Сонце, наша щаслива зірка
Без цього нас би не було тут. Наша щаслива зірка, Сонце, сприяє населенню Землі, роблячи можливим наявність рідкої води, фотосинтез рослин і середню температуру 15 ° C. Зірка зачаровує енергією, яку вона видає, і пропонує чудові шоу під час сонячних спалахів. Починаючи з місій Pioneer у 1960-х, люди детально вивчали, як це працює. Виділяючи те, що ми знаємо про Сонце сьогодні.
Сонячні спалахи, помітні в умовах УФ в грудні 2014 року. Кредит: Nasa/SDO/Duberstein
Сонце в Галактиці
Сонце - це зірка, навколо якої Земля та інші планети Сонячної системи обертаються зі швидкістю 30 км/с. Зірка помірно масивна (близько 2 х 10 30 кг) і має діаметр у 110 разів більший, ніж у Блакитної планети. Можна сказати, що він пройшов половину свого життя, спаливши приблизно половину свого палива за 4,6 мільярда років. Сонце становить 99,8% від загальної маси Сонячної системи - Юпітер - дві третини решти. Він розташований приблизно за 150 мільйонів кілометрів від Землі (1 астрономічна одиниця), і його світло займає 8 хвилин 19 секунд, щоб дістатися до нас.
Наша зірка знаходиться в руці Оріона, приблизно в 26 000 світлових років від галактичного центру. Тому зі швидкістю 217 км/с потрібно більше 225 мільйонів років, щоб зробити повне коло навколо центру Чумацького Шляху. Цей поворот називається галактичним роком.
Сонце (Сонце) в нашій галактиці Чумацький Шлях. Кредит: Nasa
Внутрішня будова Сонця
Сонце - жовта карликова зірка, що складається з 74% водню (
92 об.%), 25% гелію (
8% за обсягом) і 1% важчі елементи. Зверніть увагу, що він яскравіший за 85% зірок в галактиці, які в основному є червоними карликами. Крім того, не будучи твердим об’єктом, а гігантською кулею палаючого газу, Сонце обертається швидше на екваторі (25 днів), ніж на полюсах (35 днів). Його серце рухається майже в 4 рази швидше, ніж його зовнішні шари.
Внутрішня частина Сонця розбита на три основні шари: серцевина, радіаційна зона та конвективна зона. Кредит: Nasa.
Ядерний синтез відбувається в серці Сонця при 15 мільйонах градусів, що перетворює атоми водню (паливо) в гелій. Тут виробляється все тепло зірки: ця енергія потім викидається у вигляді високоенергетичних фотонів (гамма та рентгенівські промені) на поверхню зірки. Навколо ядра є радіаційна зона від 15 до 1,5 мільйона градусів. Щільний і гарячий, він дозволяє фотонам проходити крізь нього безпосередньо за допомогою простого теплового випромінювання.
Внутрішня будова Сонця. Кредит: Берклі/SSL
Потім фотони досягають конвективної зони, від 1,5 до 5500 градусів. Менш гарячий і менш щільний, цей шар більше не дозволяє транспортувати фотони радіацією. Тому вони піддаються явищу конвекції і передаються висхідними та низхідними потоками гарячих газів через величезні бульбашки. Ці бульбашки, які називаються конвекційними клітинами, є джерелом грануляцій діаметром близько 1000 км із середньою тривалістю життя восьми хвилин.
Наблизьте сфери грануляції (невеликі світлі фігури) навколо сонячної плями (темніше). Кредит: Телескоп Vaacum Tower/NSO/NOAO
Після конвективної зони фотони потрапляють до видимої поверхні Сонця: фотосфери. Його товщина становить лише 400 км (середній діаметр Сонця
1,4 мільйона кілометрів) та середньою температурою 6000 градусів. Саме на цій поверхні ми спостерігаємо грануляції та сонячні плями. Сонячна пляма - це прохолодніша область, де магнітне поле нашої зірки уповільнює конвекцію, не даючи дуже гарячим газам усередині підніматися назовні. Пляма має тривалість життя кілька днів і може бути більше Землі.
Порівняння розмірів сонячної плями із Землею. Кредит: Nasa/SDO/HMI
Нарешті, енергія, що генерується ядерним синтезом у центрі нашої зірки, потребує від 10 000 років (для найшвидших частинок) до 170 000 років (для найповільніших частинок), щоб закінчити цю довгу подорож і бути евакуйованою у вигляді світла. !
Сонце: зовнішні шари
Поверхня і атмосфера Сонця. Кредит: Esa
На поверхні Сонця панує атмосфера, розділена на дві частини: хромосферу, а потім корону. Хромосфера (від 4000 до 10000 градусів) регулярно викидає струмені іонізованого матеріалу, який називається плазмою. Плазма - це «суп» з іонів - атомів, які втратили або набрали електрони - дуже енергійні. Струмені, що виганяються від 50 до 100 км/с, збивають корону на сотні тисяч кілометрів. Це знамениті сонячні спалахи або бурі.
Кількість спалахів та сонячних плям змінюється з часом до максимумів і мінімумів. Це дозволяє визначити сонячний цикл. Його тривалість становить в середньому 11 років і відповідає інтервалу між двома максимумами сонячної активності.
Сонячний спалах у 2012 році: реактивний літак має висоту близько 250 000 км! Кредит: Nasa/SDO
Зі свого боку, корона - це плазма, температура якої коливається близько мільйона градусів. Як ви вже помітили, температура піднімається в міру віддалення від поверхні Сонця. Контрінтуїтивно, чи не так? Це спостереження завжди ставило під сумнів наукове співтовариство. Це частково пояснюється викидом струменів плазми з хромосфери. Але головна причина цієї зміни ще не з’ясована. Популярна теорія базується на хвилях Альфвена, електромагнітних хвилях, випромінюваних Сонцем.
Сонячний вітер та геліосфера
Сонячна корона простягається понад 10 мільйонів кілометрів над сонячною поверхнею. Врешті-решт він поступово згасає у космосі, поступаючись приблизно 20 сонячним променям геліосфері. Цей гігантський міхур, що поширюється навколо нашої зірки, є результатом безперервного потоку плазми, викинутої з верхніх шарів Сонця: сонячного вітру. Геліосфера витягнута, бо пам’ятайте, що Сонце «рухається» в Чумацькому Шляху, воно обертається навколо галактичного центру.
Схематичне зображення геліосфери з положеннями зондів "Вояджер 1" і "2" у 2005 році. Сонце рухається в міжзоряному середовищі ліворуч від зображення. Кредит: NASA/Уолт Феймер
Межа, при якій "вибух" сонячного вітру вже не в змозі відсунути міжзоряне середовище, називається геліопаузою. Його часто вважають найвищим кордоном у Сонячній системі. Відстань геліопаузи невідома з точністю і змінюється залежно від швидкості сонячного вітру на розглянутий час та місцевої щільності міжзоряного середовища. Однак ми знаємо, що це набагато далі орбіти Плутона.
Єдиними зондами, які покинули геліосферу, є «Вояджер-1» (у 2012 р.) Та «Вояджер-2» (кінець 2018 р.), Запущений у 1977 р. Наприкінці лютого 2019 р., Понад 21 млрд. Км від Землі, «Вояджер-1» є найвіддаленішим об’єктом за всю історію відправлені в космос людьми.
Але, щоб закінчити зі стилем, повернімось до серця нашої Сонячної системи за допомогою цієї сонячної спалаху, яку спостерігає Обсерваторія сонячної динаміки НАСА, яка цілодобово сканує нашу зірку. В образі та в дії ...
Сонячний спалах спостерігався в жовтні 2014 р. Nasa/SDO