Słońce

Krzysztof Jagielski
02.09.2015

Słońce jest centralną gwiazdą Układu Słonecznego. Bez niej życie na Ziemi byłoby niemożliwe. Jak dużo o niej wiemy? Nauką, która zajmuje się badaniem Słońca jest heliofizyka.

Słońce powstało około 4 miliardów 600 milionów lat temu z obłoku materii międzygwiezdnej pochodzącej prawdopodobnie z wybuchu supernowej. Obłok zaczął kurczyć się grawitacyjnie, przez co rozgrzał się - wynikiem tego nabierał coraz większej szybkości, zmieniając się w rotujący dysk o gorącym środku. Kiedy temperatura przekroczyła kilkadziesiąt milionów stopni rozbłysło Słońce.

Teraz zajmiemy się kilkoma pojęciami.

Korona słoneczna - to najbardziej zewnętrzna część atmosfery Słońca, silnie rozrzedzona i bardzo rozległa. Obejmuje obszar o średnicy kilkudziesięsiu promieni Słońca, ulega zmianie zgodnie z cyklami aktywności Słońca. Widoczna jest w czasie zaćmień Słońca lub dzięki zastosowaniu koronografu - urządzenie optyczne służące do badania korony słonecznej poza chwilami zaćmień Słońca. Polega to na usunięciu promieniu biegnących od tarczy Słońca za pomocą odpowiedniej diafragmy umieszczonej w ognisku obiektywu przyrządu.

Jasność powierzchniowa korony słonecznej równa jest ok. jednej milionowej jasności powierzchniowej tarczy słonecznej.


Czym jest aktywność Słońca? To po prostu zespół zjawisk występujących na Słońcu tj.: plamy słoneczne, pochodnie słoneczne, rozbłyski, wzrost promieniowania korpuskularnego Słońca oraz elektromagnetycznego. Aktywność opisuje się sumą tych zjawisk. Obserwuje się wiele cykli długoletnich, z których podstawowy ma długość 11,1 lat (średnia wieloletnia).


Chromosfera - warstwa atmosfery pomiędzy fotosfera a koroną. Jej podstawą jest obszar o temperaturze minimalnej w atmosferze słonecznej (4500 K). Powyżej tego obszaru temperatura chromosfery rośnie do ok. 7000 K na wysokości 1500 km od podstawy i do 106 K na granicy z koroną. Gęstość chromosfery maleje z wysokością.

Chromosferę można zaobserwować podczas całkowitych zaćmień Słońca, a poza zaćmieniami za pomocą koronografu. Chromosfera jest widoczna tylko na brzegach Słońca jako jego bardzo niejednorodna, postrzępiona, czerwona otoczka. Kolor ten zawdzięcza intensywnej linii wodorowej H.

Najniższa, licząca ok. 1000 km grubości warstwa chromosfery jest jednorodna, wyżej występują bryzgi chromosferyczne, jasne strumienie materii wyrzucane w górę do wysokości kilku (do 10) tys. km nad podstawę chromosfery. Nad aktywnymi obszarami fotosferycznymi obserwuje się w chromosferze flokuły oraz silne rozbłyski będące często źródłem protuberancji.


Protuberancje - są one jednym z przejawów aktywności Słońca. Obłoki gorącego (od 8000 do 15 000K) rozrzedzonego gazu wyrzucane są nad chronosferę.

Osiągają spokojnie wysokość średnio ok. 30 tysięcy km, a czas ich trwania dochodzi do kilku dni. Natomiast protuberancje wybuchowe żyją od kilkunastu minut do kilkunastu godzin i oddalają się od Słońca na setki tysięcy kilometrów. Materia wyrzucona podczas tego zjawiska, wraca na powierzchnię Słońca.


Fotosfera słoneczna - najgłębsza z możliwych do bezpośrednich badań warstwa atmosfery Słońca. jest ona źródłem prawie całego promieniowania elektromagnetycznego słońca docierającego do Ziemi. Średnia temperatura fotosfery wynosi 5700K. Grubość fotosfery wynosi 0,001 promienia Słońca, ok. 300km.

W fotosferze słonecznej obserwuje się granulacje i prądy konwekcyjne (pionowe prądy występujące w atmosferze). Gołym okiem widziana jest jako tarcza słoneczna. Fotosfera nie ma jednolitej powierzchni, posiada strukturę ziarnistą - ziarna sięgają rozmiaru kilkuset kilometrów. Poza ziarnami można zaobserwować również plamy słoneczne.


Granule - to obserwowane w fotosferze słonecznej jasne obszary o rozmiarach od 100 do 2000 km, nadające tej warstwie niejednorodny, ziarnisty wygląd. Granule powstają w wyniku silnych ruchów konwektywnych, występujących w pod-fotosferycznych warstwach Słońca.

Poruszają się one prostopadle do powierzchni fotosfery z prędkościami ok. 1 km/s. Jasność jest ok. 10% większa niż jasność tła, dzięki temu, że mają wyższą ( 0 300-400K) temperaturę.

Granulacja jest zjawiskiem bardzo zmiennym. Wędrujące ku górze granule po 2-5 minutach ochładzają się, przestają być widoczne, a ich miejsce zastępują nowe.


Pochodnie słoneczne - są to jasne obszary na fotosferze Słońca w pobliżu plam słonecznych. Ich pojawienie się zapowiada powstanie plam. Pochodnie słoneczne zanikają po zniknięciu plamy słonecznej. Obszar pochodni słonecznych ma o ok. 100K wyższą temperaturę od reszty powierzchni.


Plamy słoneczne - to ciemne obszary widoczne na powierzchni Słońca, stanowią zagłębienie w fotosferze słonecznej. Mają one średnicę od setek do ponad 100 tysięcy km oraz dostrzegalną strukturę: ciemne miejsce (tzw. obszar cienia), otoczony jest obszarem o pośredniej jasności (tzw. obszarem półcienia), duże plamy słoneczne otoczone są jasnymi pierścieniami.

Temperatura plam słonecznych jest niższa od otaczającej ją fotosfery o ok. 1000 K. "Żyją" od kilku do kilkunastu miesięcy. Plamom słonecznym towarzyszą wyżej opisane pochodnie słoneczne. Częstotliwość, położenia i wielkość plam słonecznych zależy od momentu cyklu aktywności Słońca, a ich powstawanie wynika z zaburzeń transportu konwektywnego ciepła z wnętrza Słońca.


Wiatr słoneczny - jest to strumień naładowanych cząstek wypływających w przestrzeń międzyplanetarną z korony słonecznej. Składa się głównie z protonów poruszających się  z prędkościami od 250 do 800 km/s. Natężenie wiatru słonecznego w pobliżu Ziemi wynosi ok. 5x10^8 na centymetr kwadratowy na sekundę.

Wywołuje on zaburzenia pola magnetycznego Ziemi - znanych pod nazwą "burz magnetycznych". Z jego tez powodu warkocze komet odchylają się.

Równonoc - inaczej zwana ekwinokcjum - zrównanie dnia z nocą. nazywamy w ten sposób moment, w którym Słońca zajmuje na ekliptyce (zbiorze punktów położeń Słońca w rocznej wędrówce na tle gwiazd) w jednym z dwóch miejsc, gdzie przecina się z równikiem niebieskim, czyli 0stopni Barana (równonoc wiosenna, ok. 21 marca) lub 0stopni Wagi (równonoc jesienna, ok.23 września).

Na skutek zjawiska precesji osi ziemskiej punkty równonocy przesuwają się po ekliptyce - na pokonanie całej jej długości potrzeba każdemu z nich ok. 26 tysięcy lat - tzw. rok platoński.


A teraz kilka informacji technicznych:

  • Słońce jest żółtym karłem I populacji;
  • należy do ciągu głównego na diagramie Hertzsprunga-Russella do gwiazd widmowych - oznaczone jest jako G2V;
  • jasność wizualna: -26,78m
  • jasność absolutna: +4,79m
  • masa: 1,9891x1030 kg
  • średnia gęstość: 1,410g/m3
  • średnica: 1,3920x106 km;
  • odległość największa od Ziemi (apogeum): 152,1 milionów kilometrów;
  • najmniejsza odległość od Ziemi (perygeum): 147,1 milionów kilometrów;
  • średnica kątowa obserwowana z Ziemi: średnio 31,9877;
  • temperatura jądra: do 19 milionów K;
  • średnio wypromieniowywana energia: 3,82x1026 J/s;
  • rozkład widma ma maksimum dla barwy żółto-zielonej - długość fali wynosi około 460 nm.
Zgłoś swój pomysł na artykuł

Więcej w tym dziale Zobacz wszystkie