Net jei nesate ypatingai susidomėjęs astronomija, tačiau, be abejo, susimąstėte, kas vyksta tas masyvus ryškus rutulys danguje, kuris yra ir pavojingai karštas, ir tiesiogine to žodžio prasme gyvybę teikiantis laikas. Jūs tikriausiai žinote, kad saulė yra žvaigždė, panašiai kaip nesuskaičiuojami šviesos taškai, kurie naktį, užėjus tamstai, užima saulės vietą virš galvos, tik arčiau. Jūs galite žinoti, kad jis turi savo kuro atsargas ir kad šis tiekimas, nors ir nėra begalinis, yra toks didelis, kad jo negalima apskaičiuoti. Jūs tikriausiai suprantate, kad nebūtų puiki mintis priartėti prie saulės, net jei turėtumėte galimybę tai padaryti - bet kad būtų beveik tokia pat bloga mintis nuklysti kur kas toliau nei jūs jau esate, maždaug 93 mln. atstumas mylios.
Svarstydamas, galbūt jūs neatsižvelgėte į mintį, kad saulė nėra vienoda šviesos arba šilumos, bet vietoj to turi savo sluoksnius, kaip ir Žemė bei kitos septynios Saulės sistemos planetos padaryti. Kokie yra šie sluoksniai - ir kaip pasaulyje žmonių mokslininkai vis tiek gali žinoti apie juos iš tokio didelio atstumo?
Saulė ir Saulės sistema
Saulė yra Saulės sistemos centre (taigi ir pavadinimas!) Ir sudaro 99,8 proc. Saulės sistemos masės. Dėl gravitacijos poveikio Saulės sistemoje viskas - aštuonios planetos, penkios (kol kas) nykštukinės planetos, tų planetų ir nykštukinių planetų mėnuliai, asteroidai ir kiti smulkūs elementai, pavyzdžiui, kometos, sukasi aplink saulė. Merkurijaus planeta užtrunka šiek tiek mažiau nei 88 Žemės dienas, kad užbaigtų vieną kelionę aplink saulę, o Neptūnas trunka beveik 165 Žemės metus.
Saulė yra gana nenusakoma žvaigždė, kai žvaigždės eina, todėl pelnė „geltonosios nykštukės“ klasifikaciją. Su amžiumi apie 4,5 milijardo metų saulė yra maždaug 26 000 šviesmečių nuo jos gyvenamos galaktikos centro - Paukščių Tako „Galaxy“. Šviesos metai yra atstumas, kurį šviesa nueina per vienerius metus, maždaug 6 trilijonus mylių. Kad ir kokia didžiulė yra Saulės sistema, Neptūnas, tolimiausia planeta nuo saulės, esanti beveik 2,8 milijardo mylių atstumu, yra vos 1/2000 šviesmečių nuo saulės.
Be to, kad saulė veikia kaip gigantiška krosnis, ji taip pat turi stiprią vidinę elektros srovę. Elektros srovės generuoja magnetinius laukus, o saulė turi didžiulį magnetinį lauką, kuris sklinda per jį Saulės sistema kaip saulės vėjas - elektra įkraunamos dujos, kurios kiekviename teka į išorę nuo saulės kryptis.
Ar Saulė yra žvaigždė?
Saulė, kaip pažymėta, yra geltona nykštukė, tačiau ji formaliau priskiriama G2 spektrinės klasės žvaigždei. Žvaigždės yra klasifikuojamos nuo karščiausių iki šauniausių kaip O, B, A, F, G, K arba M tipo žvaigždės. Karščiausio paviršiaus temperatūra yra nuo 30 000 iki 60 000 Kelvino (K), o saulės paviršiaus temperatūra yra palyginti švelni 5780 K. (Pavyzdžiui, Kelvino laipsniai yra tokio paties dydžio „Celsijaus laipsniai“, tačiau skalė prasideda 273 laipsniais žemiau. Tai yra, 0 K arba „absoliutus nulis“ yra lygus –273 C, 1 273 K lygus 1 000 C ir pan. Be to, laipsnio simbolis praleidžiamas iš Kelvino vienetų.) Saulės tankis, kuris nėra nei vientisas, a skystis, nei dujos ir geriausiai klasifikuojamas kaip plazma (t. y. elektriniu būdu įkraunamos dujos), yra maždaug 1,4 karto didesnis už vandens.
Kita svarbi saulės statistika: saulės masė yra 1,989 × 1030 kg ir maždaug 6,96 × 10 spinduliu8 m. (Kadangi šviesos greitis yra 3 × 108 m / s, šviesa iš vienos saulės pusės užtruks šiek tiek daugiau nei dvi sekundes, kol praeis per vidurį kita pusė.) Jei saulė būtų tokia aukšta, kaip, pavyzdžiui, tipinės durys, Žemė būtų maždaug tokia pat aukšta kaip ant JAV stovinčio nikelio kraštas. Vis dėlto žvaigždės, kurios yra 1000 kartų didesnės už saulės skersmenį, egzistuoja, kaip ir nykštukinės žvaigždės, kurių plotis yra mažesnis nei šimtoji.
Saulė taip pat išleidžia 3,85 × 1026 vatų galios, kurios kvadratiniam metrui Žemė pasiekia apie 1340 vatų. Tai reiškia 4 × 10 ryškumą33 ergs. Šie skaičiai tikriausiai nereiškia daug atskirai, tačiau, norint sužinoti, „tik“ 9 rodiklis reiškia milijardus, o 12 rodiklis reiškia trilijonus. Tai milžiniški skaičiai! Vis dėlto kai kurios žvaigždės yra net milijoną kartų šviesesnės nei saulė, o tai reiškia, kad jų galia yra milijoną kartų didesnė. Tuo pačiu metu kai kurios žvaigždės yra maždaug tūkstantį kartų mažiau šviečiančios.
Įdomu pažymėti, kad, nors bendroje schemoje saulė geriausiu atveju klasifikuojama kaip kukli žvaigždė, ji vis tiek yra masyvesnė nei 95 procentai žinomų žvaigždžių. Tai reiškia, kad dauguma žvaigždžių yra gerokai praėję savo gyvavimo laiką ir nuo to laiko gerokai sumažėjo jų gyvenimo pikas milijardais metų anksčiau, o dabar jie senatvėje tęsiasi santykinai anonimiškumas.
Kas yra keturi saulės regionai?
Saulę galima suskirstyti į keturias erdvines regionuose, susidedantis iš šerdies, radiacinės zonos, konvekcinės zonos ir fotosferos. Pastarasis sėdi žemiau dviejų papildomų sluoksniai, kuris bus nagrinėjamas kitame skyriuje. Saulės diagrama, susidedanti iš skerspjūvio, kaip rutulio, kuris buvo tiksliai perpjautas per pusę, vaizdas, tokiu būdu centrą, vaizduojantį šerdį, o paskui žiedus aplink jį iš vidaus į išorę, žyminčius radiacinę zoną, konvekcinę zoną ir fotosfera.
The šerdis saulės, kur viskas, ką stebi Žemėje, gali išmatuoti kaip šviesą ir šilumą. Šis regionas tęsiasi maždaug ketvirtadaliu kelio nuo saulės centro. Manoma, kad temperatūra pačiame saulės centre yra apie 15,5–15,7 mln. K, tai lygi maždaug 28 mln. Celsijaus laipsnių. Dėl to maždaug 5 780 K paviršiaus temperatūra atrodo teigiamai šalta. Šiluma šerdies viduje susidaro dėl nuolatinio branduolių sintezės reakcijų užtvankos, kurioje dvi molekulės vandenilis susijungia su pakankama jėga, kad priverstų juos susijungti į helį (kitaip tariant, vandenilio molekules lydusis saugiklis.)
The radiacinė zona saulės yra taip pavadintas, nes jis yra šiame sferiniame apvalkale - regione, prasidedančiame maždaug ketvirtadaliu kelio nuo saulės centro, kur baigiasi šerdis, ir tęsiasi į išorę maždaug tris ketvirtadalius kelio iki saulės paviršiaus, kur jis susitinka su konvekcine zona - kad energija, išsiskyrusi iš branduolio sintezės, eina į išorę visomis kryptimis, arba spinduliuoja. Keista, kad spinduliuojamajai energijai sklisti per spinduliavimo srities storį reikia labai daug laiko - iš tikrųjų kelis šimtus tūkstančių metų! Kad ir kaip mažai tikėtina, tai skamba Saulės laiku, tai visai nėra labai ilga, turint omenyje, kad saulė jau yra 4,5 milijardo metų amžiaus ir vis dar stipriai juda.
The konvekcinė zona užima didžiausią atokiausią ketvirtadalį saulės tūrio. Šios zonos pradžioje (tai yra viduje) temperatūra yra apie 2 000 000 K ir krinta. Dėl to į plazmą panaši medžiaga, formuojanti saulės vidų, patikėkite ar ne, yra per kieta ir nepermatomas, kad šiluma ir šviesa galėtų toliau judėti link Saulės paviršiaus radiacija. Vietoj to, ši energija perduodama konvekcijos būdu, o tai iš esmės yra fizinių terpių naudojimas energijai pernešti, užuot leidus jai važiuoti savarankiškai. (Burbulai, kylantys iš puodo su verdančiu vandeniu dugno į paviršių ir išskiriantys šilumą, kai jie pasirodo, yra konvekcijos pavyzdys.) priešingai nei ilgas laiko tarpas, per kurį energija praeina spinduliavimo zonoje, energija juda per konvekcinę zoną palyginti greitai.
The fotosfera susideda iš zonos, kurioje saulės sluoksniai keičiasi iš visiškai neskaidrių, taip blokuodami radiaciją, į skaidrius. Tai reiškia, kad šviesa ir šiluma gali netrukdomai praeiti. Taigi fotosfera yra saulės sluoksnis, iš kurio sklinda nepaisoma žmogaus akimi matoma šviesa. Šis sluoksnis yra tik 500 km storio, o tai reiškia, kad jei visa saulė prilyginama svogūnui, fotosfera atspindi svogūno odą. Šio regiono apačioje temperatūra yra aukštesnė nei saulės paviršiuje, nors ir ne dramatiškai - apie 7500 K, skirtumas yra mažesnis nei 2 000 K.
Kokie yra saulės sluoksniai?
Kaip pažymėta, saulės šerdis, spinduliavimo zona, konvekcinė zona ir fotosfera laikomi regionais, tačiau kiekvieną iš jų taip pat galima priskirti vienam iš saulės sluoksnių, kurių yra šeši. Fotosferos išorėje yra saulės atmosfera, apimanti du sluoksnius: chromosferą ir vainiką.
The chromosfera tęsiasi apie 2 000–10 000 km virš saulės paviršiaus (tai yra tolimiausios fotosferos dalies), priklausomai nuo to, kokį šaltinį jūs konsultuojate. Kaip bebūtų įdomu, temperatūra kiek nuspėjamai krinta didėjant atstumui nuo fotosfera iš pradžių, bet vėliau vėl ima kilti, galbūt dėl saulės poveikio magnetinis laukas.
The vainikėlis (Lot. "Karūna") tęsiasi virš chromosferos iki kelis kartus didesnio saulės spindulio atstumo ir pasiekia net 2 000 000 K temperatūrą, panašią į konvekcinės zonos vidų. Šis saulės sluoksnis yra labai menkas, jame yra tik apie 10 atomų cm3, ir jį smarkiai kerta magnetinio lauko linijos. Išilgai šių magnetinio lauko linijų susidaro „srovės“ ir dujų srautai, kuriuos saulės vėjas pučia į išorę, suteikiant saulei būdingą šviesos ūselių išvaizdą, kai yra pagrindinė saulės dalis užgožtas.
Kokios yra išorinės saulės dalys?
Kaip pažymėta, tolimiausios saulės dalys yra fotosfera, kuri yra tikrosios saulės dalis, ir chromosfera bei vainikas, kurie yra saulės atmosferos dalis. Taigi saulė gali būti vaizduojama kaip turinti tris vidines dalis (šerdį, spinduliavimo zoną ir konvekcinę zoną) ir tris išorines dalis (fotosferą, chromosferą ir vainiką).
Nemažai įdomių įvykių vyksta tiesiai ant saulės paviršiaus arba virš jo. Vienas tokių yra saulės dėmės, susidarančios fotosferoje gana vėsiose (4000 K) vietose. Kitas yra saulės raketos, kurios yra sprogstamieji įvykiai ant paviršiaus, pasižymintys labai intensyviu saulės atmosferos regionų pašviesėjimu rentgeno, ultravioletinės ir matomos šviesos pavidalu. Jie atsiskleidžia per kelias minutes trunkančius laikotarpius, o po to išnyksta per šiek tiek ilgesnį valandos laiką.