Солнце является единственной звездой в Солнечной системе, вокруг нее совершают свое движение все планеты системы, а также их спутники и другие объекты, вплоть до космической пыли. Если сравнить массу Солнца с массой всей Солнечной системы, то она составит порядка 99,866 процентов.
Солнце является одной из 100 000 000 000 звезд нашей Галактики и по величине стоит среди них на четвертом месте. Ближайшая к Солнцу звезда Проксима Центавра располагается на расстоянии четырех световых лет от Земли. От Солнца до планеты Земля 149,6 млн км, свет от звезды доходит за восемь минут. От центра Млечного пути звезда находится на расстоянии 26 тысяч световых лет, при этом она производит вращение вокруг него со скоростью 1 оборот в 200 миллионов лет.
Презентация: Солнце
По спектральной классификации звезда относится к типу «желтый карлик», по приблизительным расчетам ее возраст составляет чуть более 4,5 миллиардов лет, она находится в середине своего жизненного цикла.
Солнце, состоящее на 92% из водорода и на 7% из гелия, имеет очень сложное строение. В его центре находится ядро с радиусом примерно 150 000-175 000 км, что составляет до 25% от общего радиуса звезды, в его центре температура приближается к 14 000 000 К.
Ядро с большой скоростью производит вращение вокруг оси, причем эта скорость существенно превышает показатели внешних оболочек звезды. Здесь происходит реакция образования гелия из четырех протонов, вследствие чего получается большой объем энергии, проходящий через все слои и излучающийся с фотосферы в виде кинетической энергии и света. Над ядром находится зона лучистого переноса, где температуры находятся в диапазоне 2-7 миллионов К. Затем следует конвективная зона толщиной примерно 200 000 км, где наблюдается уже не переизлучение для переноса энергии, а перемешивание плазмы. На поверхности слоя температура составляет примерно 5800 К.
Атмосфера Солнца состоит из фотосферы, образующей видимую поверхность звезды, хромосферы толщиной порядка 2000 км и короны, последней внешней солнечной оболочки, температура которой находится в диапазоне 1 000 000-20 000 000 К. Из внешней части короны происходит выход ионизированных частиц, называемых солнечным ветром.
Когда Солнце достигнет возраста примерно в 7,5 - 8 миллиардов лет (то есть через 4-5 млрд лет) звезда превратится в «красного гиганта», ее внешние оболочки расширятся и достигнут орбиты Земли, возможно, отодвинув планету на более дальнее расстояние.
Под воздействием высоких температур жизнь в сегодняшнем понимании станет просто невозможна. Заключительный цикл своей жизни Солнце проведет в состоянии «белого карлика».
Солнце - источник жизни на Земле
Солнце самый главный источник тепла и энергии, благодаря которому при содействии других благоприятных факторов на Земле есть жизнь. Наша планета Земля вращается вокруг своей оси, поэтому каждые сутки, находясь на солнечной стороне планеты мы можем наблюдать рассвет и удивительное по красоте явление закат, а ночью, когда часть планеты попадает в теневую сторону, можно наблюдать за звездами на ночном небе.
Солнце оказывает огромное влияние на жизнедеятельность Земли, оно участвует в фотосинтезе, помогает в образовании витамина D в организме человека. Солнечный ветер вызывает геомагнитные бури и именно его проникновение в слои земной атмосферы вызывает такое красивейшее природное явление, как северное сияние, называемое еще полярным. Солнечная активность меняется в сторону уменьшения или усиления примерно раз в 11 лет.
С начала космической эры исследователей интересовало Солнце. Для профессионального наблюдения используются специальные телескопы с двумя зеркалами, разработаны международные программы, но самые точные данные можно получить вне слоев атмосферы Земли, поэтому чаще всего исследования проводятся со спутников, космических кораблей. Первые такие исследования были проведены еще в 1957 году в нескольких спектральных диапазонах.
Сегодня на орбиты выводятся спутники, представляющие собой обсерватории в миниатюре, позволяющие получить очень интересные материалы для изучения звезды. Еще в годы первого освоения космоса человеком были разработаны и запущены несколько космических аппаратов, направленных на изучение Солнца. Первыми из них была серия американских спутников, запуск которых стартовал в 1962 году. В 1976 году запущен западногерманский аппарат Гелиос-2, который впервые в истории приблизился к светилу на минимальное расстояние в 0,29 а.е. При этом были зафиксированы появление ядер легкого гелия при вспышках солнца, а также магнитные ударные волны, охватывающие диапазон 100 Гц-2,2 кГц.
Еще один интересный аппарат - солнечный зонд Ulysses, запущенный в 1990 году. Он выведен на околосолнечную орбиту и движется перпендикулярно полосе эклиптики. Через 8 лет после запуска аппарат завершил первый виток вокруг Солнца. Он зарегистрировал спиральную форму магнитного поля светила, а также постоянное его увеличение.
На 2018 год НАСА планирует запуск аппарата Solar Probe+, который приблизится к Солнцу на максимально приближенное расстояние - 6 млн. км (это в 7 раз меньше дистанции, достигнутой Гелиусом-2) и займет круговую орбиту. Для защиты от высочайшей температуры он оснащен щитом из углеродистого волокна.
СОЛНЦЕ
звезда, вокруг которой обращаются Земля и другие планеты Солнечной системы. Солнце играет исключительную роль для человечества как первоисточник большинства видов энергии. Жизнь в известной нам форме была бы невозможна, если бы Солнце светило немного ярче или немного слабее. Солнце - типичная небольшая звезда, каких миллиарды. Но из-за близости к нам только оно дает возможность астрономам детально исследовать физическое строение звезды и процессы на ее поверхности, что практически недостижимо в отношении других звезд даже с помощью самых мощных телескопов. Как и другие звезды, Солнце - это горячий газовый шар, в основном состоящий из водорода, сжатого силой собственного тяготения. Излучаемая Солнцем энергия рождается глубоко в его недрах в ходе термоядерных реакций, превращающих водород в гелий. Просачиваясь наружу, эта энергия излучается в пространство из фотосферы - тонкого слоя солнечной поверхности. Над фотосферой находится внешняя атмосфера Солнца - корона, простирающаяся на много радиусов Солнца и сливающаяся с межпланетной средой. Поскольку газ в короне очень разрежен, его свечение крайне слабо. Обычно незаметная на фоне светлого дневного неба, корона становится видимой лишь в моменты полных солнечных затмений. Плотность газа монотонно снижается от центра Солнца к его периферии, а температура, достигающая в центре 16 млн. К, снижается до 5800 К в фотосфере, но затем вновь возрастает до 2 млн. К в короне. Переходный слой между фотосферой и короной, наблюдаемый в виде ярко-красного ободка в моменты полных солнечных затмений, называют хромосферой. У Солнца отмечается 11-летний цикл активности. В течение этого периода нарастает и вновь убывает количество солнечных пятен (темных областей в фотосфере), вспышек (неожиданных поярчаний в хромосфере) и протуберанцев (плотных холодных облаков водорода, конденсирующихся в короне). В этой статье мы расскажем об упомянутых выше областях и явлениях на Солнце. После краткого описания Солнца как звезды мы обсудим его внутреннее строение, затем фотосферу, хромосферу, вспышки, протуберанцы и корону.
Солнце как звезда.
Солнце находится в одном из спиральных рукавов Галактики на расстоянии более половины галактического радиуса от ее центра.
Вместе с соседними звездами Солнце обращается вокруг центра Галактики с периодом ок. 240 млн. лет. Солнце - это желтый карлик спектрального класса G2 V, принадлежащий главной последовательности на диаграмме Герцшпрунга-Рессела. Основные характеристики Солнца приведены в табл. 1. Заметим, что хотя Солнце газовое вплоть до самого центра, его средняя плотность (1,4 г/см3) превышает плотность воды, а в центре Солнца она значительно выше, чем даже у золота или платины, имеющих плотность ок. 20 г/см3. Поверхность Солнца при температуре 5800 К излучает 6,5 кВт/см2. Солнце вращается вокруг оси в направлении общего вращения планет. Но поскольку Солнце не твердое тело, разные области его фотосферы вращаются с разной скоростью: период вращения на экваторе 25 сут, а на широте 75° - 31 сут.
Таблица 1.
ХАРАКТЕРИСТИКИ СОЛНЦА
ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ СОЛНЦА
Поскольку мы не можем непосредственно наблюдать недра Солнца, наши знания о его строении базируются на теоретических расчетах. Зная из наблюдений массу, радиус и светимость Солнца, для расчета его структуры необходимо сделать предположения о процессах генерации энергии, механизмах ее передачи от ядра к поверхности и о химическом составе вещества. Геологические данные указывают, что светимость Солнца существенно не изменилась за последние несколько миллиардов лет. Какой источник энергии может так долго ее поддерживать? Обычные химические процессы горения для этого не годятся. Даже гравитационное сжатие по расчетам Кельвина и Гельмгольца могло поддерживать свечение Солнца лишь ок. 100 млн. лет. Решил эту проблему в 1939 Г.Бете: источник энергии Солнца - термоядерное превращение водорода в гелий. Поскольку эффективность термоядерного процесса очень высока, а Солнце почти целиком состоит из водорода, это полностью решило проблему. Два ядерных процесса обеспечивают светимость Солнца: протон-протонная реакция и углеродно-азотный цикл (см. также ЗВЕЗДЫ) . Протон-протонная реакция приводит к образованию ядра гелия из четырех ядер водорода (протонов) с выделением 4,3Ч10-5 эрг энергии в форме гамма-лучей, двух позитронов и двух нейтрино на каждое ядро гелия. Эта реакция обеспечивает 90% светимости Солнца. Требуется 1010 лет, чтобы весь водород в ядре Солнца превратился в гелий. В 1968 Р. Девис с коллегами начал измерять поток нейтрино, рождающихся в ходе термоядерных реакций в ядре Солнца. Это стало первой экспериментальной проверкой теории солнечного источника энергии. Нейтрино очень слабо взаимодействует с веществом, поэтому оно свободно выходит из недр Солнца и достигает Земли. Но по этой же причине его крайне трудно зарегистрировать приборами. Несмотря на усовершенствование аппаратуры и уточнение модели Солнца, наблюдаемый поток нейтрино все равно остается в 3 раза меньше предсказанного. Возможных объяснений несколько: либо химический состав ядра Солнца не такой, как у его поверхности; либо математические модели происходящих в ядре процессов не совсем точны; либо по пути от Солнца к Земле нейтрино изменяет свои свойства. Необходимы дальнейшие исследования в этой области.
См. также НЕЙТРИННАЯ АСТРОНОМИЯ . В переносе энергии из солнечных недр к поверхности главную роль играет излучение, конвекция имеет второстепенное значение, а теплопроводность вообще не важна. При высокой температуре солнечных недр излучение в основном представлено рентгеновскими лучами с длиной волны 2-10 . Конвекция играет заметную роль в центральной области ядра и в наружном слое, лежащем непосредственно под фотосферой. В 1962 американский физик Р. Лейтон открыл, что участки солнечной поверхности вертикально колеблются с периодом ок. 5 минут. Расчеты Р.Ульриха и К.Вольфа показали, что так могут проявлять себя звуковые волны, возбужденные турбулентными движениями газа в лежащей под фотосферой конвективной зоне. В ней, как в органной трубе, усиливаются только те звуки, длина волны которых точно укладывается в толщине зоны. В 1974 немецкий ученый Ф.Дебнер экспериментально подтвердил расчеты Ульриха и Вольфа. С тех пор наблюдение 5-минутных колебаний стало мощным методом изучения внутреннего строения Солнца. Анализируя их, удалось выяснить, что: 1) толщина конвективной зоны составляет ок. 27% радиуса Солнца; 2) ядро Солнца, вероятно, вращается быстрее поверхности; 3) содержание гелия внутри Солнца ок. 40% по массе. Сообщалось и о наблюдении колебаний с периодами между 5 и 160 мин. Эти более длинные звуковые волны могут глубже проникать в недра Солнца, что поможет понять строение солнечных недр и, возможно, решить проблему дефицита солнечного нейтрино.
АТМОСФЕРА СОЛНЦА
Фотосфера. Это полупрозрачный слой толщиной в несколько сотен километров, представляющий "видимую" поверхность Солнца. Поскольку лежащая выше атмосфера практически прозрачна, излучение, достигнув снизу фотосферы, свободно покидает ее и уходит в пространство. Не имея возможности поглощать энергию, верхние слои фотосферы должны быть холоднее нижних. Доказательство этому видно на фотографиях Солнца: в центре диска, где толщина фотосферы вдоль луча зрения минимальна, она ярче и голубее, чем на краю (на "лимбе") диска. В 1902 расчеты А.Шустера, а позже - Э.Милна и А.Эддингтона подтвердили, что перепад температуры в фотосфере как раз такой, чтобы обеспечить перенос излучения сквозь полупрозрачный газ из нижних слоев в верхние. Основным веществом, поглощающим и переизлучающим свет в фотосфере, служат отрицательные ионы водорода (атомы водорода с дополнительно присоединенным электроном).
Фраунгоферов спектр. Солнечный свет имеет непрерывный спектр с линиями поглощения, обнаруженными Й. Фраунгофером в 1814; они свидетельствуют, что помимо водорода в атмосфере Солнца присутствуют и многие другие химические элементы. Линии поглощения образуются в спектре потому, что атомы верхних более холодных слоев фотосферы поглощают идущий снизу свет с определенными длинами волн, а излучают его не так интенсивно, как горячие нижние слои. Распределение яркости в пределах фраунгоферовой линии зависит от количества и состояния производящих ее атомов, т.е. от химического состава, плотности и температуры газа. Поэтому детальный анализ фраунгоферова спектра позволяет определить условия в фотосфере и ее химический состав (табл. 2). Таблица 2.
ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ФОТОСФЕРЫ СОЛНЦА
Элемент Логарифм относительного количества атомов
Водород _________12,00
Гелий ___________11,20
Углерод __________8,56
Азот _____________7,98
Кислород _________9,00
Натрий ___________6,30
Магний ___________7,28
Алюминий _________6,21
Кремний __________7,60
Сера _____________7,17
Кальций __________6,38
Хром _____________6,00
Железо ___________6,76
Самым обильным элементом после водорода является гелий, который дает в оптическом спектре только одну линию. Поэтому содержание гелия в фотосфере измерено не очень точно, и о нем судят по спектрам хромосферы. Каких-либо вариаций химического состава в атмосфере Солнца не замечено.
См. также СПЕКТР .
Грануляция. На фотографиях фотосферы, полученных в белом свете при очень хороших условиях наблюдения, видны маленькие яркие точки - "гранулы", разделенные темными промежутками. Диаметры гранул ок. 1500 км. Они постоянно возникают и пропадают, сохраняясь 5-10 мин. Астрономы давно подозревали, что грануляция фотосферы связана с конвективными движениями подогреваемого снизу газа. Спектральные измерения Дж.Беккерса доказали, что в центре гранулы горячий газ действительно всплывает вверх со скорость. ок. 0,5 км/с; затем он растекается в стороны, остывает и медленно опускается вниз вдоль темных границ гранул.
Супергрануляция. Р. Лейтон обнаружил, что фотосфера делится и на значительно более крупные ячейки диаметром ок. 30 000 км - "супергранулы". Супергрануляция отражает движения вещества в конвективной зоне под фотосферой. В центре ячейки газ поднимается к поверхности, растекается в стороны со скоростью около 0,5 км/с и на ее краях опускается вниз; живет каждая ячейка около суток. Движение газа в супергранулах постоянно изменяет структуру магнитного поля в фотосфере и хромосфере. Фотосферный газ - неплохой проводник электричества (поскольку некоторые его атомы ионизованы), поэтому силовые линии магнитного поля оказываются как бы вмороженными в него и переносятся движением газа к границам супергранул, где они концентрируются и напряженность поля возрастает.
Солнечные пятна. В 1908 Дж. Хейл открыл в солнечных пятнах сильное магнитное поле, выходящее из недр на поверхность. Магнитная индукция его настолько велика (до нескольких тысяч гаусс), что ионизованный газ сам вынужден подчинять свое движение конфигурации поля; в пятнах поле тормозит конвективное перемешивание газа, что вызывает его остывание. Поэтому в пятне газ холоднее окружающего фотосферного газа и выглядит темнее. У пятен обычно выделяется темное ядро - "тень" - и окружающая его более светлая "полутень". Обычно их температура, соответственно, на 1500 и 400 К ниже, чем в окружающей фотосфере.
Пятно начинает свой рост из маленькой темной "поры" диаметром 1500 км. Большинство пор через сутки пропадает, но выросшие из них пятна сохраняются неделями и достигают диаметра 30 000 км. Детали роста и распада солнечных пятен не изучены до конца. Например, не ясно, сжимаются ли магнитные трубки пятна горизонтальным движением газа или они уже готовые "выныривают" из-под поверхности. Р.Ховард и Дж.Харвей обнаружили в 1970, что пятна движутся в сторону общего вращения Солнца быстрее окружающей их фотосферы (примерно на 140 м/с). Это указывает, что пятна связаны с подфотосферными слоями, которые вращаются быстрее видимой поверхности Солнца. Обычно от 2 до 50 пятен объединено в группу, часто имеющую биполярную структуру: на одном конце группы находятся пятна одной магнитной полярности, а на другом - противоположной. Но встречаются и мультиполярные группы. Количество пятен на диске Солнца регулярно изменяется с периодом ок. 11 лет. В начале каждого цикла новые пятна появляются на высоких солнечных широтах (± 50°). По мере развития цикла и роста числа пятен они возникают на все более низких широтах. Конец цикла знаменуется рождением и распадом нескольких пятен недалеко от экватора (± 10°). В течение цикла большинство "лидирующих" (западных) пятен в биполярных группах имеет одинаковую магнитную полярность, причем различную в северном и южном полушариях Солнца. В следующем цикле полярность лидирующих пятен меняется на противоположную. Поэтому часто говорят о полном 22-летнем цикле солнечной активности. В природе этого явления еще немало загадочного.
Магнитные поля.
В фотосфере магнитное поле индукцией более 50 Гс наблюдается только в пятнах, в окружающих пятна активных областях, а также на границах супергранул. Но Л.Стенфло и Дж.Харвей нашли косвенные указания, что магнитное поле фотосферы в действительности сконцентрировано в тонких трубках диаметром 100-200 км, где его индукция от 1000 до 2000 Гс. Магнитоактивные области отличаются от спокойных областей только количеством магнитных трубок на единицу поверхности. Вероятно, солнечное магнитное поле генерируется в глубинах конвективной зоны, где бурлящий газ закручивает слабое исходное поле в мощные магнитные жгуты. Дифференциальное вращение вещества укладывает эти жгуты вдоль параллелей, а когда поле в них становится достаточно сильным, они всплывают в фотосферу, прорываясь наверх отдельными арками. Так, вероятно, рождаются пятна, хотя в этом еще много неясного. Процесс распада пятна изучен значительно полнее. Всплывающие у краев активной области супергранулы захватывают магнитные трубки и растаскивают их. Постепенно общее поле слабеет; случайное соединение трубок противоположной полярности приводит к их взаимному уничтожению.
Хромосфера.
Между относительно холодной, плотной фотосферой и горячей, разреженной короной расположена хромосфера. Слабый свет хромосферы обычно не виден на фоне яркой фотосферы. Его можно заметить в виде узкой полоски над лимбом Солнца, когда фотосфера закрыта естественным образом (в момент полного солнечного затмения) или искусственно (в специальном телескопе - коронографе). Хромосферу можно изучать и по всему диску Солнца, если проводить наблюдение в узком диапазоне спектра (ок. 0,5) вблизи центра сильной линии поглощения. Метод основан на том, что чем выше поглощение, тем меньше глубина, на которую наш взгляд проникает в атмосферу Солнца. Для подобных наблюдений применяется спектрограф особой конструкции - спектрогелиограф. Спектрогелиограммы показывают, что хромосфера неоднородна: она ярче над солнечными пятнами и вдоль границ супергранул. Поскольку именно в этих областях усилено магнитное поле, очевидно, с его помощью энергия передается из фотосферы в хромосферу. Вероятно, ее переносят звуковые волны, возбужденные турбулентным движением газа в гранулах. Но в деталях механизмы нагрева хромосферы еще не поняты. Хромосфера сильно излучает в жестком ультрафиолетовом диапазоне (500-2000), недоступном для наблюдения с поверхности Земли. С начала 1960-х годов при помощи высотных ракет и спутников было проделано много важных измерений ультрафиолетового излучения верхней атмосферы Солнца. В его спектре было найдено более 1000 линий излучения различных элементов, включая линии многократно ионизованных углерода, азота и кислорода, а также главные серии водорода, гелия и иона гелия. Изучение этих спектров показало, что переход от хромосферы к короне происходит на отрезке всего в 100 км, где температура возрастает от 50 000 до 2 000 000 К. Оказалось, что подогрев хромосферы в значительной степени происходит из короны путем теплопроводности. Вблизи групп солнечных пятен в хромосфере наблюдаются яркие и темные волокнистые структуры, часто вытянутые в направлении магнитного поля. Выше 4000 км видны неровные, зазубренные образования, довольно быстро эволюционирующие. При наблюдении лимба в центре первой бальмеровской линии водорода (Ha) хромосфера на этих высотах заполнена множеством спикул - тонких и длинных облаков горячего газа. О них известно мало. Диаметр отдельной спикулы менее 1000 км; живет она ок. 10 мин. Со скоростью ок. 30 км/с спикулы поднимаются до высоты 10 000-15 000 км, после чего либо растворяются, либо опускаются вниз. Судя по спектру, температура спикул составляют 10 000-20 000 К, хотя окружающая их корона на этих высотах нагрета как минимум до 600 000 К. Создается впечатление, что спикулы - это участки относительно холодной и плотной хромосферы, временно поднимающиеся в горячую разреженную корону. Подсчет в границах супергранул показывает, что количество спикул на уровне фотосферы соответствует числу гранул; вероятно, между ними есть физическая связь.
Вспышки.
Хромосфера над группой солнечных пятен может неожиданно стать ярче и выстрелить порцией газа. Это явление, названное "вспышкой", - одно из труднообъяснимых. Вспышки мощно излучают во всем диапазоне электромагнитных волн - от радио до рентгена, а также нередко выбрасывают пучки электронов и протонов с релятивистской скоростью (т.е. близкой к скорости света). Они возбуждают в межпланетной среде ударные волны, достигающие Земли. Вспышки чаще происходят вблизи групп пятен со сложной магнитной структурой, особенно когда в группе начинается быстрый рост нового пятна; такие группы производят по несколько вспышек в день. Слабые вспышки случаются чаще сильных. Наиболее мощные вспышки занимают 0,1% солнечного диска и длятся несколько часов. Полная энергия вспышки составляет 1023-1025 Дж. Рентгеновские спектры вспышек, полученные спутником SMM (Solar Maximum Mission), позволили значительно лучше понять природу вспышек. Начало вспышки может отмечать рентгеновский всплеск с длиной волны фотонов менее 0,05 , вызванный, как показывает его спектр, потоком релятивистских электронов. За несколько секунд эти электроны разогревают окружающий газ до 20 000 000 К, и он становится источником рентгеновского излучения в диапазоне 1-20 , в сотни раз превосходящего поток в этом диапазоне от спокойного Солнца. При такой температуре атомы железа теряют 24 из своих 26 электронов. Затем газ остывает, но еще продолжает излучать рентген. Вспышка излучает и в радиодиапазоне. П. Уайлд из Австралии и А. Максвелл из США исследовали развитие вспышки с помощью радиоаналога спектрографа - "динамического анализатора спектра", регистрирующего изменения мощности и частоты излучения. Оказалось, что частота излучения за первые несколько секунд вспышки падает с 600 до 100 МГц, указывая, что сквозь корону распространяется возмущение со скоростью 1/3 скорости света. В 1982 радиоастрономы США, используя радиоинтерферометр VLA в шт. Нью-Мексико и данные со спутника SMM, разрешили мелкие детали в хромосфере и короне во время вспышки. Не удивительно, что это оказались петли, вероятно, магнитной природы, в которых выделяется энергия, нагревающая газ во время вспышки. На заключительной стадии вспышки захваченные магнитным полем релятивистские электроны продолжают излучать сильно поляризованные радиоволны, двигаясь по спирали вокруг силовых магнитных линий над активной областью. Это излучение может продолжаться несколько часов после вспышки. Хотя из области вспышки всегда выбрасывается газ, его скорость обычно не превосходит скорости ухода с поверхности Солнца (616 км/с). Однако нередко вспышки выбрасывают потоки электронов и протонов, достигающие через 1-3 сут Земли и вызывающие на ней полярные сияния и возмущения магнитного поля. Эти частицы с энергией, доходящей до миллиардов электрон-вольт, весьма опасны для находящихся на орбите космонавтов. Поэтому астрономы стараются предсказывать солнечные вспышки, изучая конфигурацию магнитного поля в хромосфере. Сложная структура поля с перекрученными силовыми линиями, готовыми к пересоединению, указывает на возможность вспышки.
Протуберанцы.
Солнечные протуберанцы - это сравнительно холодные массы газа, появляющиеся и исчезающие в горячей короне. При наблюдении с коронографом в линии Ha они видны на лимбе Солнца как яркие облака на темном фоне неба. Но при наблюдении со спектрогелиографом или интерференционными фильтрами Лио они выглядят темными волокнами на фоне яркой хромосферы.
Формы протуберанцев исключительно разнообразны, но можно выделить несколько основных типов. Протуберанцы солнечных пятен похожи на занавеси до 100 000 км в длину, 30 000 км в высоту и 5000 км толщиной. Некоторые протуберанцы имеют ветвистую структуру. Редкие и красивые петлеобразные протуберанцы имеют округлую форму диаметром ок. 50 000 км. Почти у всех протуберанцев наблюдается тонкая структура из газовых нитей, вероятно, повторяющих структуру магнитного поля; истинная природа этого явления не ясна. Газ в протуберанцах обычно движется потоками вниз со скоростью 1-20 км/с. Исключение представляют "серджи" - протуберанцы, вылетающие с поверхности вверх со скоростью 100-200 км/с, а затем медленнее падающие обратно. Протуберанцы рождаются на краях групп солнечных пятен и могут сохраняться в течение нескольких оборотов Солнца (т.е. несколько земных месяцев). Спектры протуберанцев похожи на спектры хромосферы: яркие линии водорода, гелия и металлов на фоне слабого непрерывного излучения. Обычно линии излучения спокойных протуберанцев тоньше хромосферных линий; вероятно, это объясняется меньшим количеством атомов на луче зрения в протуберанце. Анализ спектров указывает, что температура спокойных протуберанцев 10 000-20 000 К, а плотность порядка 1010 ат./см3. У активных протуберанцев видны линии ионизованного гелия, что указывает на значительно более высокую температуру. Градиент температуры в протуберанцах очень велик, поскольку их окружает корона с температурой 2 000 000 К. Количество протуберанцев и их распределение по широте в течение 11-летнего цикла повторяет распределение солнечных пятен. Однако на высоких широтах существует второй пояс протуберанцев, который в период максимума цикла сдвигается к полюсу. Почему образуются протуберанцы и что поддерживает их в разреженной короне, не до конца ясно.
Корона. Внешняя часть Солнца - корона - светит слабо и видна невооруженным глазом только в моменты полных солнечных затмений либо с помощью коронографа. Но она значительно ярче в рентгеновских лучах и в радиодиапазоне.
См. также ВНЕАТМОСФЕРНАЯ АСТРОНОМИЯ . Корона ярко светит в рентгеновском диапазоне, потому что ее температура составляет от 1 до 5 млн. К, а в моменты вспышек достигает 10 млн. К. Рентгеновские спектры короны стали получать недавно со спутников, а оптические изучают уже многие годы в период полных затмений. В этих спектрах присутствуют линии многократно ионизованных атомов аргона, кальция, железа, кремния и серы, которые образуются только при температуре выше 1 000 000 К.
Белый свет короны, который во время затмения виден до расстояния в 4 радиуса Солнца, образуется в результате рассеяния фотосферного излучения на свободных электронах короны. Следовательно, изменение яркости короны с высотой указывает распределение электронов, а поскольку основным элементом является полностью ионизованный водород, то и распределение плотности газа. Корональные структуры четко делятся на открытые (лучи и полярные щеточки) и закрытые (петли и арки); ионизованный газ в точности повторяет структуру магнитного поля в короне, т.к. не может двигаться поперек силовых линий. Поскольку поле выходит из фотосферы и связано с 11-летним циклом солнечных пятен, внешний вид короны меняется в ходе этого цикла. В период минимума корона плотная и яркая только в экваториальном поясе, но по мере развития цикла корональные лучи появляются на более высоких широтах, а в максимуме их можно увидеть на всех широтах. С мая 1973 по январь 1974 корону непрерывно наблюдали 3 экипажа астронавтов с борта орбитальной станции "Скайлэб". Их данные показали, что темные корональные "дыры", где температура и плотность газа значительно понижены, - это области, откуда газ с большой скоростью вылетает в межпланетное пространство, создавая мощные потоки в спокойном солнечном ветре. Магнитные поля в корональных дырах "открыты", т.е. вытянуты далеко в пространство, что позволяет газу покидать корону. Эти конфигурации поля довольно устойчивы и могут сохраняться в период минимума солнечной активности до двух лет. Корональная дыра и связанный с ней поток вращаются вместе с поверхностью Солнца с периодом 27 сут и, если поток попадает на Землю, каждый раз вызывают геомагнитные бури. Энергетический баланс внешней атмосферы Солнца. Почему у Солнца такая горячая корона? Пока мы этого не знаем. Но есть довольно обоснованная гипотеза, что энергию во внешнюю атмосферу переносят звуковые и магнитогидродинамические (МГД) волны, которые генерируются турбулентными движениями газа под фотосферой. Попадая в верхние разреженные слои, эти волны становятся ударными, и их энергия диссипирует, нагревая газ. Звуковые волны нагревают нижнюю хромосферу, а МГД-волны распространяются по магнитным силовым линиям дальше в корону и нагревают ее. Часть тепла из короны за счет теплопроводности уходит в хромосферу и там излучается в пространство. Остальное тепло поддерживает излучение короны в замкнутых петлях и ускоряет потоки солнечного ветра в корональных дырах.
См. также
Яркий солнечный свет — источник отличного настроения и бодрости. В пасмурную погоду многие люди чувствуют себя подавленно, поддаются депрессии. Несмотря на это, все знают, что ненастье скоро закончится, и в небе появится солнце. Оно привычно людям с самого детства, и мало кто задумывается о том, что это светило собой представляет. Самая известная информация о Солнце — это то, что оно является звездой. Однако есть еще много любопытных фактов, которые могут быть интересны и детям, и взрослым.
Что такое Солнце?
Сейчас уже всем известно, что Солнце — это звезда, а не огромный напоминающий планету. Оно представляет собой облако газов с имеющимся внутри ядром. Основная составляющая этой звезды — водород, который занимает около 92% всего ее объема. Примерно 7% приходится на гелий, а оставшийся процент делят между собой прочие элементы. К ним относят железо, кислород, никель, кремний, серу и другие.
Большая часть энергии звезды вырабатывается в результате термоядерного синтеза гелия из водорода. Информация о Солнце, собранная учеными, позволяет отнести его к типу G2V по спектральной классификации. Этот тип называют «желтый карлик». При этом солнце, вопреки распространенному мнению, светит белым светом. Желтое свечение появляется в результате рассеивания и поглощения атмосферой нашей планеты коротковолновой части спектра его лучей. Наше светило - Солнце - является составной частью галактики От ее центра звезда находится на расстоянии 26000 световых лет, а один оборот вокруг него занимает 225-250 миллионов лет.
Солнечное излучение
Солнце и Земля разделены расстоянием в 149600 тыс. км. Несмотря на это, солнечное излучение является главным источником энергии на планете. Через атмосферу Земли проходит не весь его объем. Энергия Солнца используется растениями в процессах фотосинтеза. Таким путем образуются различные органические соединения и выделяется кислород. Солнечное излучение используется также для производства электроэнергии. Даже энергия запасов торфа и прочих полезных ископаемых появилась в давние времена под воздействием лучей этой яркой звезды. Особого внимания заслуживает ультрафиолетовое излучение Солнца. Оно обладает свойствами антисептика, может использоваться для обеззараживания воды. Влияет ультрафиолетовое излучение и на биологические процессы в организме человека, вызывая появление на коже загара, а также выработку витамина D.
Жизненный цикл Солнца
Наше светило - Солнце - это молодая звезда, относящаяся к третьему поколению. Она содержит большое количество металлов, что свидетельствует об образовании ее из других звезд предыдущих поколений. По данным ученых, Солнце насчитывает около 4,57 миллиардов лет. С учетом того, что составляет 10 миллиардов лет, сейчас она находится в его середине. На этом этапе в ядре Солнца происходит термоядерный синтез гелия из водорода. Постепенно количество водорода будет уменьшаться, звезда будет все более горячей, а ее светимость - более высокой. Затем запасы водорода в ядре закончатся полностью, часть его перейдет во внешнюю оболочку Солнца, а гелий начнет уплотняться. Процессы угасания звезды будут продолжаться в течение миллиардов лет, но все же приведут к превращению ее сначала в красного гиганта, потом в белого карлика.
Солнце и Земля
От степени солнечного излучения будет зависеть и жизнь на нашей планете. Примерно через 1 миллиард лет оно будет настолько сильным, что поверхность Земли значительно нагреется и станет непригодной для большинства форм жизни, они смогут остаться лишь в глубинах океанов и в полярных широтах. К возрасту Солнца примерно в 8 миллиардов лет условия на планете будут приближены к таким, которые сейчас имеются на Венере. Воды совсем не останется, она вся испарится в космос. Это приведет к полному исчезновению разных форм жизни. По мере того как ядро Солнца будет сжиматься, а его внешняя оболочка увеличиваться, будет возрастать вероятность поглощения нашей планеты внешними слоями плазмы звезды. Этого не произойдет лишь в том случае, если Земля вокруг Солнца будет вращаться на более дальнем расстоянии в результате перехода на другую орбиту.
Магнитное поле
Информация о Солнце, собранная исследователями, свидетельствует о том, что оно - магнитоактивная звезда. создаваемое им, изменяет свою направленность каждые 11 лет. Его напряженность также варьируется с течением времени. Все эти трансформации называют солнечной активностью, которая характеризуется особыми явлениями, например ветром, вспышками. Они являются причиной и которые отрицательно влияют на работу некоторых приборов на Земле, самочувствие людей.
Солнечные затмения
Информация о Солнце, собранная предками и дошедшая до наших дней, содержит упоминания о его затмениях еще с античности. Большое их количество описано также в период Средневековья. Солнечное затмение - это результат закрытия звезды Луной от наблюдателя, находящегося на Земле. Оно может быть полным, когда хотя бы с одной точки нашей планеты солнечный диск скрыт полностью, и частичным. В году обычно насчитывается от двух до пяти затмений. В определенной точке Земли они возникают с разницей во времени в течение 200-300 лет. Любители рассматривать небо, Солнце могут увидеть также кольцеобразное затмение. Луна закрывает диск звезды, но из-за меньших по диаметру размеров не может затмить ее полностью. В результате остается заметным «огненное» кольцо.
Стоит помнить, что наблюдать за Солнцем невооруженным взглядом, особенно в бинокль или телескоп, очень опасно. Это может привести к необратимым нарушениям зрения. Солнце находится относительно близко к поверхности нашей планеты и светит очень ярко. Без угрозы для здоровья глаз на него можно смотреть лишь во время восходов и закатов. В остальное время нужно использовать специальные затемняющие светофильтры или проецировать на белый экран изображение, полученное при помощи телескопа. Такой способ является наиболее приемлемым.
(Фото солнца №1)
Информация о солнце, как об одной из подобных звезд.
У солнца есть характеристики, которые мы встречаем и в других звездах галактики. Например, солнце по своим размерам и цвету излучения является желтым карликом, как некоторые другие звезды, четвертой по яркости звездой из пятидесяти звездных систем, замеченных астрономами. Это звезда – одиночка, которая излучает волны разных длин (инфракрасные лучи, гамма-лучи, рентгеновские лучи, радио лучи), но больше всего волны видимые, желто-зеленого цвета. Солнце ощутимо влияет комплексом этих излучений (солнечным ветром) на Землю, но земля не беззащитна, ее оберегает от вредного воздействия солнечных лучей атмосфера и магнитосфера.
По составу солнце – шар из плазмы, то есть из комплекса заряженных частиц, которые взаимодействуют друг с другом, это ядра атомов гелия, водорода и также электроны. Результат этого взаимодействия – наличие магнитного поля у звезды, которое и удерживает вокруг себя солнечные спутники - планеты.
Благодаря магнитным процессам на поверхности солнца мы наблюдаем эдакие солнечные пятна . Интересно, что они возникают не по одному, а парами в местах выхода и входа искаженного магнитного поля, в виде водоворотов раскаленного газа. Искажение магнитного поля солнца бывает разной силы в разные года. Оно меняется в течении 11, 2 лет, этот период назван солнечным годом. В зависимости от активности солнца солнечные пятна на нем появляются и исчезают.
Информация о строении солнца вкратце.
(Фото солнца №2)
То, что мы видим на поверхности солнца названо фотосферой, эта внешняя оболочка нашего светила имеет толщину 300 км и находится в постоянном движении энергии. Далее, направляясь вглубь к центру солнца, ученые предполагают конвекционный слой, в котором энергия, излучаемая ядром звезды, переносится из внутренних слоев к внешним, там фотоны стремятся наружу, поглощаются материей солнца, и вновь излучаются, они там как бы перемешиваются. И конечно же солнце имеет ядро в центре, которое и производит ядерные реакции, оно плотное и более горячее, чем поверхностный слой солнца. У солнца также есть атмосфера, названная солнечной короной, но она в отличии от земной не состоит из кислорода и углекислого газа, но это само излучение солнца, горячее во много раз, чем тело солнца, поэтому во время затмений корону хорошо видно, Она рассеивается по мере удаления от звезды видимо на 5 радиусов солнца, и дальше на более 10 радиусов нашего светила. Солнечные спутники, как и Земля находятся внутри этой короны, но на дальней ее границе. Подобное строение имеют большинство классических звезд.
Из солнечной короны вырывается солнечный ветер , который несет с собой частицы массы тела солнца. За 150 лет солнце теряет массу (ионизированные частицы – протоны, электроны, α-частицы) равную массе Земли. Солнечный ветер активно воздействует на атмосферу Земли, например, он создает полярные сияния и геомагнитные бури.
Информация о солнечных вспышках и корональных выбросах.
Время от времени в атмосфере солнца возникает выброс энергии, который назван солнечной вспышкой, она отличается от выброса короны солнца, о чем будет сказано далее в статье. Эта вспышка по времени занимает несколько минут и ее очень сложно прогнозировать. Выделение энергии на столько мощное, что ощутимо влияет на сотовую связь, измерительные электромагнитные приборы, вызывает электромагнитные бури. Корональные выбросы – это выбросы солнечной массы в части атмосферы солнца – солнечной короны, наблюдать их очень сложно, так как мешает свечение солнца, но возможно только с помощью специальных приборов. Корональный выброс состоит из плазмы (состав ионы, протоны, небольшое кол-во гелия и кислорода), имеет форму гигантской петли и может по времени не совпадать с солнечными вспышками. Такие вспышки и выбросы имеют некоторые звезды во вселенной, но у них они бывают намного мощнее, чем у солнца и препятствуют существованию жизни на их спутниках.
Информация о солнце и солнечных затмениях.
Солнечное затмение – это, когда луна находится между солнцем и землей. Солнце не висит в пространстве без движения, оно вращается вокруг самого себя с определенной скоростью, также и луна не стоит на месте, но вращается вокруг солнца. И бывают периодично сегменты времени, когда ночное светило оказывается четко между землей и солнцем и заслоняет частично или полностью от нашего взгляда свет, тогда можно увидеть корону солнца. В среднем солнечные затмения можно увидеть 2 раза в году с разных точек земного шара. Во время этого явления по Земле перемещается круглая лунная тень, которая может накрыть крупный город. С одного и того же места солнечное затмение, можно увидеть невооруженным глазом только раз в 200-300 лет.
Все про Солнце и его местоположении в Галактике .
Если выразится кратко, наша звезда расположена в Млечном пути – спиральной галактике с перемычкой, от центра ее наше светило удалено на 26 000 световых лет. Солнце перемещается вокруг Млечного пути, и делает один оборот за 225-250 мил. лет. В данный момент наша звезда находится на крае рукава Ориона изнутри, между рукавом Стрельца и рукавом Персея, это место еще названо «местным межзвездным облаком» - это плотное скопление межзвездного газа с температурой почти равной температуре Солнца. Это облако в свою очередь находится в «местном пузыре» - это территория горячего межзвездного газа, разряженного по своей структуре больше, чем межзвездное облако.
Информация о солнце в цифрах:
Расстояние от земли до солнца (в среднем) - 149600000 км, 92937000 миль.
Диаметр солнечного диска - 1392000 км, 864950 миль, в 109 больше диаметра земли)
Масса солнца - 1.99 x 1030 кг, в 333000 раз больше массы Земли
Плотность солнца в среднем - 1.41 г/см 3 (1/4 земли)
Температура поверхности солнца - 5,470 °C (9,880 °F), температура ядра солнца - 14000000 °C (25000000 °F)
Выходная мощность - 3.86 x 10 26 ватт
Период вращения по отношению к земле - 26.9 (экватор), 27.3 (зона солнечных пятен, 16°N), 31.1 (полюс)
Информация о солнце - уникальной звезде.
(Фото солнца №3)
Информация о солнце и его происхождении.
Есть два основных взгляда на происхождение солнца. Атеисты и эволюционисты верят, что Солнце – обычная звезда из многих звезд, которые возникли в сжавшейся газопылевой туманности. Но основательных доказательств такого происхождения и процесса формирования звезды мы не имеем и не можем иметь, это всего лишь предположения, основанные на вере, что разумного Создателя нет, и все произошло благодаря ряду случайностей. Второй же взгляд на происхождение Солнца основан на историческом документе, который сохранился неизменным много столетий – это Библия. Итак, ссылаясь на этот исторический документ, мы узнаем из 1 главы Бытия, что Солнце по Своему разумному замыслу сформировал и разместил в галактике Сам Создатель всего материального и нематериального. Подробнее о научном взгляде на происхождение Солнца в статье .
Все о молодости солнца вкратце.
Информация о солнце и его уникальном постоянстве.
Для того, чтобы на Земле существовала жизнь, ее звезда должна поддерживать положительное постоянное влияние на свой спутник. Солнце для этого подходит по всем параметрам.
Судьба солнца.
Есть разные предположения, как Солнце закончит свое существование, но это предположения ограниченного человека, который может только гадать. Но есть свидетельство более надежное, чем измышления ученых атеистов.
В Библии говорится в Откровении Иоанна 6гл. 12 стих о Великом суде над человечеством за их отступничество от Творца « И когда Он снял шестую печать, я взглянул, и вот, произошло великое землетрясение, и солнце стало мрачно как власяница (рубище), и луна сделалась как кровь…» Образным языком здесь описывается конец существования нашего мира. И это случится не через миллионы лет, как считают атеисты, но возможно в ближайшие тысячелетия, этого времени никто не знает, но оно обязательно будет.
Все мы привыкли ежедневно наблюдать яркое небесное светило, дарующее нам тепло и свет. Но все ли знают, что такое Солнце? Как оно устроено и что из себя представляет?
Солнце - ближайшая к Земле звезда, она занимает центральное место в Солнечной системе. Она представляет из себя огромных размеров горячий газовый шар (в основном из водорода). Размеры этой звезды настолько велики, что она легко вместила бы в себя миллион планет, подобных нашей.
Солнце сыграло решающую роль в развитии жизни на нашей планете и создало условия для образования других тел его системы. Наблюдение за Солнцем во все времена было важным занятием. Люди всегда осознавали его животворную мощь, использовали его также для исчисления времени. Интерес к солнечной энергии и ее возможностям растет с каждым днем. Отопление от солнца с помощью коллекторов становится все популярнее. Учитывая цены на природный газ, такая бесплатная альтернатива кажется еще более заманчивой.
Что такое Солнце? Всегда ли оно существовало?
Светит оно, как удалось выяснить ученым, уже много миллионов лет и возникло вместе с остальными планетами системы из громадного облака пыли и газа. Сферическое облако сжималось и вращение его усиливалось, затем оно превратилось в диск (под влиянием Все вещество облака сместилось в центр этого диска, образовав шар. Так, вероятно, и зародилось Солнце. Сначала оно было холодным, но постоянное сжатие делало его постепенно все горячее.
Представить, что такое Солнце на самом деле, очень трудно. В центре этого массивного самосветящегося тела температура достигает 15000000 градусов. Излучающая поверхность называется фотосферой. Она имеет гранулированную (зернистую) структуру. Каждое такое «зерно» представляет собой поднявшееся на поверхность раскаленное вещество размером с Германию. Часто на поверхности Солнца можно наблюдать темные области
