12 Солнце

2021-03-09 СтудИзба

1. Солнце

 Масса        = 1.99* 1030 кг.  Диаметр     = 1.392.000 км.
 Абсолютная звёздная величина = +4.8.  Спектральный класс   =  G2
 Температура поверхности      =  5800о К.

 Период обращения вокруг оси    =  25 ч(полюса) -35 ч(экватор)
 Период обращения вокруг центра галактики  = 200.000.000 лет
 Расстояние до центра галактики   25000 свет. Лет  Скорость движения вокруг центра галактики = 230 км/сек.

Солнце. Звезда давшая начало всему живому в нашей системе, приблизительно в 750 раз превосходит по массе все остальные тела солнечной системы, поэтому всё в нашей системе можно считать обращающимся вокруг солнца, как общего центра масс.

Описание: Солнце на волне атома водорода

Рекомендуемые файлы

Солнце - это сферически симметричный раскаленный плазменный шар, находящийся в равновесии. Оно, вероятно, возникло вместе с другими телами Солнечной системы из газопылевой туманности примерно 5 млрд. лет назад. В начале своей жизни солнце, примерно на 3/4 состояло из водорода. Затем, из-за гравитационного сжатия,  температура и давление в недрах настолько увеличились, что самопроизвольно начала происходить термоядерная реакция, в ходе которой водород превращаться в гелий. В результате этого очень сильно поднялась температура в центре Солнца, (порядка 15.000.000 К),  а давление в его недрах возросло настолько (1,5.105 кг/м3), что смогло уравновесить силу тяжести и остановить гравитационное сжатие. Так возникла современная структура Солнца. За время существования Солнца уже около половины водорода в его центральной области превратилось в гелий и вероятно ещё  через 5 млрд. лет, когда в центре светила водород  будет  на  исходе, Солнце (жёлтый карлик в настоящее время)  увеличится в размерах и станет красным гигантом. 

Вообще масса звезды однозначно определяет её дальнейшую судьбу. Наше солнце закончит свою жизнь как белый карлик, порадовав неведомых нам внеземных астрономов будущего новой планетарной туманностью, форма которой может оказаться весьма причудливой благодаря влиянию планет.

Мощность излучения Солнца  3,8.1020 МВт. 48 % излучения приходится на видимую область спектра, 45 % на инфракрасную, а остальные 8 % распределяются между остальными (радио,ультрафиолет,  и т. д.). На Землю, через 8 минут и 20 секунд после излучения, падает только около половины миллиардной доли. Однако она поддерживает в газообразном состоянии земную атмосферу, постоянно нагревает сушу и водоемы, дает энергию ветрам и водопадам, обеспечивает жизнедеятельность животных и растений.  

Описание: Корона Солнца

Почти вся энергия Солнца генерируется в центральной области с радиусом примерно 1/3 солнечного. Через слои, окружающие центральную часть, эта энергия передается наружу. На протяжении последней трети радиуса находится конвективная зона. Причина возникновения перемешивания (конвекции) в наружных слоях Солнца та же, что и в кипящем чайнике: количество энергии, поступающие от нагревателя, гораздо большее того, которое отводится теплопроводностью. Поэтому вещество вынуждено приходит в движение и начинает само переносить тепло. Над конвективной зоной располагаются непосредственно наблюдаемые слои Солнца, называемые его атмосферой. 

Солнечная атмосфера также состоит из нескольких различных слоев. Самый глубокий и тонкий из них- фотосфера, непосредственно наблюдаемая в видимом непрерывном спектре. Толщина фотосферы всего около 300 км. Чем глубже слои фотосферы, тем они горячее. Во внешних более холодных слоях фотосферы на фоне непрерывного спектра образуются фраунгоферовы линии поглощения.

Во время наибольшего спокойствия земной атмосферы в телескоп можно наблюдать характерную зернистую структуру фотосферы. Чередование маленьких светлых пятнышек- гранул- размером около 1000 км., окруженных темными промежутками, создает впечатление ячеистой структуры- грануляции. Возникновение грануляции связано с происходящей под фотосферой конвекцией. Отдельные гранулы на несколько сотен градусов горячее окружающего их газа, и в течении нескольких минут их распределение по диску Солнца меняется. Спектральные измерения свидетельствуют о движении газа в гранулах, похожих на конвективные: в гранулах газ поднимается, а между ними- опускается.

Эти движения газов порождают в солнечной атмосфере акустические волны, подобные звуковым волнам в воздухе.

Распространяясь в верхние слои солнечной атмосферы, волны, возникшие в конвективной зоне и в фотосфере, передают им часть механической энергии конвективных движений и производят нагревание газов последующих слоев атмосферы- хромосферы и короны. В результате верхние слои фотосферы с температурой около 4500K оказываются самыми "холодными" на Солнце. Как вглубь, так и вверх от них температура газов быстро растет.

Описание: Хромосфера Солнца

Расположенный над фотосферой слой, называемый хромосферой, во время полных солнечных затмений в те минуты, когда Луна полностью закрывает фотосферу, виден как розовое кольцо, окружающее темный диск. На краю хромосферы наблюдаются выступающие как бы язычки пламени- хромосферные спикулы, представляющие собою вытянутые столбики из уплотненного газа. Тогда же можно наблюдать и спектр хромосферы, так называемый спектр вспышки. Он состоит из ярких эмиссионных линий водорода, гелия ионизированного кальция и других элементов, которые внезапно вспыхивают во время полной фазы затмения. Выделяя излучение Солнца в этих линиях, можно получить в них его изображение.

Хромосфера отличается от фотосферы значительно более неправильной неоднородной структурой. Заметно два типа неоднородностей- яркие и темные. По своим размерам они превышают фотосферные гранулы. В целом распределение неоднородностей образует так называемую хромосферную сетку, особенно хорошо заметную в линии ионизированного кальция. Как и грануляция, она является следствием движений газов в подфотосферной конвективной зоне, только происходящие в более крупных масштабах. Температура в хромосфере быстро растет, достигая в верхних ее слоях десятков тысяч градусов.

Описание: Протуберанец

Самая внешняя и самая разреженная часть солнечной атмосферы- корона, прослеживающаяся от солнечного лимба до расстояний в десятки солнечных радиусов и имеющая температуру около миллиона градусов. Корону можно видеть только во время полного солнечного затмения либо с помощью коронографа.

Солнечная атмосфера постоянно колеблется. В ней распространяются как вертикальные, так и горизонтальные волны с длинами в несколько тысяч километров. Колебания носят резонансный характер и происходят с периодом около 5 минут.

Описание: Солнечные пятна

В возникновении явлений, происходящих на Солнце, большую роль играет магнитное поле, которое сильнее земного в 6000 раз. Вещество на Солнце всюду представляет собой намагниченную плазму, смесь электронов и ядер водорода и гелия. Иногда в отдельных областях напряженность магнитного поля быстро и сильно возрастает. Этот процесс сопровождается возникновением целого комплекса явлений солнечной активности в различных слоях солнечной атмосферы. К ним относятся факелы и пятна в фотосфере, флоккулы в хромосфере,  солнечные вспышки зарождающиеся в хромосфере и протуберанцы (выбросы вещества) в короне.

Солнечные пятна появляются парами в тех местах, где линии искаженного магнитного поля выходят из поверхности и входят в нее. Пара пятен при этом образует пару полюсов поля - южный и северный. В годы повышенной солнечной активности магнитное поле искажено сильнее и пятен на Солнце больше. В годы "спокойного" Солнца пятен может не быть вовсе. Период изменения солнечной активности приближенно принято считать равным 11,2 года. После появления пятна могут просуществовать от нескольких часов до нескольких месяцев. Форма и размеры пятен бывают различными. Их температура на 1000-1500°ниже, чем у остальной поверхности Солнца, и лишь поэтому они кажутся темными. Холодными пятна можно считать только относительно прочих частей поверхности Солнца.

Солнце- мощный источник радиоизлучения. В межпланетное пространство проникают радиоволны, которые излучает хромосфера (сантиметровые волны) и корона (дециметровые и метровые волны).

Радиоизлучение Солнца имеет две составляющие- постоянную и переменную (всплески, "шумовые бури"). Во время сильных солнечных вспышек радиоизлучение Солнца возрастает в тысячи и даже миллионы раз по сравнению с радиоизлучением спокойного Солнца. Это радиоизлучение имеет нетепловую природу.

Описание: Солнце в рентгеновских лучах

Рентгеновские лучи исходят в основном от верхних слоев хромосферы и короны. Особенно сильным излучение бывает в годы максимума солнечной активности.

Солнце излучает не только свет, тепло и все другие виды электромагнитного излучения. Оно также является источником постоянного потока частиц- корпускул. Нейтрино, электроны, протоны, альфа-частицы, а также более тяжелые атомные ядра все вместе составляют корпускулярное излучение Солнца. Значительная часть этого излучения представляет собой более или менее непрерывное истечение плазмы- солнечный ветер, являющийся продолжением внешних слоев солнечной атмосферы- солнечной короны. На фоне этого постоянно дующего плазменного ветра отдельные области на Солнце являются источниками более направленных, усиленных, так называемых корпускулярных потоков. Скорее всего они связаны с особыми областями солнечной короны- коронарными дырами, а также, возможно, с долгоживущими активными областями на Солнце. Наконец, с солнечными вспышками связанны наиболее мощные кратковременные потоки частиц, главным образом электронов и протонов. В результате наиболее мощных вспышек частицы могут приобретать скорости, составляющие заметную долю скорости света. Частицы с такими большими энергиями называются солнечными космическими лучами.

Солнечное корпускулярное излучение оказывает сильное влияние на Землю, и прежде всего на верхние слои ее атмосферы и магнитное поле, вызывая множество геофизических явлений.

Специалисты НАСА (Национальное управление США по аэронавтике и исследованию космического пространства), ведущие наблюдение за поведением Солнца, зарегистрировали переворот магнитных полюсов. Они отмечают, что северный магнитный полюс Солнца, который был в северном полушарии только несколько месяцев назад, теперь находится в южном.

Впрочем, такое перевернутое местоположение магнитных полюсов не является уникальным событием. Полный 22-летний магнитный цикл связан с 11-летним циклом солнечной активности и переворот полюсов случается во время прохождения максимума.

Магнитные полюса Солнца останутся теперь на новых местах до следующего перехода, который случается с регулярностью часового механизма. Загадочен секрет этого явления, и до сих пор тайной остается цикличность солнечной активности. Геомагнитное поле Земли также изменяло зеркально свое направление, но последний такой реверс случился 740 тыс. лет тому назад. Некоторые исследователи полагают, что наша планета просрочила свой срок для переворота магнитных полюсов, но никто не может точно предсказать, когда следующий обратный ход случится.

Хотя магнитные поля Солнца и Земли ведут себя по-разному, но они имеют и общие черты. В течение минимума солнечной активности магнитное поле нашей звезды, как и геомагнитное поле нашей планеты, направлено вдоль меридиана. Силовые линии располагаются в пространстве подобно тому, как вокруг намагниченного железного стержня расположатся магнитные стрелки. Магнитные линии концентрируются у полюсов и разрежены в области экватора. Ученые называют такое поле 'дипольным', подчеркивая даже в названии существование двух полюсов. Напряженность магнитного поля Солнца составляет около 50 Гаусс, а геомагнитное поле Земли в 100 раз слабее.

Когда солнечная активность увеличивается и растет число солнечных пятен на поверхности Солнца, магнитное поле нашей звезды начинает изменяться. Солнечные пятна представляют собой места, где замыкаются потоки магнитной индукции, и величина магнитного поля в этих областях может в сотни раз превышать значения основного дипольного поля. Как отмечает специалист по физике Солнца в Центре космических полетов имени Маршалла Дэвид Хатевэй, «меридиональные течения на поверхности Солнца захватывают и несут магнитные потоки солнечных пятен от средних широт к полюсам, и дипольное поле устойчиво ослабевает». Используя данные, собранные астрономами Национальной обсерватории США в Пик Кит, Хатевэй ежедневно записывал среднее магнитное поле Солнца в зависимости от широты и времени, начиная с 1975 года по настоящее время. В результате получилась своего рода маршрутная карта, протоколирующая поведение магнитных потоков на поверхности Солнца.

Описание: 0sun

В модели солнечного динамо предполагается, что наше светило работает как генератор постоянного тока и основные действия происходят в области зоны конвекции. Магнитные поля произведены электрическими токами, которые получаются за счет движения потоков горячих ионизированных газов. Мы наблюдаем ряд потоков относительно поверхности Солнца, и все эти потоки могут создавать магнитные поля высокой интенсивности. Магнитные потоки в этой модели подобны резиновым полосам. Они состоят из непрерывных силовых линий, которые подвергаются растяжению и сжатию. Подобно резиновым полосам, под внешним воздействием напряженность в магнитных потоках может быть усилена при их растяжении или скручивании. Это растяжение, скручивание и сжатие осуществляется за счет реакции термоядерного синтеза, идущей внутри Солнца.

Меридиональное течение потоков на поверхности Солнца выносит от экватора к полюсам огромные массы вещества (75% массы Солнца составляет водород, около 25% - гелий, а на долю других элементов приходится менее 0,1%). На полюсах эти потоки уходят внутрь светила и образуют внутренний встречный противоток вещества. За счет такой циркуляции заряженной плазмы и работает солнечный магнитный генератор постоянного тока. На поверхности Солнца скорость движения потока вдоль меридиана составляет около 20 метров в секунду (40 миль в час). Обратный противоток к экватору происходит в глубине Солнца, где плотность материи намного выше, и поэтому его скорость снижается до 1-2 метров в секунду (от 2 до 4 миль в час). Этот медленный противоток несет вещество от полярных областей до экватора приблизительно 20 лет.

Лекция "15 Лекарственые средства, влияющие на функции органов дыхания" также может быть Вам полезна.

Теория находится в развитии и требует новых экспериментальных данных. До сих пор исследователи никогда не наблюдали непосредственно момент магнитной переполюсовки Солнца. В данной ситуации космический корабль «Улисс» (Ulysses) может позволить ученым проверить теоретические модели и получить уникальную информацию. Этот космический аппарат - плод международного сотрудничества Европейского космического агентства и НАСА. Он был запущен в 1990 году для наблюдения за солнечной системой выше орбитальной плоскости планет. «Улисс» пролетел над южным полюсом Солнца и сейчас возвращается, чтобы упасть на северный полюс и добыть новую информацию.

«Улисс» пролетал над полюсами Солнца в 1994-м и 1996-м во время пониженной солнечной активности и позволил сделать несколько важных открытий относительно космических лучей и солнечного ветра. Финалом миссии этого разведчика является исследование Солнца в период максимальной активности, что позволит получить данные о полном солнечном цикле.

Продолжающиеся изменения не ограничены областью космоса вблизи нашей звезды. Магнитное поле Солнца ограничивает нашу солнечную систему гигантским «пузырем», образующим «гелиосферу». Гелиосфера простирается от 50 до 100 астрономических единиц (1 а.е. = 149 597 871 км) далее орбиты Плутона. Все, что находится внутри этой сферы, является солнечной системой, а далее - межзвездное пространство.

«Переполюсовка» магнитного поля Солнца передастся через гелиосферу солнечным ветром, - поясняет Стив Суесс, еще один астрофизик в Центре космических полетов имени Маршалла. - Требуется около года, чтобы эта весть дошла от Солнца до внешних границ гелиосферы. Поскольку Солнце вращается, совершая оборот каждые 27 дней, магнитные поля за пределами светила имеют форму спирали Архимеда. Из-за всех завихрений и поворотов трудно заранее оценить в деталях влияние реверса магнитного поля на поведение гелиосферы'.

Магнитосфера Земли защищает жителей планеты от солнечного ветра. Но существуют и другие, менее очевидные, связи солнечной активности с процессами на нашей планете. В частности, отмечено, что сейсмичность Земли увеличивается при прохождении максимума активности Солнца и установлена связь сильных землетрясений с характеристиками солнечного ветра. Возможно, этими обстоятельствами и объясняется серия катастрофических землетрясений, случившихся в Индии, Индонезии и Сальвадоре после наступления нового Миллениума.

Свежие статьи
Популярно сейчас