Zunanji in notranji deli sonca

Tudi če vas astronomija ne zanima kaj posebnega - še vedno - ste se nedvomno vprašali, kaj se dogaja tista ogromna svetla krogla na nebu, ki je hkrati nevarno vroča in dobesedno daje življenje čas. Verjetno veste, da je sonce zvezda, podobno kot nešteto svetlobnih točk, ki ponoči, ko se začne tema, zavzamejo sonce nad glavo. Morda veste, da ima lastno zalogo goriva in da je ta zaloga, čeprav ni neskončna, tako velika, da je ni mogoče izračunati. Verjetno se zavedate, da ne bi bilo dobro, če bi se cel dan približali soncu, tudi če bi to imeli možnost - ampak da bi bila skoraj tako slaba ideja, da bi se oddaljili od nje veliko dlje, kot ste že, razdalja približno 93 milijonov milje.

Pri premišljevanju pa morda niste upoštevali ideje, da sonce ni enotno kroglo svetlobe in toplota, temveč ima plasti same po sebi, tako kot Zemlja in ostalih sedem planetov v sončnem sistemu naredi. Kaj so te plasti - in kako sploh na svetu človeški znanstveniki sploh lahko vedo zanje s tako velike razdalje?

Sonce leži v središču sončnega sistema (od tod tudi ime!) In predstavlja 99,8 odstotka mase sončnega sistema. Zaradi vplivov gravitacije je vse v sončnem sistemu - osem planetov, pet (za zdaj) pritlikavih planetov, lune teh planetov in pritlikavih planetov, asteroidi in drugi manjši elementi, kot so kometi - se vrtijo okoli sonce. Planet Merkur potrebuje nekaj manj kot 88 zemeljskih dni, da opravi eno potovanje okoli sonca, medtem ko Neptun traja skoraj 165 zemeljskih let.

Sonce je dokaj neopazna zvezda, ko zvezde gredo, s čimer se uvrsti med "rumene pritlikavke". S starostjo približno 4,5 milijarde let sonce leži približno 26.000 svetlobnih let od središča galaksije, ki jo naseljuje, Rimske ceste Galaxy. Za referenco je svetlobno leto razdalja, ki jo svetloba prevozi v enem letu, približno 6 bilijonov milj. Tako velik kot je sončni sistem, je Neptun, najbolj oddaljen planet od sonca na razdalji skoraj 2,8 milijarde milj, od sonca oddaljen komaj 1/2000 svetlobnega leta.

Sonce poleg tega, da deluje kot velikanska peč, ima tudi močan notranji električni tok. Električni tokovi ustvarjajo magnetna polja, sonce pa ima ogromno magnetno polje, ki se širi skozi sončni sistem kot sončni veter - električno napolnjen plin, ki v vsakem leti od sonca smer.

Sonce je, kot smo že omenili, rumeni pritlikavec, vendar je bolj formalno uvrščeno med zvezde spektralnega razreda G2. Zvezde so razvrščene po vrstah od najbolj vročih do najbolj hladnih kot zvezde tipa O, B, A, F, G, K ali M. Najbolj vroče imajo površinsko temperaturo približno 30.000 do 60.000 Kelvinov (K), medtem ko je sončna površinska temperatura razmeroma mlačna 5.780 K. (Za referenco so stopinje Kelvina enake "velikosti" kot stopinje Celzija, lestvica pa se začne za 273 stopinj nižje. To pomeni, da je 0 K ali "absolutna ničla" enaka -273 C, 1.273 K enaka 1.000 C itd. Simbol stopnje je izpuščen tudi v Kelvinovih enotah.) Gostota sonca, ki ni niti trdna snov, a tekočina niti plin in je najbolje razvrščena kot plazma (tj. električno napolnjen plin), je približno 1,4-krat večja od vode.

Druge pomembne sončne statistike: masa sonca je 1,989 × 10³⁰ kg in polmer približno 6,96 × 10⁸ m. (Ker je svetlobna hitrost 3 × 10⁸ m / s, bi svetloba z ene strani sonca trajala malo več kot dve sekundi, da bi šla skozi sredino do druga stran.) Če bi bilo sonce tako visoko kot recimo tipična vrata, bi bila Zemlja približno visoka kot ameriški nikelj, na katerem stoji rob. Kljub temu obstajajo zvezde, ki imajo 1000-krat večji premer od sonca, kot tudi pritlikave zvezde, manjše od stotinke širše.

Sonce tudi ugasne 3,85 × 10²⁶ vatov moči, od katerih približno 1340 vatov na kvadratni meter doseže Zemljo. To pomeni svetilnost 4 × 10³³ ergi. Te številke verjetno ne pomenijo veliko ločeno, toda za referenco eksponent "samo" 9 pomeni milijarde, medtem ko eksponent 12 pomeni trilijone. To so ogromne številke! Kljub temu pa so nekatere zvezde kar milijonkrat bolj svetleče kot sonce, kar pomeni, da je njihova izhodna moč milijonkrat večja. Hkrati pa so nekatere zvezde tisoč ali nekajkrat manj svetleče.

Zanimivo je omeniti, da čeprav je sonce v celotni shemi v najboljšem primeru uvrščeno med skromne zvezde, je še vedno bolj masivno kot 95 odstotkov znanih zvezd. Posledica tega je, da je večina zvezd že daleč od svojih najboljših let in se je od takrat precej zmanjšala njihova življenjska doba je dosegla milijarde let prej in se zdaj v starosti nadaljuje relativno anonimnost.

Sonce lahko razdelimo na štiri prostorske regijah, ki ga sestavljajo jedro, sevalno območje, konvektivno območje in fotosfera. Slednji sedi pod dvema dodatnima plasti, ki bo raziskana v naslednjem poglavju. Sončni diagram, sestavljen iz preseka, kot je pogled na notranjost kroglice, ki je bila prerezana natančno na polovico, bi tako vključeval krog v središče, ki predstavlja jedro, nato pa zaporedoma obroči okoli njega od znotraj navzven, kar označuje sevalno območje, konvekcijsko območje in fotosfera.

The jedro sonca, od koder izvira vse, kar lahko opazovalci na Zemlji merijo kot svetlobo in toploto. Ta regija se razprostira na približno četrtini sončnega središča. Ocenjuje se, da je temperatura v središču sonca približno od 15,5 do 15,7 milijona K, kar je približno 28 milijonov stopinj Celzija. Zaradi tega se zdi površinska temperatura približno 5780 K pozitivno hladna. Toplota v jedru nastane s konstantnim nabojem jedrsko-fuzijskih reakcij, v katerih sta dve molekuli vodik združijo z zadostno silo, da se lahko združijo v helij (z drugimi besedami, molekule vodika varovalka.)

The sevalno območje sonca je tako poimenovano, ker je v tej sferični lupini - območju, ki se začne približno četrtino poti od središča sonca, kjer se jedro konča, in se razteza navzven tri četrtine poti do sončne površine, kjer se sreča s konvektivnim območjem - da energija, ki se sprosti iz fuzije znotraj jedra, potuje navzven v vse smeri, ali izžareva. Presenetljivo je, da sevanje energije skozi debelino sevalnega območja traja zelo dolgo - pravzaprav nekaj sto tisoč let! Čeprav je verjetno, da se to sliši verjetno, v sončnem času to sploh ni zelo dolgo, glede na to, da je sonce staro že 4,5 milijarde let in je še vedno močno.

The konvektivno območje zavzame večino najbolj oddaljene četrtine sončnega prostora. Na začetku tega območja (torej znotraj) je temperatura približno 2.000.000 K in pada. Kot rezultat, plazemsko podoben material, ki tvori notranjost sonca, je, verjeli ali ne, preveč hladen in neprozorna, da toplota in svetloba še naprej potujeta proti sončni površini v obliki sevanje. Namesto tega se ta energija prenaša s konvekcijo, ki je v bistvu uporaba fizičnih medijev za prenašanje energije, namesto da bi ji dovolili, da vozi samostojno. (Mehurčki, ki se dvigajo z dna lonca z vrelo vodo na površino in sproščajo toploto, ko popkajo, so primer konvekcije.) V v nasprotju z dolgim ​​časovnim obdobjem, ki je potrebno energiji za navigacijo v sevalnem območju, se energija skozi konvekcijsko območje premika primerjalno hitro.

The fotosfera je sestavljen iz območja, v katerem se sončne plasti spremenijo iz popolnoma neprozorne in tako blokirajo sevanje v prosojno. To pomeni, da lahko svetloba in toplota neovirano prehajata skozi. Fotosfera je torej plast sonca, iz katere se oddaja svetloba, vidna s pomočjo človeškega očesa. Ta plast je debela le 500 km, kar pomeni, da če je celo sonce primerjano s čebulo, fotosfera predstavlja čebulno lupino. Temperatura na dnu te regije je vroča kot na sončni površini, čeprav ne tako močno - približno 7.500 K, razlika manj kot 2.000 K.

Kot smo že omenili, se sončno jedro, sevalno območje, konvektivno območje in fotosfera štejejo za regije, vendar jih je mogoče uvrstiti tudi med sončne plasti, ki jih je šest. Zunaj fotosfere je sončno ozračje, ki vključuje dve plasti: kromosfero in korono.

The kromosfera se razteza približno od 2000 do 10 000 km nad sončno površino (torej najbolj zunanji del fotosfere), odvisno od tega, pri katerem viru se posvetujete. Nenavadno je, da temperatura nekoliko predvidljivo upada z naraščajočo oddaljenostjo od fotosfere, nato pa začne spet naraščati, verjetno zaradi vplivov sonca magnetno polje.

The korona (V latinščini "krona") se razteza nad kromosfero na razdaljo, večkratno polmeru sonca, in doseže temperature do 2.000.000 K, podobno kot v notranjosti konvekcijskega območja. Ta sončna plast je zelo majhna in vsebuje le približno 10 atomov na cm³, močno pa ga prekrižajo črte magnetnega polja. Vzdolž teh linij magnetnega polja nastajajo "poteki" in plinski plumi, ki jih sončni veter odpihne navzven, daje soncu značilen videz svetlobnih vitic, ko je glavni del sonca prikrito.

Kot smo že omenili, so najbolj oddaljeni deli sonca fotosfera, ki je del sonca, ter kromosfera in korona, ki sta del sončne atmosfere. Sonce je torej mogoče videti na treh notranjih delih (jedro, sevalno območje in konvekcijsko območje) in treh zunanjih delih (fotosfera, kromosfera in korona).

Številni zanimivi dogodki se odvijajo na sončni površini ali tik nad njo. Ena izmed njih so sončne pege, ki se v fotosferi tvorijo na razmeroma hladnih (4.000 K) območjih. Druga so sončne žarke, ki so eksplozivni dogodki na površini, ki jih zaznamuje zelo intenzivno razsvetljevanje predelov sončne atmosfere v obliki rentgenskih žarkov, ultravijolične in vidne svetlobe. Ti se odvijajo v nekajminutnih obdobjih, nato pa zbledijo v nekoliko daljšem časovnem obdobju ene ure ali po tem.