Сонячна система - все, що ви хочете знати про Сонце.
Сонце. його прославили стародавні цивілізації і звели до рангу божества, він служив складанню календарів, на яких базувались події в житті людей тих часів, він завжди представляв важливу частину фізичного життя, але особливо духовного.
Сонце, гігант Сонячної системи, насправді є нормальною зіркою, скромними за розмірами, температурою та проявами. Сонце - це зірка G2V, розташована в основній послідовності (період зрілості зірки), прямо посередині неї. Дійсно масивних зірок існує в невеликій кількості, тоді як маленьких зірок, таких як червоні карлики, надзвичайно багато.
Сонце - одинока зірка, на відміну від багатьох інших подібних зірок. Більше двох третин видимих зірок потрапляють у подвійні або множинні системи; і все ж загальна тенденція стосується однозіркових систем; більшість червоних карликів, яких значно більше, ніж інших зірок, представлені в єдиних системах.
Сонце утворилося в центрі газоподібної туманності. Комп’ютерні моделі зоряної еволюції показують, що це вік Росії 4,57 мільярда років, перебуваючи приблизно на половині свого життя. Не має достатньої маси, щоб вибухнути надновою, його майбутнє перетвориться на червоного гіганта, протягом 4-5 мільярдів років, і верхні шари будуть розширюватися в міру споживання водню в ядрі.
Орбіти внутрішніх планет будуть проковтнуті, можливо, на Землі. Однак не виключено, що маса, яку Сонце втратить аж до перетворення в червоного гіганта, виштовхне орбіту Землі назовні. Однак клімат зовсім не буде сприятливим, а атмосфера та океани повністю випаровуються.
Як тільки фаза червоного гіганта закінчиться, сильні теплові імпульси змусять верхні шари зірки викинутися у космос, утворюючи планетарну туманність. Все, що залишиться позаду, - це щільне, гаряче ядро, яке буде поступово охолоджуватися протягом багатьох мільярдів років.
Сонце обертається навколо центру Чумацького Шляху на відстані 25000-28000 н.е. від галактичного центру, революція тривалістю 225-250 мільйонів років. Швидкість, з якою рухається Сонячна система, становить 217 км/с, що означає один світловий рік кожні 1400 років або 1 а.е. кожні 8 днів.
Хоча це лише середня зірка, Сонце містить понад 99% маси всієї Сонячної системи. Це майже ідеальна сфера, полярна вісь відрізняється від екватора лише на 10 км.
Сонце обертається навколо центру ваги Сонячної системи, який розташований близько до її поверхні, головним чином завдяки великій масі планети Юпітер. Відцентрова сила на екваторі, що виникає внаслідок повільного обертання Сонця, у 18 мільйонів разів слабша за силу тяжіння. Припливні ефекти планет занадто слабкі, щоб спричинити деформацію.
Сонце - найближча до Землі зірка, на відстані близько 149,6 млн км. Ця відстань вважається мірою довжини, яка називається астрономічною одиницею (АС), що використовується для вимірювання відстаней у Сонячній системі. Величезна сфера іонізованого газу забезпечує фотосинтез рослин, є основним джерелом викопного палива, дає нам пори року, океанічні течії та клімат.
Сонце з часом стає яскравішим. Спочатку, незабаром після утворення Землі, Сонце світило лише 75% сили, яку робить сьогодні.
Сонце в 332 900 разів масивніше за Землю і містить 99,86% маси всієї Сонячної системи. За своєю силою тяжіння він об’єднує всі тіла, що входять до цієї системи. Діаметр Сонця - 1 390 000 км, а температура в центрі - 15 600 000 К, тоді як на поверхні лише 5700 К (без урахування сонячних плям).
Верхні шари Сонця обертаються інакше, ніж серцевина. І шари на екваторі обертаються інакше, ніж на полюсах. Такі речі трапляються тому, що зірка не тверде тіло, як Земля, а газоподібна. Тільки його серцевина поводиться як тверде тіло (завдяки дуже високому тиску, який робить його компактним).
Сонце випромінює відносно низьку інтенсивність випромінювання електрично заряджених частинок (особливо протонів та електронів), відоме як сонячний вітер, який поширюється зі швидкістю 450 км/с.
Сонячна система (задум художника)
кредит: keepwalking07.deviantart.com
СОНЯЧНИЙ ЦИКЛ
Сонячна речовина знаходиться у вигляді газу або плазми через дуже високу температуру. Це дозволяє Сонцю обертатися на екваторі швидше (за 25 днів), ніж у вищих широтах (35 днів). Різне обертання призводить до натягу ліній магнітного поля, створюючи плями та сонячні виступи.
Сонячний цикл зумовлений тим, що ядро не завжди поводиться однаково. Таким чином, коли реакції синтезу споживають водень, температура і тиск починають зменшуватися, викликаючи релаксацію, збільшення об’єму. Але зниження тиску робить масу нездатною протистояти силі тяжіння, тому відбувається невеликий колапс, що знову призводить до підвищення тиску і температури, і відновлення циклу.
Сонячний цикл - це 22-річний період, коли сонячне магнітне поле обертається на 360 градусів, а магнітні полюси змінюються. Магнітна активність має важливий вплив на діяльність зірки. Цикл має максимум раз на 11 років, а також мінімум. Максимум характеризується частими сонячними плямами, частими і сильними сонячними вибухами, посиленням усіх сонячних явищ загалом.
Сонячні плями - це регіони, де магнітна активність дуже сильна, що призводить до нижчої (але все ще гарячої!) температури, ніж в околицях; вони мають меншу яскравість. Температура цих плям становить від 4000 до 4500 К в порівнянні з нормальною поверхневою температурою трохи більше 5700 К.
Сонячні плями - це видима частина магнітних потоків у конвективній зоні. Якщо навантаження на потік досягне певної межі, він буде крутитися головами до поверхні Сонця. Як правило, плями з’являються попарно і мають протилежні полярності. Вони мігрують по сонячному циклу, наближаючись до екватора протягом максимального періоду. Їх легко побачити за допомогою невеликого телескопа з належним захистом.
СОНЯЧНЕ ЗАТЕМНЕННЯ
У сонячному затемненні беруть участь Сонце, Місяць і Земля. Вони повинні бути вирівняні, Місяць проходить між Сонцем і Землею. Місячний диск ненадовго покриє сонячний диск.
Ця подія відбувається лише тоді, коли місяць повний, але не кожного місяця. Площина орбіти Місяця нахилена на 5 градусів до екліптики. Таким чином, затемнення відбувається в двох місячних положеннях, званих вузлами, де орбіта Місяця перетинає орбіту Землі.
затемнення вони можуть бути трьох типів: частковий (коли сонячний диск не повністю покритий місячним диском); кільце (коли Місяць далеко від Землі і його видимий розмір на небі менший, ніж розмір Сонця); усього (коли сонце повністю покрите місяцем). Максимальна тривалість повного сонячного затемнення - 7 хвилин.
Під час повного затемнення ви можете бачити сонячну корону (в іншому випадку невидиму через дуже сильне світло), а також частини хромосфери. Небо раптово потемніє, як через півгодини від заходячого сонця в цей момент на небі з’являться найяскравіші зірки та планети. Температура може знижуватися і навіть може статися погода через різницю температур у повітряних масах.
ОБЕРЕЖНО! Ніколи не дивіться прямо на Сонце, це може спричинити тимчасову або постійну сліпоту! Ніколи не використовуйте астрономічні інструменти без необхідного захисту під час вивчення Сонця, оскільки його посилене світло може спричинити постійну сліпоту та опіки.!
СКЛАД СОНЦЯ
Сонце є частиною третього покоління зірок у Всесвіті. Велика кількість важких елементів, які можуть утворюватися лише всередині дуже гарячих зірок або відразу після вибуху наднової, підтверджує цю теорію.
Спектральним класом, до якого належить Сонце, є G2V. G2 означає, що температура поверхні становить приблизно 5500 К, колір білий (атмосфера надає йому жовтуватий ефект). Спектр містить іонізовані та нейтральні металеві лінії, а також водень. V означає, що він знаходиться в основній послідовності, генеруючи енергію за рахунок плавлення водню і перебуваючи в гідростатичній рівновазі.
У нашій галактиці є понад 100 мільйонів зірок, які входять до цього спектрального класу, тому вони дуже схожі на наше Сонце.
Склад Сонця. (залежно від кількості атомів): 92,1% H; 7,8% він; 0,061% O; 0,030% С; 0,0084% N; 0,0076% Ні; 0,0037% Fe; 0,0031% Si; 0,0024% Mg; 0,0015% S; 0,0015% інші предмети.
СТРУКТУРА СОНЦЯ
Як і Земля, Сонце складається з декількох шарів, які визначають його структуру. Але на відміну від Землі, вона повністю газоподібна і не має чітко окресленої поверхні. Температура і щільність різко зростають, коли ми рухаємося до центру. У центрі щільність досягає 150 г/см 3, тоді як у кроні вона ледь досягає 1х10 -15 г/см 3, подібно до вакууму, що виробляється в земних лабораторіях.
Однак структура Сонця чітко визначена. Сонячна внутрішня частина безпосередньо не спостерігається, оскільки вона непрозора для електромагнітного випромінювання. Геліосейсмологія використовує хвилі, що виникають під час сонячних землетрусів, для вимірювання та візуалізації внутрішньої структури.
ЯДРО - джерело сонячної енергії
Ядро Сонця є джерелом всієї сонячної енергії. Вважається, що сонячне ядро поширюється на понад 20% його радіуса. Тут температура становить 15 млн. К, і речовина дуже щільна. Ці умови дозволяють здійснювати плавлення водню.
В ядрі інтенсивне тепло не дозволяє атомам існувати і розділяє їх на позитивні компоненти, електрони та іони, в результаті чого утворюється електрично нейтральна плазма. Дуже висока температура змушує частинки рухатися зі значною швидкістю, а щільність полегшує їх зустріч, що призводить до реакції синтезу, утворюючи таким чином важчі ядра і виділяючи сонячну енергію. Більшу частину свого життя Сонце вироблятиме гелій із водню.
Швидкість ядерного синтезу залежить від щільності, так що в ядрі постійного Сонця воно збалансовано, а зірка злегка імпульсує по своїх циклах. Приблизно 8,9x10 17 протонів (ядер водню) щосекунди перетворюються в ядра гелію, від перетворення речовини в енергію, що призводить до 383 йотават (383x10 24 Вт), що еквівалентно 9,15x10 10 мегатонн тротилу в секунду.
Фотони високої енергії, створені в центрі, сповільнюються поглинанням і повторним випромінюванням шарів, що складають структуру Сонця, проходячи довгий і звивистий шлях. Коли вони досягають поверхні, вони вивільняються у вигляді світла. Шлях, яким фотони йдуть від центру до втечі, може бути від 17000 до 50 мільйонів років. За підрахунками, в середньому цей шлях зайняв би близько 1 мільйона років. З іншого боку, випромінені нейтрино не зупиняються речовиною, дуже слабо взаємодіючи з нею, будучи прямим джерелом інформації про те, що відбувається всередині зірки.
РАДІАЦІЙНА ЗОНА - повільний транспорт енергії
Як тільки енергія виробляється в сонячному ядрі, вона повинна покинути центр, щоб пізніше досягти вищих регіонів. Фізичний транспорт енергії може здійснюватися кількома способами. Для такої зірки, як Сонце, найефективнішим способом є випромінювання.
Область, що оточує ядро Сонця, є радіаційною зоною. Тут енергія у вигляді випромінювання передається через взаємодії між атомами. Температура нижча, ніж у ядрі, а деякі атоми залишаються цілими. Вони поглинають енергію, тримають її деякий час, а потім відмовляються від неї. Таким чином, енергія, вироблена ядерними реакціями, переходить від атома до атома через радіаційну зону. Радіаційна зона простягається від 0,2 до 0,7 сонячних променів. У радіаційній зоні теплової конвекції немає, градієнт температури надзвичайно повільний.
ЗОНА КОНВЕКЦІЇ - Зона кипіння
Вийшовши з зони випромінювання, енергія потребуватиме іншого виду транспорту на поверхню, оскільки температура сильно падає, до "всього" 2 мільйонів градусів за Кельвіном. Атоми тут також будуть поглинати енергію, але оскільки навколишнє середовище холодніше, вони не здадуться так швидко. Зараз конвекція є найефективнішим способом передачі тепла. Ми знаходимося в зоні конвекції.
Гаряча речовина піднімається з центру на поверхню, а холодна речовина опускається вниз. Коли воно торкається краю зони конвекції, гаряча речовина починає охолоджуватися, отримуючи фотони, а потім знову опускається. Цей рух нагадує рух киплячої води, надаючи їй гранулюючий ефект. Турбулентна конвекція в усьому регіоні створює сонячне магнітне поле.
Енергія передається набагато швидше, ніж випромінювання; потрібно лише тиждень або близько того, щоб гаряча речовина пройшла через цю область, щоб випустити фотони.
ФОТОСФЕРА - фактична поверхня Сонця.
Видима поверхня Сонця, фотосфера, є шаром, що перешкоджає проходженню видимого світла. Проходячи через фотосферу, сонячна енергія вільно поширюється в просторі. Оскільки Сонце складається з газу, його поверхня не така тверда, як земля. Газ стає щільнішим, коли ми потрапляємо всередину.
Енергія знову транспортується до фотосфери випромінюванням. Хоча температура тут низька, газ досить тонкий, щоб атоми поглинали і виділяли енергію.
ХРОМОСФЕРА - у постійному русі
Над фотосферою знаходиться шар газу товщиною 2000 км, відомий як хромосфера. Тут енергія все ще транспортується як випромінювання. Ви можете побачити конвективні клітини, подібні до тих, що у фотосфері, але набагато більші, зовнішній вигляд називається супергрануляцією. Верхній шар хромосфери знаходиться в постійному русі. Це матеріалізується у полум’ї, яке тягнеться на кілька тисяч кілометрів, і називається шипами.
ЗОНА ПЕРЕХОДУ - Справа знову нагрівається
Над хромосферою знаходиться тонкий шар товщиною 100 км, де температура радикально підвищується від 20000 К до понад 2 мільйонів градусів за Кельвіном у кроні. Це перехідний регіон. Різке потепління пояснюється повною іонізацією гелію в цій області, що зменшує радіаційне охолодження плазми.