Päikese välimine ja sisemine osa

Isegi kui teil pole veel astronoomia vastu erilist huvi, olete kahtlemata mõelnud, mis seal toimub see massiivne ere pall taevas, mis on ühtaegu nii ohtlikult kuum kui ka sõna otseses mõttes eluandev aeg. Tõenäoliselt teate, et päike on täht, sarnaselt lugematute valguspunktidega, mis pimeduse saabudes võtavad öösel päikese koha pea kohal, ainult lähemale. Võib-olla teate, et sellel on oma kütusevaru ja et see varu pole lõpmatu, kuid nii suur, et seda ei saa arvutada. Tõenäoliselt mõistate, et poleks suurepärane idee saada päikesele palju lähemale, isegi kui teil oleks selleks võimalus - kuid et oleks peaaegu sama halb mõte sellest palju kaugemale eksida kui praegu, umbes 93 miljoni kaugusel miili.

Mõtiskledes ei pruugi te siiski mõelda ideele, et päike ei ole ühtlane valgus ja soojust, kuid selle asemel on omaette kihid, täpselt nagu Maa ja ülejäänud seitse planeeti Päikesesüsteemis tegema. Mis need kihid on - ja kuidas suudavad inimteadlased maailmas nende kohta üldse teada nii kaugelt?

Päike asub päikesesüsteemi keskmes (sellest ka nimi!) Ja moodustab 99,8 protsenti päikesesüsteemi massist. Raskusjõu mõjude tõttu on päikesesüsteemis kõik - kaheksa planeeti, viis (praegu) kääbusplaneeti, nende planeetide ja kääbusplaneetide kuud, asteroidid ja muud väiksemad elemendid nagu komeedid - tiirlevad ümber päike. Planeeril Merkuuril kulub ühe reisi ümber päikese veidi alla 88 Maa päeva, Neptuunil aga peaaegu 165 Maa aastat.

Päike on tähtede ajal üsna kirjeldamatu täht, mis teenib kategooria "kollane kääbus". Vanusega umbes 4,5 miljardit aastat istub päike umbes 26 000 valgusaasta kaugusel asustatud galaktika keskmest, Linnuteest Galaxy. Valgusaasta on kaugus, mis valgus läbib ühe aasta jooksul, umbes 6 triljonit miili. Nii suur kui Päikesesüsteem ise on, on Neptuun, mis on päikesest kõige kaugem planeet ligi 2,8 miljardi miili kaugusel, päikesest vaevalt 1/2000 valgusaasta kaugusel.

Päikesel on lisaks hiiglasliku ahjuna toimimisele ka tugev sisemine elektrivool. Elektrivoolud tekitavad magnetvälju ja päikesel on tohutu magnetväli, mis levib läbi selle päikesesüsteem päikesetuulena - elektriliselt laetud gaas, mis lendab igaühes päikesest väljapoole suund.

Päike on, nagu märgitud, kollane kääbus, kuid ametlikult on see klassifitseeritud G2 spektriklassi tähte. Tähed liigitatakse O, B, A, F, G, K või M tüüpi tähtedeks järjest kõige kuumematest jahedamateni. Kuumimate pindade temperatuur on umbes 30 000 kuni 60 000 kelvinit (K), samas kui päikese pinnatemperatuur on suhteliselt leebe 5780 K. (Võrdluseks võib öelda, et Kelvini kraadid on sama suurused kui Celsiuse kraadid, kuid skaala algab 273 kraadi madalamal. See tähendab, et 0 K või "absoluutne null" võrdub –273 C, 1273 K on võrdne 1000 C ja nii edasi. Samuti jäetakse Kelvini ühikutest välja kraadisümbol.) Päikese tihedus, mis pole kumbki tahke, a vedelik ega gaas ning on kõige paremini klassifitseeritav plasmana (s.t. elektriliselt laetud gaas), on umbes 1,4 korda suurem kui vesi.

Muu oluline päikesestatistika: päikese mass on 1,989 × 10³⁰ kg ja raadius umbes 6,96 × 10⁸ m. (Kuna valguse kiirus on 3 × 10⁸ m / s, päikese ühelt küljelt tuleval valgusel kuluks kogu keskelt keskpunkti läbimiseks veidi üle kahe sekundi teine ​​pool.) Kui päike oleks sama kõrge kui näiteks tüüpiline uks, oleks Maa umbes sama kõrge kui USA nikkel serv. Ometi on olemas tähti, mille päikese läbimõõt on 1000 korda suurem, nagu ka vähem kui sajandiku laiuseid kääbustähti.

Päike paneb välja ka 3,85 × 10²⁶ vatti võimsust, millest Maale jõuab umbes 1340 vatti ruutmeetri kohta. See tähendab heledust 4 × 10³³ ergs. Need arvud ei tähenda ilmselt palju eraldi, kuid võrdluseks tähendab eksponent "ainult" 9 miljardeid, samas kui eksponent 12 tähendab triljoneid. Need on tohutud arvud! Kuid mõned tähed on koguni miljon korda heledamad kui päike, mis tähendab, et nende väljundvõimsus on miljon korda suurem. Samal ajal on mõned tähed umbes tuhat korda vähem helendavad.

Huvitav on märkida, et kuigi päike liigitatakse üldises skeemis parimal juhul tagasihoidlikuks täheks, on see siiski massilisem kui 95 protsenti teadaolevatest tähtedest. Selle tagajärg on see, et enamik tähti on tublisti üle oma peamise aja ja on pärast seda märkimisväärselt kahanenud nende elu on tipptasemel miljardeid aastaid varem ja nad jätkavad vanemas eas suhtelisena anonüümsus.

Päikese võib jagada neljaks ruumiliseks piirkondades, mis koosneb südamikust, kiirgusvööndist, konvektiivtsoonist ja fotosfäärist. Viimane istub alla kahe täiendava kihid, mida uuritakse järgmises osas. Ristlõikest koosnev päikeseskeem, nagu vaade täpselt pooleks lõigatud palli siseküljele, hõlmaks seega ringi südamikku tähistav keskpunkt ja seejärel järjestikused rõngad selle ümber seestpoolt välja, tähistades kiirgusvööndit, konvektiivset tsooni ja fotosfäär.

The tuum päikesest on koht, kust kõik, mida Maa vaatlejad valguse ja kuumusena mõõta saavad, on pärit. See piirkond ulatub päikese keskmest väljapoole umbes veerandini. Hinnanguliselt on päikese keskmes temperatuur umbes 15,5–15,7 miljonit K, mis võrdub umbes 28 miljoni Fahrenheiti kraadiga. See muudab umbes 5780 K pinna temperatuuri positiivselt jahedaks. Soojust tuuma sees tekitab tuumasünteesireaktsioonide pidev tulv, milles kaks molekuli vesinik ühendub piisava jõuga, mis põhjustab nende liitumise heeliumiks (teisisõnu vesiniku molekulideks) kaitsme.)

The kiirgusvöönd päikest nimetatakse nii, sest see asub selles kerakujulises kestas - piirkonnas, mis algab umbes neljandiku kaugusel päikese keskmest, kus südamik lõpeb, ja ulatub väljapoole umbes kolmveerand teest päikese pinnani, kus see kohtub konvektiivse tsooniga - et tuuma sees olevast sulandumisest vabanev energia liigub väljapoole igas suunas või kiirgab. Üllataval kombel kulub energia kiirgamiseks üle kiirguspiirkonna paksuse väga kaua aega - tegelikult mitusada tuhat aastat! Nii ebatõenäoline, kui see ilmselt kõlab, pole päikese ajal see üldse eriti pikk, arvestades, et päike on juba 4,5 miljardit aastat vana ja läheb endiselt tugevaks.

The konvektiivne tsoon võtab suurema osa kõige neljandikust päikese mahust. Selle tsooni alguses (see tähendab seestpoolt) on temperatuur umbes 2 000 000 K ja langeb. Selle tulemusena on päikese sisemust moodustav plasmasarnane materjal, uskuge või mitte, aga liiga lahe ja läbipaistmatu, et soojus ja valgus saaksid edasi liikuda päikesepinna suunas kiirgus. Selle asemel edastatakse see energia konvektsiooni kaudu, mis on sisuliselt füüsilise keskkonna kasutamine energia edastamiseks selle asemel, et võimaldada tal sõita üksinda. (Mullid, mis kerkivad keeva veega poti põhjast pinnale ja vabastavad kuumuse eraldumisel, on konvektsiooni näide.) vastupidiselt pika ajale, mis kulub energia kiirguse tsoonis liikumiseks, liigub energia konvektsioonitsoonis suhteliselt kiiresti.

The fotosfäär koosneb tsoonist, kus päikesekihid muutuvad täielikult läbipaistmatuteks, blokeerides seega kiirgust, läbipaistvaks. See tähendab, et nii valgus kui ka soojus võivad takistamatult läbi minna. Fotosfäär on seega päikesekiht, millest paiskub inimese silmale nähtav valgus. Selle kihi paksus on vaid 500 km, mis tähendab, et kui kogu päikest võrrelda sibulaga, esindab fotosfäär sibula nahka. Selle piirkonna põhjas on temperatuur kuumem kui päikesepinnal, ehkki mitte nii dramaatiliselt - umbes 7500 K, erinevus on väiksem kui 2000 K.

Nagu märgitud, peetakse päikese tuuma, kiirgusvööndit, konvektiivset tsooni ja fotosfääri regioonideks, kuid kumbagi neist võib klassifitseerida ka ühe päikesekihina, mida on kuus. Fotosfäärist väljaspool on päikese atmosfäär, mis hõlmab kahte kihti: kromosfääri ja koroonat.

The kromosfäär ulatub päikesepinnast (see tähendab fotosfääri äärepoolseimast osast) kõrgemale umbes 2000–10 000 km, sõltuvalt sellest, millist allikat te kasutate. Kummalisel kombel langeb temperatuur mõnevõrra prognoositavalt, kui kaugus temperatuurist suureneb algul fotosfäär, kuid hakkab siis taas tõusma, tõenäoliselt päikese mõjul magnetväli.

The pärg (Ladina keeles "kroon") ulatub kromosfääri kohal päikese raadiusest mitu korda kaugemale ja jõuab temperatuurini kuni 2 000 000 K, mis sarnaneb konvektsioonivööndi sisemusega. See päikesekiht on väga nõrk, sisaldades ainult umbes 10 aatomit cm kohta³ja seda läbivad tugevalt magnetvälja jooned. "Magistraalid" ja gaasipulgad moodustuvad piki neid magnetvälja jooni ja neid puhub päikesetuul väljapoole, annab päikesele selle iseloomuliku välimuse, et tal on päikese põhiosas valgusvihud varjatud.

Nagu märgitud, on päikese äärepoolseimad osad fotosfäär, mis on osa päikest, ning kromosfäär ja kroon, mis on osa päikese atmosfäärist. Seega võib päikest kujutada kui kolme sisemist osa (südamik, kiirgusvöönd ja konvektiivne tsoon) ja kolme välimist osa (fotosfäär, kromosfäär ja koroona).

Päikese pinnal või vahetult selle kohal toimub mitmeid huvitavaid sündmusi. Üks neist on päikeselaigud, mis tekivad fotosfääris suhteliselt jahedates (4000 K) piirkondades. Teine on päikesepõletused, mis on plahvatusohtlikud sündmused pinnal, mida tähistab Päikese atmosfääri piirkondade väga intensiivne heledus röntgenkiirte, ultraviolett- ja nähtava valguse kujul. Need avanevad mõne minuti pikkuste perioodide jooksul ja seejärel kaovad mõnevõrra pikema tunni jooksul või kauem.