Помимо того, что Солнце является центральным источником света и тепла в нашей Солнечной системе, оно также является источником исторического, религиозного и научного вдохновения. Из-за важной роли, которую Солнце играет в нашей жизни, оно изучено больше, чем любой другой объект во Вселенной, за пределами нашей планеты. Сегодня физики, изучающие Солнце, изучают его структуру и активность, чтобы лучше понять, как работает оно и другие звезды.
Солнце с Земли
С нашей точки зрения, расположенной здесь, на Земле, Солнце выглядит как желто-белый шар света в небе. Оно находится примерно в 150 миллионах километров от Земли, в части галактики Млечный Путь, называемой рукавом Ориона.
Наблюдение за Солнцем требует особых мер предосторожности, потому что оно очень яркое. Смотреть на него в телескоп небезопасно, если только в вашем телескопе нет специального солнечного фильтра.
Один из увлекательных способов наблюдать за Солнцем - это во время полного солнечного затмения. Это особое событие, когда Луна и Солнце выстраиваются в линию, если смотреть с Земли. Луна на короткое время закрывает Солнце, и смотреть на нее безопасно. Большинство людей видят жемчужно-белую солнечную корону, простирающуюся в космос.
Влияние на планеты
Гравитация - это сила, которая удерживает планеты на орбитах внутри Солнечной системы. Сила тяжести на поверхности Солнца составляет 274,0 м/с2. Для сравнения, гравитационное притяжение Земли составляет 9,8 м/с2. Людям, летящим на ракете вблизи поверхности Солнца и пытающимся избежать его гравитационного притяжения, пришлось бы разогнаться до скорости 2 223 720 км/ч, чтобы улететь. Вот это сильная гравитация!
Солнце также испускает постоянный поток частиц, называемый "солнечным ветром", который окутывает все планеты радиацией. Этот ветер является невидимой связью между Солнцем и всеми объектами Солнечной системы, вызывая сезонные изменения. На Земле этот солнечный ветер также влияет на океанские течения, нашу повседневную погоду и наш долгосрочный климат.
Масса
Солнце массивно. По объему оно содержит большую часть массы Солнечной системы — более 99,8% всей массы планет, лун, колец, астероидов и комет, вместе взятых. Она также довольно большая, ее протяженность по экватору составляет 4 379 000 км. Внутри нее поместилось бы более 1 300 000 Земель.
Внутри солнца
Солнце представляет собой сферу из перегретого газа. Его вещество разделено на несколько слоев, почти как раскаленная луковица. Вот что происходит на Солнце изнутри:
Во-первых, энергия вырабатывается в самом центре, называемом ядром. Там водород сплавляется с образованием гелия. В процессе термоядерного синтеза образуются свет и тепло. Ядро нагревается более чем до 15 миллионов градусов в результате термоядерного синтеза, а также из-за невероятно высокого давления в слоях над ним. Собственная гравитация Солнца уравновешивает тепловое давление в его ядре, сохраняя его сферическую форму.
Над ядром расположены радиационная и конвективная зоны. Там температура ниже, примерно от 7000 до 8000 К. Фотонам света требуется несколько сотен тысяч лет, чтобы вырваться из плотного ядра и пройти через эти области. В конце концов, они достигают поверхности, называемой фотосферой.
Поверхность и атмосфера Солнца
Эта фотосфера представляет собой видимый слой толщиной 500 км, из которого в конечном итоге выходит большая часть солнечной радиации и света. Она также является местом образования солнечных пятен. Над фотосферой находится хромосфера ("цветная сфера"), которую можно ненадолго увидеть во время полных солнечных затмений в виде красноватого ободка. Температура неуклонно повышается с увеличением высоты до 50 000 К, в то время как плотность падает в 100 000 раз по сравнению с фотосферой.
Над хромосферой находится корона. Это внешняя атмосфера Солнца. Это область, где солнечный ветер выходит за пределы Солнца и пересекает Солнечную систему. Корона чрезвычайно горячая, температура достигает миллионов градусов по Кельвину. До недавнего времени физики, изучающие солнце, не совсем понимали, как корона может быть такой горячей. Оказывается, миллионы крошечных вспышек, называемых наноспарками, могут играть определенную роль в нагреве короны.
Формирование и история
По сравнению с другими звездами астрономы считают нашу звезду желтым карликом и относят ее к спектральному типу G2 V. Ее размер меньше, чем у многих звезд в галактике. Ее возраст в 4,6 миллиарда лет делает ее звездой среднего возраста. Хотя некоторым звездам почти столько же лет, сколько и Вселенной, - около 13,7 миллиардов лет, - Солнце относится к звездам второго поколения, а это означает, что оно сформировалось значительно позже первого поколения звезд. Часть его материала была получена из звезд, которые к настоящему времени давно исчезли.
Солнце сформировалось в облаке газа и пыли около 4,5 миллиардов лет назад. Оно начало светить, как только в его ядре началось превращение водорода в гелий. Этот процесс будет продолжаться еще около пяти миллиардов лет. Затем, когда у Солнца закончится водород, оно начнет выделять гелий. В этот момент Солнце претерпит радикальные изменения. Его внешняя атмосфера расширится, что, вероятно, приведет к полному уничтожению планеты Земля. В конце концов, умирающее Солнце снова сожмется и превратится в белого карлика, а то, что осталось от его внешней атмосферы, может быть унесено в космос в виде кольцеобразного облака, называемого планетарной туманностью.
Исследуя Солнце
Ученые изучают Солнце с помощью множества различных обсерваторий, как на земле, так и в космосе. Они отслеживают изменения на его поверхности, движение солнечных пятен, постоянно меняющиеся магнитные поля, вспышки и корональные выбросы массы, а также измеряют силу солнечного ветра.
Наиболее известными наземными солнечными телескопами являются шведская 1-метровая обсерватория на Ла-Пальме (Канарские острова), обсерватория Маунт-Уилсон в Калифорнии, пара солнечных обсерваторий на Тенерифе на Канарских островах и другие по всему миру.
Орбитальные телескопы позволяют наблюдать за ними из-за пределов нашей атмосферы. Они обеспечивают постоянный обзор Солнца и его постоянно меняющейся поверхности. К числу наиболее известных космических солнечных миссий относятся SOHO, обсерватория солнечной динамики (SDO) и космический аппарат twin STEREO.
Один космический аппарат действительно вращался вокруг Солнца в течение нескольких лет; это была миссия "Улисс". Он вышел на полярную орбиту вокруг Солнца.