, няколко пъти по-голямо от слънчевия радиус и достига температури до 2 000 000 К, подобно на вътрешността на конвекционната зона. Този слънчев слой е много слаб, съдържа само около 10 атома на см3и е силно кръстосано от линии на магнитно поле. По тези линии на магнитното поле се образуват "стримери" и газови струи, които се издухват навън от слънчевия вятър, придавайки на слънцето характерния външен вид, че има светлинни вдлъбнатини, когато основната част на слънцето е затъмнено.
Какви са външните части на Слънцето?
Както беше отбелязано, най-външните части на слънцето са фотосферата, която е част от правилното слънце, и хромосферата и короната, които са част от слънчевата атмосфера. По този начин слънцето може да бъде представено като три вътрешни части (ядрото, радиационната зона и конвективната зона) и три външни части (фотосферата, хромосферата и короната).
Редица интересни събития се развиват на или точно над повърхността на слънцето. Едно от тях са слънчевите петна, които се образуват във фотосферата в относително хладни (4000 K) области. Друг е слънчевите изригвания, които са експлозивни събития на повърхността, белязани от много интензивно озаряване на областите на слънчевата атмосфера под формата на рентгенови лъчи, ултравиолетова и видима светлина. Те се разгръщат за периоди с продължителност от няколко минути и след това избледняват за малко по-дълъг период от време или около това.