Aj keď sa zatiaľ nijako zvlášť nezaujímate o astronómiu, nepochybne by vás zaujímalo, o čo ide tá obrovská jasná guľa na oblohe, ktorá je nebezpečne horúca a doslova životodarná zároveň čas. Pravdepodobne viete, že slnko je hviezda, podobne ako nespočetné svetelné body, ktoré v noci, keď nastáva tma, zaberajú slnečné miesto nad hlavou, iba bližšie. Možno viete, že má vlastnú dodávku paliva a že táto zásoba, aj keď nie je nekonečná, je taká veľká, že je nevyčísliteľná. Pravdepodobne si uvedomujete, že by nebol skvelý nápad dostať sa oveľa bližšie k slnku, aj keby ste na to boli schopní - ale že by bol takmer rovnako zlý nápad zablúdiť od neho oveľa ďalej, ako už ste, vzdialenosť asi 93 miliónov míľ.
Pri uvažovaní ste však možno neuvažovali nad myšlienkou, že slnko nie je rovnomerná guľa svetla a teplo, ale namiesto toho má samostatné vrstvy, rovnako ako Zem a ďalších sedem planét slnečnej sústavy robiť. Čo sú to tieto vrstvy - a ako vôbec na svete sú vedci o nich vôbec schopní vedieť z takej veľkej vzdialenosti?
Slnko a slnečná sústava
Slnko leží v strede slnečnej sústavy (odtiaľ názov!) A predstavuje 99,8 percenta hmotnosti slnečnej sústavy. Vďaka účinkom gravitácie bolo všetko v slnečnej sústave - osem planét, päť (zatiaľ) trpasličích planét, mesiace týchto planét a trpasličích planét, asteroidy a ďalšie vedľajšie prvky, ako napríklad kométy - sa točia okolo slnko. Planéte Merkúr trvá absolvovanie jednej cesty okolo slnka o niečo menej ako 88 pozemských dní, zatiaľ čo Neptúnovi trvá takmer 165 pozemských rokov.
Slnko je ako hviezdy celkom neopísateľná hviezda a získala klasifikáciu „žltý trpaslík“. S vekom asi 4,5 miliardy rokov, slnko leží asi 26 000 svetelných rokov od stredu galaxie, ktorú obýva, Mliečnej dráhy Galaxy. Pre porovnanie, svetelný rok je vzdialenosť, ktorú svetlo prejde za jeden rok, asi 6 biliónov míľ. Akokoľvek veľká je samotná slnečná sústava, Neptún, najvzdialenejšia planéta od Slnka vo vzdialenosti takmer 2,8 miliárd míľ, je vzdialený sotva 1/2000 svetelného roka od Slnka.
Slnko okrem toho, že funguje ako gigantická pec, má aj silný vnútorný elektrický prúd. Elektrické prúdy vytvárajú magnetické polia a slnko má obrovské magnetické pole, ktoré sa šíri ďalej slnečná sústava ako slnečný vietor - elektricky nabitý plyn, ktorý v každom letí von zo slnka smer.
Je Slnko hviezda?
Slnko je, ako už bolo uvedené, žltým trpaslíkom, ale formálnejšie sa klasifikuje ako hviezda spektrálnej triedy G2. Hviezdy sú klasifikované v poradí od najhorúcejších po najchladnejšie ako hviezdy typu O, B, A, F, G, K alebo M. Najteplejšie majú povrchovú teplotu asi 30 000 až 60 000 Kelvinov (K), zatiaľ čo povrchová teplota slnka je pomerne vlažných 5 780 K. (Pre informáciu, Kelvinove stupne majú rovnakú „veľkosť“ ako Celzia, ale mierka začína o 273 stupňov nižšie.) To znamená, že 0 K alebo „absolútna nula“ sa rovná –273 C, 1 273 K sa rovná 1 000 C a tak ďalej. Z Kelvinových jednotiek je tiež vynechaný symbol stupňa.) Hustota slnka, ktorá nie je ani pevnou látkou, a kvapalina ani plyn a najlepšie sa klasifikuje ako plazma (tj. elektricky nabitý plyn), je asi 1,4-násobne vyššia ako plazma voda.
Ďalšie dôležité slnečné štatistiky: Slnko má hmotnosť 1 989 × 1030 kg a polomer asi 6,96 × 108 m. (Pretože rýchlosť svetla je 3 × 108 m / s, svetlo z jednej strany slnka by trvalo niečo cez dve sekundy, kým by prešlo celú strednú cestu k druhá strana.) Keby bolo slnko také vysoké ako napríklad typické dvere, Zem by bola vysoká asi ako americký nikel stojaci na hrana. Napriek tomu existujú hviezdy s 1 000-násobkom priemeru slnka, rovnako ako trpasličie hviezdy so šírkou menej ako stotiny.
Slnko tiež vydáva 3,85 × 1026 wattov energie, z toho asi 1340 wattov na meter štvorcový na Zem. To znamená svietivosť 4 × 1033 ergs. Tieto čísla pravdepodobne neznamenajú veľa izolovane, ale pre porovnanie, exponent „iba“ 9 znamená miliardy, zatiaľ čo exponent 12 znamená bilióny. To sú obrovské čísla! Niektoré hviezdy sú dokonca miliónkrát žiarivejšie ako slnko, čo znamená, že ich výkon je miliónkrát vyšší. Niektoré hviezdy sú zároveň tisíckrát menej svietivé.
Je zaujímavé poznamenať, že aj keď je slnko v rámci celej schémy klasifikované ako prinajlepšom skromná hviezda, stále je hmotnejšie ako 95 percent známych hviezd. Z toho vyplýva, že väčšina hviezd je už dávno za hranicou svojich najlepších rokov a odvtedy sa výrazne zmenšila ich životnosť vrcholí o miliardy rokov skôr a teraz pokračujú v starobe relatívne anonymita.
Čo sú štyri oblasti slnka?
Slnko možno rozdeliť na štyri priestorové regiónoch, pozostávajúci z jadra, radiačnej zóny, konvekčnej zóny a fotosféry. Posledný menovaný sedí pod dvoma ďalšími vrstiev, ktorej sa budeme venovať v ďalšej časti. Slnečná schéma pozostávajúca z prierezu, ako je pohľad na vnútornú stranu gule, ktorá bola rozrezaná presne na polovicu, by teda obsahovala kruh v stred predstavujúci jadro a potom okolo neho krúžky zvnútra smerom von, ktoré označujú radiačnú zónu, konvektívnu zónu a fotosféra.
The jadro slnka je miesto, kde všetko, čo pozorovatelia na Zemi môžu merať ako svetlo a teplo, pochádza. Táto oblasť siaha smerom von asi do štvrtiny cesty od stredu slnka. Teplota v samom strede slnka sa odhaduje na asi 15,5 milióna K až 15,7 milióna K, čo sa rovná asi 28 miliónom stupňov Fahrenheita. Vďaka tomu sa povrchová teplota asi 5 780 K javí ako pozitívne chladná. Teplo vo vnútri jadra je generované neustálym prívalom reakcií jadrovej fúzie, v ktorých sú dve molekuly vodík sa spojí s dostatočnou silou, ktorá spôsobí ich spojenie do hélia (inými slovami, molekuly vodíka poistka.)
The radiačná zóna slnka je tak pomenovaný, pretože je v tejto sférickej škrupine - oblasti začínajúcej zhruba štvrtinou cesty od stredu slnka, kde končí jadro, a rozprestierajúcej sa okolo trištvrte cesty na povrch slnka, kde sa stretáva s konvekčnou zónou - že energia uvoľnená z fúzie vo vnútri jadra putuje von všetkými smermi, alebo vyžaruje. Prekvapivo trvá veľmi dlho, kým vyžarujúca energia prejde cez hrúbku radiačnej oblasti - v skutočnosti niekoľko stotisíc rokov! Akokoľvek nepravdepodobne to znie, v slnečnom čase to nie je príliš dlhé obdobie, pretože slnko je staré už 4,5 miliardy rokov a stále silnie.
The konvekčná zóna zaberá väčšinu najvzdialenejšej štvrtiny objemu slnka. Na začiatku tejto zóny (tj. Vo vnútri) je teplota asi 2 000 000 K a klesá. Výsledkom je, že plazmový materiál tvoriaci slnečné vnútro je, verte tomu alebo nie, príliš chladný a nepriehľadné, aby umožňovalo teplu a svetlu pokračovať v ceste smerom k slnečnému povrchu v podobe žiarenie. Namiesto toho sa táto energia prenáša konvekciou, čo je v podstate použitie fyzických médií na prepravu energie namiesto toho, aby sa mohla jazdiť sólo. (Bubliny stúpajúce zo dna hrnca s vriacou vodou na povrch a uvoľňujúce teplo, keď praskajú, predstavujú príklad konvekcie.) V na rozdiel od dlhého časového obdobia potrebného na navigáciu energie v radiačnej zóne, energia sa pohybuje konvekčnou zónou porovnateľne rýchlo.
The fotosféra pozostáva zo zóny, v ktorej sa slnečné vrstvy menia z úplne nepriehľadných, čím blokujú žiarenie, na priehľadné. To znamená, že svetlo aj teplo môžu nerušene prechádzať. Fotosféra teda predstavuje vrstvu slnka, z ktorej sa vyžaruje svetlo viditeľné ľudským okom. Táto vrstva je hrubá iba 500 km, čo znamená, že ak je celé slnko prirovnané k cibuli, fotosféra predstavuje pokožku cibule. Teplota na dne tejto oblasti je teplejšia ako na povrchu slnka, aj keď nie dramaticky - okolo 7 500 K, čo je rozdiel menší ako 2 000 K.
Čo sú to vrstvy slnka?
Ako bolo uvedené, slnečné jadro, radiačná zóna, konvekčná zóna a fotosféra sa považujú za oblasti, ale každú z nich možno tiež klasifikovať ako jednu z vrstiev slnka, ktorých je šesť. Externe k fotosfére je slnečná atmosféra, ktorá obsahuje dve vrstvy: chromosféru a korónu.
The chromosféra sa rozprestiera asi 2 000 až 10 000 km nad slnečným povrchom (teda najvzdialenejšou časťou fotosféry), v závislosti od toho, aký zdroj konzultujete. Kupodivu teplota trochu predvídateľne klesá s rastúcou vzdialenosťou od Spočiatku fotosféra, ale potom začne opäť stúpať, pravdepodobne v dôsledku slnečných účinkov magnetické pole.
The koróna (Latinsky „koruna“) sa rozprestiera nad chromosférou do vzdialenosti niekoľkonásobku polomeru slnka a dosahuje teploty až 2 000 000 K, podobne ako vo vnútri konvekčnej zóny. Táto slnečná vrstva je veľmi jemná a obsahuje iba asi 10 atómov na cm3, a je silno križovaný magnetickými siločiarami. Pozdĺž týchto siločiar magnetického poľa sa tvoria „lúče“ a oblaky plynu, ktoré sú fúkané slnečným vetrom smerom von, čo dáva slnku charakteristický vzhľad mať úponky svetla, keď je hlavná časť slnka zastretý.
Čo sú vonkajšie časti Slnka?
Ako bolo uvedené, najvzdialenejšími časťami slnka sú fotosféra, ktorá je súčasťou vlastného slnka, a chromosféra a koróna, ktoré sú súčasťou slnečnej atmosféry. Slnko teda môže byť zobrazené tak, že má tri vnútorné časti (jadro, radiačná zóna a konvekčná zóna) a tri vonkajšie časti (fotosféra, chromosféra a koróna).
Na povrchu slnka alebo tesne nad ním sa odohráva množstvo zaujímavých udalostí. Jedným z nich sú slnečné škvrny, ktoré sa tvoria vo fotosfére v relatívne chladných (4 000 K) oblastiach. Ďalším sú slnečné erupcie, čo sú výbušné udalosti na povrchu poznačené veľmi intenzívnym zjasňovaním oblastí slnečnej atmosféry vo forme röntgenových lúčov, ultrafialového a viditeľného svetla. Rozvíjajú sa v priebehu periód trvajúcich niekoľko minút a potom sa strácajú v o niečo dlhšom časovom rámci hodiny alebo približne.