Солнце

Солнце - обычная звезда главной последовательности спектрального класса G2, одна из более 100 миллиардов звезд нашей галактики Млечный Путь.

Солнце является самым большим объектом в солнечной системе. В нем заключено более 99.8% от полной массы солнечной системы (большая часть оставшейся массы приходится на Юпитер).

Солнце часто называют "обычной" звездой. Это верно в том смысле, что есть много звезд похожих на Солнце. Однако Солнце самая близкая звезда к Земле и наиболее изученная. Благодаря Солнцу мы получили данные о физических процессах, которые определяют структуру и эволюцию звезд в общем. Солнце является источником тепла, который поддерживает жизнь на Земле и контролирует наш климат.

Солнце одушевляли во многих мифологиях: греки называли его Гелиос, римляне - Сол.

Наше Солнце, ближайшая звезда, находится на расстоянии 149600000 км от нас. Поэтому Солнце, которое в миллион раз больше Земли по размеру, выглядит таким маленьким. Ссылка:SOHO - ESA & NASA

В настоящее время Солнце состоит из водорода (70%), гелия (28%), более тяжелые элементы ("металлы") составляют менее 2%. Состав Солнца медленно меняется из-за ядерных реакций по превращению водорода в гелий, которые проходят в солнечном ядре.

Внешние слои Солнца вращаются дифференциально. На экваторе период вращения составляет 25.4 дня, на полюсах - 36 дней. Это происходит из-за того, что Солнце не является твердым телом, как Земля. Такой же эффект наблюдаются у планет- гигантов. Дифференциальное вращение происходит и в более глубоких слоях Солнца, но ядро вращается как твердое тело.

Солнечное ядро - центральная часть с радиусом примерно 25% от радиуса Солнца (около 175 000 км). Условия в солнечном ядре экстремальны. Температура составляет 15.6 миллионов градусов кельвина, давление - 250 миллиардов атмосфер. Плотность в центральной части ядра в 150 раз больше плотности воды.

Светимость Солнца составляет 3.846 * 10²⁶ Вт. Источником энергии Солнца являются реакции термоядерного синтеза. Каждую секунду около 700 000 000 тонн водорода превращаются в 695 000 000 тонн гелия, соответственно в излучение (гамма-фотоны) превращается около 5 000 000 тонн вещества. По мере того, как это излучение проходит из внутренней части Солнца к внешней, энергия непрерывно поглощается и переизлучается. вблизи ядра тепловое излучение настолько велико, что перенос энергии в вышележащие слои может осуществляться только излучением. Эта область называется зоной лучистого переноса. По мере того как температура и плотность вещества уменьшается ближе к поверхности Солнца доминирующим механизмом переноса энергии становится конвекция, вихревое перемешивание плазмы. При излучении фотона из ядра и последующем поглощении, он может переизлучиться в любом направлении и, соответственно, может как проникнуть в следующий слой плазмы в лучистой зоне, так и вернуться обратно, в нижние слои. Из-за этого промежуток времени, за который многократно переизлученный фотон (изначально возникший в ядре) достигает конвективной зоны, может измеряться миллионами лет. В среднем этот срок составляет для Солнца 170 тысяч лет.

У Солнца нет «настоящей поверхности». Если двигаться от внешних слоев Солнца к ядру, то вещество постепенно становится плотнее. Фотосфера - это та глубина, глубже которой мы не можем ничего увидеть. Представьте, как выглядит облако, когда вы летите на самолете и смотрите вниз – оно выглядит плотным, но на самом деле это не так. Солнечная атмосфера меняется от прозрачной до непрозрачной всего на расстоянии около нескольких сотен километров.

Над фотосферой находится хромосфера. Название связано с ее красноватым цветом, вызванным тем, что в её видимом спектре доминирует красная H-альфа линия излучения водорода. Толщина хромосферы около 2500 км. Плотность уменьшается по мере того, фотосфера переходит в хромосферу, но температура растет!

Сильно разреженная (с низкой плотностью) область над хромосферой называется короной. Эта область простирается на миллионы километров в космос. Корону можно видеть только при полном солнечном затмении. Корона имеет температуру около 1 000 000 К.

Случайно получилось, что если наблюдать с Земли, то Луна и Солнце имеют одинаковый размер на небе. А поскольку орбиты Земли и Луны лежат примерно в одной плоскости, то иногда Луна может проходить между Землей и Солнцем. Такое событие называется солнечным затмением. Если Луна находится не совсем точно на линии Земля-Солнце, то Луна закроет только часть солнечного диска (частное солнечное затмение). В то время как частное затмение видно в широкой области на Земле, полное затмение видно лишь в узкой полосе, шириной всего несколько километров (хотя длина этой полосы обычно несколько тысяч километров).

Солнечные пятна – холодные области солнечной фотосферы (примерно на 1500 К холоднее), которые выглядят темнее, чем фотосфера. Солнечное пятно может иметь продолжительность жизни от нескольких часов до нескольких месяцев. Оно состоит из 2 частей - темной центральной части, которая называется тень и менее темной окружающей части, которая называется полутень и имеет радиальную структуру. Их размеры сильно варьируются, несколько измеренных пятен имели 50 000 км в диаметре! Центральная часть пятна (тень) только кажется черной из-за большой яркости фотосферы. На самом деле в центре пятна яркость уменьшена только раз в десять, а яркость полутени составляет примерно ? яркости фотосферы. Температура в пятне на 2-2.5 тыс. К меньше, чем в фотосфере.

Количество пятен и других связанных с ними проявлений солнечной активности периодически меняется. Солнечный цикл чаще всего определяется количеством солнечных пятен на фотосфере, которое характеризуется специальным индексом - числом Вольфа. Период повторения в среднем составляет 11.1 год, но иногда он был короче – 8 лет или длиннее – 16 лет. Во время максимума цикла, можно увидеть более 100 пятен одновременно. Во время минимума иногда пятен нет вовсе. Этот цикл тесно связан с магнетизмом Солнца, который управляет многими аспектами солнечной активности. В эпоху максимума меняется полярность общего магнитного поля Солнца, полюса которого находятся вблизи полюсов вращения. Поэтому можно говорить о 22-летнем цикле солнечной активности.

Помимо света Солнце также излучает поток зараженных частиц (большая часть из них - протоны и электроны), который называется солнечным ветром. Солнечный ветер – поток заряженных частиц исходящий от солнца со средней скоростью 400 км/с. Это естественное следствие высокой температуры короны – плазма короны имеет слишком большую энергию, чтобы быть гравитационно связанным с Солнцем. Солнечный ветер и высокоэнергетические частицы, выбрасываемые при солнечных вспышках, могут оказывать существенное влияние на Землю, от электромагнитных помех до северных сияний.

Возраст Солнца около 4.5 миллиардов лет. С момента своего рождения оно использовало примерно половину своего запаса водорода. Примерно через 5 миллиардов лет оно израсходует свой запас водорода и с ним произойдут обычные для звезд изменения, которые в результате приведут к полному уничтожению Земли и, возможно, образованию планетарной туманности.

Спутники Солнца

Вокруг Солнца вращаются 8 планет и большое число малых объектов. Вопрос о том, какие тела нужно относить к планетам, а какие к малым телам, является спорным и, вообще говоря, зависит лишь от определения.

Характеристики планет

Ссылки

ISSUE #50: ANCIENT SUNLIGHT
Nine Planets
NASA's Imagine the Universe
Кононович Э.В., Мороз В.И. Общий курс астрономии М.: Эдиториал УРСС, 2001. 544 с.