История Солнца
Солнце на сегодняшний день является самым большим объектом в Солнечной системе. Оно содержит более 99,8% от общей массы Солнечной системы (Юпитер содержит большую часть остальных).
Часто говорят, что Солнце - "обычная" звезда. Это верно в том смысле, что есть много других, похожих на нее. Но звезд поменьше, чем больших, гораздо больше; Солнце находится в верхних 10% по массе. Средний размер звезд в нашей галактике, вероятно, меньше половины массы Солнца.
Солнце олицетворяется во многих мифологиях: греки называли его Гелиос, римляне называли его Солнцем.
В настоящее время Солнце - это около 70% водорода и 28% гелия по массе, все остальное ("металлы") составляет менее 2%. Со временем это меняется медленно по мере того, как Солнце преобразует водород в гелий в своем ядре.
Внешние слои Солнца характеризуются дифференциальным вращением: на экваторе поверхность вращается раз в 25,4 дня; вблизи полюсов - целых 36 дней. Такое странное поведение объясняется тем, что Солнце не является таким твердым телом, как Земля. Аналогичные эффекты наблюдаются на газовых планетах. Дифференциальное вращение значительно простирается вглубь Солнца, но ядро Солнца вращается как твердое тело.
Условия в ядре Солнца (приблизительно внутренние 25% его радиуса) экстремальны. Температура составляет 15,6 миллионов Кельвинов, а давление - 250 миллиардов атмосфер. В центре ядра плотность Солнца более чем в 150 раз превышает плотность воды.
Энергия Солнца (около 386 млрд. мегаватт) вырабатывается за счет реакций ядерного синтеза. Каждую секунду около 700 000 000 тонн водорода превращается в 695 000 000 тонн гелия и 5 000 000 тонн (= 3,86e33 ergs) энергии в виде гамма-лучей. При движении к поверхности энергия непрерывно поглощается и вновь излучается при все более низких и более низких температурах, так что к моменту достижения поверхности она является в первую очередь видимым светом. На последних 20% пути к поверхности энергия больше переносится конвекцией, чем излучением.
Поверхность Солнца, называемая фотосферой, находится при температуре около 5800 К. Солнечные пятна - это "прохладные" области, всего 3800 К (они выглядят темными только по сравнению с окружающими областями). Солнечные пятна могут быть очень большими, до 50,000 км в диаметре. Пятна вызваны сложным и не очень хорошо изученным взаимодействием с магнитным полем Солнца.
Небольшой регион, известный как хромосфера, лежит над фотосферой.
Этот сильно разреженный район над хромосферой, называемый короной, простирается на миллионы километров в космос, но виден только во время полного солнечного затмения (слева). Температура в короне более 1,000,000 K.
Просто так получилось, что Луна и Солнце кажутся такими же размерами в небе, как и на Земле. А поскольку Луна движется по орбите Земли примерно в той же плоскости, что и орбита Земли вокруг Солнца, то иногда Луна оказывается прямо между Землей и Солнцем. Это называется солнечным затмением; если выравнивание является скользко несовершенным, то Луна охватывает только часть диска Солнца, и это событие называется частичным затмением. Когда он выравнивается идеально, весь солнечный диск блокируется, и это называется полным затмением Солнца. Частичные затмения видны на большой площади Земли, но область, из которой видно полное затмение, называемая траекторией тотальности, очень узкая, всего несколько километров (хотя обычно это тысячи километров длиной). Затмения Солнца происходят один или два раза в год. Если вы останетесь дома, то, скорее всего, увидите частичное затмение несколько раз в десятилетие. Но так как путь тотальности настолько мал, то очень маловероятно, что оно пересечет вас дома. Поэтому люди часто путешествуют полмира только для того, чтобы увидеть полное солнечное затмение. Стоять в тени Луны - это потрясающий опыт. На несколько драгоценных минут посреди дня темнеет. Выходят звезды. Животные и птицы думают, что пора спать. И вы можете видеть солнечную корону. Это стоит того, чтобы совершить большое путешествие.
Магнитное поле Солнца очень сильное (по земным меркам) и очень сложное. Его магнитосфера (также известная как гелиосфера) простирается далеко за пределы Плутона.
Помимо тепла и света, Солнце также излучает поток заряженных частиц низкой плотности (в основном электронов и протонов), известный как солнечный ветер, который распространяется по всей солнечной системе со скоростью около 450 км/сек. Солнечный ветер и гораздо более высокоэнергетические частицы, выбрасываемые солнечными вспышками, могут оказывать драматическое воздействие на Землю, начиная от скачков на линии электропередач и заканчивая радиопомехами до прекрасного сияния сияния.
Последние данные космического аппарата "Улисс" показывают, что в течение минимального периода солнечного цикла солнечный ветер, исходящий из полярных регионов, течет почти в два раза быстрее - 750 километров в секунду, чем в более низких широтах. Состав солнечного ветра также, по-видимому, различается в полярных регионах. Однако во время солнечного максимума солнечный ветер движется с промежуточной скоростью.
Дальнейшее изучение солнечного ветра будет проводиться с помощью космических аппаратов Wind, ACE и SOHO с динамически стабильной точки обзора непосредственно между Землей и Солнцем на расстоянии около 1,6 млн. км от Земли.
Солнечный ветер оказывает большое влияние на хвосты комет и даже оказывает измеримое влияние на траектории движения космических аппаратов.
Впечатляющие петли и выступы часто видны на конечности Солнца (слева).
Выход Солнца не совсем постоянен. Так же, как и количество солнечных пятен. Во второй половине 17 века был период очень низкой активности солнечных пятен, называемый Маундерским минимумом. Это совпадает с аномально холодным периодом в северной Европе, иногда известным как Малый Ледниковый Период. С момента образования Солнечной системы мощность Солнца увеличилась примерно на 40%.
Солнцу около 4,5 миллиардов лет. С момента своего рождения оно израсходовало около половины водорода в своем ядре. Оно будет продолжать излучать "мирно" еще 5 миллиардов лет или около того (хотя его светимость за это время примерно удвоится). Но в конце концов у него закончится водородное топливо. Затем он будет вынужден совершить радикальные изменения, которые, хотя и являются обычным явлением по звездным меркам, приведут к полному разрушению Земли (и, возможно, к созданию планетарной туманности).
Спутники Солнца
На Солнце по орбите вращаются восемь планет и большое количество более мелких объектов. (Точно, какие именно тела должны быть классифицированы как планеты, а какие как "меньшие объекты" были источником некоторого противоречия, но в конце концов это действительно только вопрос определения. Плутон больше официально не является планетой, но мы оставим его здесь ради истории).
