Ακόμα κι αν δεν έχετε ιδιαίτερο ενδιαφέρον για την αστρονομία - ακόμα - αναμφίβολα αναρωτηθήκατε ακριβώς τι συμβαίνει αυτή η τεράστια φωτεινή μπάλα στον ουρανό που είναι επικίνδυνα ζεστή και κυριολεκτικά ζωτική ταυτόχρονα χρόνος. Πιθανότατα γνωρίζετε ότι ο ήλιος είναι ένα αστέρι, σαν τα αμέτρητα σημεία φωτός που παίρνουν τη θέση του ήλιου τη νύχτα όταν το σκοτάδι μπαίνει, πιο κοντά. Ίσως γνωρίζετε ότι έχει τη δική του τροφοδοσία καυσίμων και ότι αυτή η τροφοδοσία, αν και όχι άπειρη, είναι τόσο μεγάλη ώστε να είναι ανυπολόγιστη. Πιθανότατα συνειδητοποιείτε ότι δεν θα ήταν υπέροχη ιδέα να φτάσετε πολύ πιο κοντά στον ήλιο ακόμα κι αν είχατε την ικανότητα να το κάνετε - αλλά ότι θα ήταν σχεδόν τόσο άσχημη μια ιδέα να απομακρυνθείτε πολύ περισσότερο από αυτό που ήδη έχετε, μια απόσταση περίπου 93 εκατομμυρίων μίλια.
Ωστόσο, στο σκεπτικό σας, ίσως να μην έχετε σκεφτεί την ιδέα ότι ο ήλιος δεν είναι ομοιόμορφη σφαίρα φωτός και θερμότητα, αλλά αντ 'αυτού έχει στρώματα από μόνη της, όπως η Γη και οι άλλοι επτά πλανήτες στο ηλιακό σύστημα κάνω. Ποια είναι αυτά τα στρώματα - και πώς στον κόσμο μπορούν ακόμη και να γνωρίζουν οι επιστήμονες από τόσο μεγάλη απόσταση;
Ο Ήλιος και το Ηλιακό Σύστημα
Ο ήλιος βρίσκεται στο κέντρο του ηλιακού συστήματος (εξ ου και το όνομα!) Και αντιπροσωπεύει το 99,8 τοις εκατό της μάζας του ηλιακού συστήματος. Λόγω των επιπτώσεων της βαρύτητας, τα πάντα στο ηλιακό σύστημα - οι οκτώ πλανήτες, οι πέντε (για τώρα) νάνοι πλανήτες, τα φεγγάρια αυτών των πλανητών και νάνων πλανητών, οι αστεροειδείς και άλλα δευτερεύοντα στοιχεία όπως οι κομήτες - περιστρέφονται γύρω από ήλιος. Ο πλανήτης Mercury διαρκεί λίγο λιγότερο από 88 ημέρες στη Γη για να ολοκληρώσει ένα ταξίδι γύρω από τον ήλιο, ενώ ο Ποσειδώνας διαρκεί σχεδόν 165 χρόνια στη Γη.
Ο ήλιος είναι ένα ασυνήθιστο αστέρι καθώς τα αστέρια πηγαίνουν, κερδίζοντας την ταξινόμηση του «κίτρινου νάνου». Με ηλικία περίπου 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια, ο ήλιος κάθεται περίπου 26.000 έτη φωτός από το κέντρο του γαλαξία που κατοικεί, τον Γαλαξία Γαλαξίας. Για αναφορά, ένα έτος φωτός είναι η απόσταση που διανύει το φως σε ένα έτος, περίπου 6 τρισεκατομμύρια μίλια. Τόσο τεράστιο όσο το ίδιο το ηλιακό σύστημα, ο Ποσειδώνας, ο πιο μακρινός πλανήτης από τον ήλιο σε απόσταση περίπου 2,8 δισεκατομμυρίων μιλίων, απέχει μόλις 1/2000 ενός έτους φωτός από τον ήλιο.
Ο ήλιος, εκτός από τη λειτουργία του ως γιγαντιαίου φούρνου, έχει επίσης ισχυρό εσωτερικό ηλεκτρικό ρεύμα. Τα ηλεκτρικά ρεύματα παράγουν μαγνητικά πεδία και ο ήλιος έχει ένα τεράστιο μαγνητικό πεδίο που διαδίδεται το ηλιακό σύστημα ως ηλιακός άνεμος - ηλεκτρικά φορτισμένο αέριο που πετά προς τα έξω από τον ήλιο σε κάθε κατεύθυνση.
Είναι ο Ήλιος ένα Αστέρι;
Ο ήλιος, όπως σημειώνεται, είναι ένας κίτρινος νάνος, αλλά ταξινομείται πιο επίσημα ως αστέρι φασματικής κατηγορίας G2. Τα αστέρια ταξινομούνται κατά σειρά από τα πιο καυτά έως τα πιο δροσερά ως αστέρια τύπου O, B, A, F, G, K ή M. Τα πιο καυτά έχουν θερμοκρασία επιφάνειας περίπου 30.000 έως 60.000 Kelvin (K), ενώ η θερμοκρασία της επιφάνειας του ήλιου είναι συγκριτικά χλιαρή 5.780 Κ. (Για αναφορά, οι βαθμοί Kelvin είναι το ίδιο "μέγεθος" με τους βαθμούς Κελσίου, αλλά η κλίμακα ξεκινά 273 βαθμούς χαμηλότερη. Δηλαδή, 0 K, ή "απόλυτο μηδέν", ισούται με −273 C, 1.273 K ισούται με 1.000 C και ούτω καθεξής. Επίσης, το σύμβολο βαθμού παραλείπεται από τις μονάδες Kelvin.) Η πυκνότητα του ήλιου, που δεν είναι ούτε συμπαγής, α υγρό ούτε αέριο και ταξινομείται καλύτερα ως πλάσμα (δηλαδή, ηλεκτρικά φορτισμένο αέριο), είναι περίπου 1,4 φορές εκείνο του νερό.
Άλλα ζωτικά ηλιακά στατιστικά: Ο ήλιος έχει μάζα 1,989 × 1030 kg και μια ακτίνα περίπου 6,96 × 108 Μ. (Δεδομένου ότι η ταχύτητα του φωτός είναι 3 × 108 m / s, το φως από τη μία πλευρά του ήλιου θα διαρκέσει λίγο περισσότερο από δύο δευτερόλεπτα για να περάσει μέχρι τη μέση προς το Εάν η ήλιος ήταν τόσο ψηλή όσο, για παράδειγμα, μια τυπική πόρτα, η Γη θα ήταν τόσο ψηλή όσο ένα αμερικανικό νικέλιο που στέκεται πάνω άκρη. Ωστόσο, υπάρχουν αστέρια 1.000 φορές η διάμετρος του ήλιου, όπως και τα αστέρια νάνων λιγότερο από το ένα εκατοστό του πλάτους.
Ο ήλιος βγάζει επίσης 3,85 × 1026 watt ισχύος, περίπου 1340 watt ανά τετραγωνικό μέτρο εκ των οποίων φτάνει στη Γη. Αυτό μεταφράζεται σε φωτεινότητα 4 × 1033 ergs. Αυτοί οι αριθμοί πιθανώς δεν σημαίνουν πολλά μεμονωμένα, αλλά για αναφορά, ένας εκθέτης του "μόνο" 9 συνεπάγεται δισεκατομμύρια, ενώ ένας εκθέτης των 12 μεταφράζεται σε τρισεκατομμύρια. Αυτές είναι τεράστιες φιγούρες! Ωστόσο, ορισμένα αστέρια είναι τόσο εκατομμύριο φορές πιο φωτεινά από ό, τι ο ήλιος, πράγμα που σημαίνει ότι η ισχύς τους είναι ένα εκατομμύριο φορές μεγαλύτερη. Ταυτόχρονα, μερικά αστέρια είναι χίλιες φορές λιγότερο φωτεινά.
Είναι ενδιαφέρον να σημειωθεί ότι παρόλο που ο ήλιος έχει ταξινομηθεί ως ένα μικρό αστέρι στην καλύτερη περίπτωση, είναι ακόμη πιο ογκώδες από το 95% των γνωστών αστεριών που υπάρχουν. Αυτό συνεπάγεται ότι τα περισσότερα αστέρια έχουν ξεπεράσει τα πρωταρχικά τους επίπεδα και έχουν συρρικνωθεί σημαντικά από τότε η ζωή τους κορυφώθηκε δισεκατομμύρια χρόνια νωρίτερα, και συνεχίζουν να γερνούν σε σχετική ηλικία ανωνυμία.
Ποιες είναι οι τέσσερις περιοχές του Ήλιου;
Ο ήλιος μπορεί να χωριστεί σε τέσσερα χωρικά περιφέρειες, που αποτελείται από τον πυρήνα, τη ζώνη ακτινοβολίας, τη ζώνη μεταφοράς και τη φωτοσφαιρία. Το τελευταίο βρίσκεται κάτω από δύο επιπλέον στρώματα, το οποίο θα διερευνηθεί στην επόμενη ενότητα. Ένα ηλιακό διάγραμμα που αποτελείται από μια διατομή, όπως μια άποψη του εσωτερικού μιας μπάλας που έχει κοπεί ακριβώς στο μισό, θα περιλάμβανε έτσι έναν κύκλο μέσα το κέντρο που αντιπροσωπεύει τον πυρήνα, και στη συνέχεια διαδοχικούς δακτυλίους γύρω από από μέσα προς τα έξω, υποδηλώνοντας τη ζώνη ακτινοβολίας, τη ζώνη μεταφοράς και φωτοσφαιρα.
ο πυρήνας του ήλιου είναι όπου όλα όσα μπορούν να μετρήσουν οι παρατηρητές στη Γη καθώς προέρχεται το φως και η θερμότητα. Αυτή η περιοχή εκτείνεται προς τα έξω έως περίπου το ένα τέταρτο του δρόμου από το κέντρο του ήλιου. Η θερμοκρασία στο κέντρο του ήλιου εκτιμάται ότι είναι περίπου, 15,5 εκατομμύρια K έως 15,7 εκατομμύρια K, ίση με περίπου 28 εκατομμύρια βαθμούς Φαρενάιτ. Αυτό καθιστά την επιφανειακή θερμοκρασία περίπου 5.780 Κ. Φαίνεται θετικά ψυχρή. Η θερμότητα μέσα στον πυρήνα δημιουργείται από ένα σταθερό φράγμα αντιδράσεων πυρηνικής σύντηξης, στην οποία δύο μόρια το υδρογόνο συνδυάζεται με επαρκή δύναμη για να τα αναγκάσει να ενώσουν μαζί στο ήλιο (με άλλα λόγια, τα μόρια υδρογόνου ασφάλεια ηλεκτρική.)
ο ακτινοβολητική ζώνη του ήλιου ονομάζεται έτσι επειδή βρίσκεται σε αυτό το σφαιρικό κέλυφος - μια περιοχή που ξεκινά περίπου το ένα τέταρτο του δρόμου από το κέντρο του ήλιου, όπου τελειώνει ο πυρήνας και εκτείνεται προς τα έξω περίπου τα τρία τέταρτα του δρόμου προς την επιφάνεια του ήλιου όπου συναντά τη ζώνη μεταφοράς - ότι η ενέργεια που απελευθερώνεται από τη σύντηξη μέσα στον πυρήνα κινείται προς τα έξω προς όλες τις κατευθύνσεις, ή ακτινοβολεί. Παραδόξως, χρειάζεται πολύς χρόνος για την ακτινοβολία ενέργειας για να διασχίσει το πάχος της ακτινοβολίας περιοχής - στην πραγματικότητα, αρκετές εκατοντάδες χιλιάδες χρόνια! Όσο απίθανο να ακούγεται, στον ηλιακό χρόνο, αυτό δεν είναι καθόλου πολύ, δεδομένου ότι ο ήλιος είναι ήδη 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια σε ηλικία και εξακολουθεί να είναι δυνατός.
ο μεταγωγική ζώνη καταλαμβάνει το μεγαλύτερο μέρος του εξόχως από το ένα τέταρτο του όγκου του ήλιου. Στην αρχή αυτής της ζώνης (δηλαδή στο εσωτερικό) η θερμοκρασία είναι περίπου 2.000.000 Κ και πέφτει. Ως αποτέλεσμα, το υλικό που μοιάζει με πλάσμα που σχηματίζει το εσωτερικό του ήλιου, το πιστεύετε ή όχι, είναι πολύ δροσερό και αδιαφανές για να επιτρέπει τη θερμότητα και το φως να συνεχίζουν να ταξιδεύουν προς την ηλιακή επιφάνεια με τη μορφή ακτινοβολία. Αντ 'αυτού, αυτή η ενέργεια μεταδίδεται μέσω μεταφοράς, η οποία είναι ουσιαστικά η χρήση φυσικών μέσων για να μεταφερθεί η ενέργεια αντί να της επιτρέπεται να οδηγεί σόλο. (Οι φυσαλίδες που ανεβαίνουν από το κάτω μέρος μιας κατσαρόλας με βραστό νερό στην επιφάνεια και απελευθερώνουν θερμότητα καθώς αναδύονται αντιπροσωπεύουν ένα παράδειγμα μεταφοράς.) Σε αντίθεση με το μεγάλο χρονικό διάστημα που απαιτείται για την πλοήγηση της ενέργειας στην ακτινοβολητική ζώνη, η ενέργεια κινείται συγκριτικά μέσω της ζώνης μεταφοράς γρήγορα.
ο φωτοσφαιρα αποτελείται από μια ζώνη στην οποία τα στρώματα του ήλιου αλλάζουν από το να είναι εντελώς αδιαφανές, εμποδίζοντας έτσι την ακτινοβολία, σε διαφανή. Αυτό σημαίνει ότι το φως καθώς και η θερμότητα μπορούν να περάσουν απρόσκοπτα. Η φωτοσφαίρα είναι επομένως το στρώμα του ήλιου από το οποίο εκπέμπεται φως ορατό στο ανθρώπινο μάτι. Αυτό το στρώμα έχει πάχος μόλις 500 χιλιόμετρα, που σημαίνει ότι αν ολόκληρος ο ήλιος παρομοιαστεί με κρεμμύδι, η φωτοσφαιρία αντιπροσωπεύει το δέρμα του κρεμμυδιού. Η θερμοκρασία στο κάτω μέρος αυτής της περιοχής είναι πιο ζεστή από την επιφάνεια του ήλιου, αν και όχι δραματικά - περίπου 7.500 K, διαφορά μικρότερη από 2.000 K.
Ποια είναι τα στρώματα του ήλιου;
Όπως σημειώνεται, ο πυρήνας του ήλιου, η ακτινοβολούμενη ζώνη, η ζώνη μεταφοράς και η φωτοσφαιρία θεωρούνται περιοχές, αλλά κάθε μία μπορεί επίσης να ταξινομηθεί ως ένα από τα στρώματα του ήλιου, εκ των οποίων υπάρχουν έξι σε αριθμό. Εξωτερικά της φωτοσφαιρικής είναι η ατμόσφαιρα του ήλιου, η οποία περιλαμβάνει δύο στρώματα: τη χρωμόσφαιρα και την κορώνα.
ο χρωμόσφαιρα εκτείνεται περίπου 2.000 έως 10.000 χιλιόμετρα πάνω από την επιφάνεια του ήλιου (δηλαδή, το πιο απομακρυσμένο τμήμα της φωτοσφαίρας), ανάλογα με την πηγή που συμβουλεύεστε. Περιέργως, η θερμοκρασία μειώνεται κάπως προβλέψιμα με αυξανόμενη απόσταση από το Το photosphere στην αρχή, αλλά στη συνέχεια αρχίζει να ανατέλλει ξανά, πιθανώς λόγω των επιδράσεων του ήλιου μαγνητικό πεδίο.
ο στέμμα (Λατινικά για "στέμμα") εκτείνεται πάνω από τη χρωμόσφαιρα σε απόσταση αρκετών φορές της ακτίνας του ήλιου και φτάνει σε θερμοκρασίες τόσο υψηλές όσο 2.000.000 Κ, παρόμοιες με το εσωτερικό της ζώνης μεταφοράς. Αυτό το ηλιακό στρώμα είναι πολύ αδύναμο, περιέχει μόνο περίπου 10 άτομα ανά cm3, και διασταυρώνεται σε μεγάλο βαθμό από γραμμές μαγνητικού πεδίου. Τα "streamers" και τα αέρια του αερίου σχηματίζονται κατά μήκος αυτών των γραμμών μαγνητικού πεδίου και διοχετεύονται προς τα έξω από τον ηλιακό άνεμο, δίνοντας στον ήλιο τη χαρακτηριστική του εμφάνιση έχοντας έλικες φωτός όταν είναι το κύριο μέρος του ήλιου συγκαλυμμένο.
Ποια είναι τα εξωτερικά μέρη του ήλιου;
Όπως σημειώθηκε, τα πιο απομακρυσμένα μέρη του ήλιου είναι η φωτοσφαίρια, η οποία είναι μέρος του ήλιου, και η χρωμόσφαιρα και η κορώνα, που αποτελούν μέρος της ατμόσφαιρας του ήλιου. Έτσι, ο ήλιος μπορεί να απεικονίζεται ότι έχει τρία εσωτερικά μέρη (τον πυρήνα, τη ζώνη ακτινοβολίας και τη ζώνη μεταφοράς) και τρία εξωτερικά μέρη (η φωτοσφαιρία, η χρωμόσφαιρα και η κορώνα).
Ορισμένα ενδιαφέροντα γεγονότα ξετυλίγονται ή ακριβώς πάνω από την επιφάνεια του ήλιου. Ένα από αυτά είναι οι ηλιακές κηλίδες, οι οποίες σχηματίζονται στη φωτοσφαίρια σε σχετικά δροσερές περιοχές (4.000 Κ). Ένα άλλο είναι οι ηλιακές εκλάμψεις, οι οποίες είναι εκρηκτικά γεγονότα στην επιφάνεια που χαρακτηρίζονται από έντονη φωτεινότητα των περιοχών της ηλιακής ατμόσφαιρας με τη μορφή ακτίνων Χ, υπεριώδους και ορατού φωτός. Αυτά ξεδιπλώνονται σε περιόδους που διαρκούν για λίγα λεπτά, και στη συνέχεια ξεθωριάζουν σε ένα κάπως μεγαλύτερο χρονικό διάστημα μιας ώρας ή περίπου.