Солнце - центральное тело Солнечной системы - представляет собою горячий газовый шар. Оно в 750 раз превосходит по массе все остальные тела Солнечной системы вместе взятые. Именно поэтому всё в Солнечной системе можно приближенно считать вращающимся вокруг Солнца. Землю Солнце "перевешивает" в 330 000 раз. На солнечном диаметре можно было бы разместить цепочку из 109 таких планет, как наша. Солнце - ближайшая к Земле звезда, оно - единственная из звезд, чей видимый диск различим невооруженным глазом. Все остальные звезды, удаленные от нас на световые года, даже при рассмотрении в мощные телескопы, не открывают никаких подробностей своих поверхностей. Свет от Солнца до нас доходит за 8 с третью минут. По одной из гипотез, именно вместе с Солнцем образовалась наша планетная система, Земля, а затем и жизнь на ней.
Солнце несется в направлении созвездия Геркулеса по орбите вокруг центра нашей Галактики, преодолевая ежесекундно больше 200 км. Солнце и центр Галактики разделяет бездна в 25 000 световых лет. Тот же путь пролегает от Солнца к окраинам Галактики. Наша звезда расположилась вблизи галактической плоскости, недалеко от границы одного из спиральных рукавов. Поэтому, прогуливаясь в парке и неторопливо оставляя за спиной по 3 км за час, мы одновременно вертимся вместе с поверхностью нашей планеты вокруг земной оси со скоростью 23 км в минуту на широте Москвы, вертимся с Землей вокруг Солнца, ежесекундно оставляя позади 30 км, и, наконец, со скоростью 230 км в секунду бороздим просторы нашей Галактики.
Характеристики Солнца
Расстояние до Солнца: 149.6 млн. км = 1.496· 1011 м = 8.31 световая минута
Радиус Солнца: 695 990 км или 109 радиусов Земли
Масса Солнца: 1.989 · 1030 кг = 333 000 масс Земли
Температура поверхности Солнца: 5770 К
Химический состав Солнца на поверхности: 70% водорода (H), 28% гелия (He), 2% остальных элементов (C, N, O, ...) по массе
Температура в центре Солнца: 15 600 000 К
Химический состав в центре Солнца: 35% водорода (H), 63% гелия (He), 2% остальных элементов (C, N, O, ...) по массе
Судьба Солнца
Как и все звезды, Солнце родилось в сжавшейся газопылевой туманности. Когда столь грандиозная масса (2.1030кг) сжималась, она сама себя сильно разогрела внутренним давлением до температур, при которых в ее центре смогли начаться термоядерные реакции. Так зажглась новорожденная звезда (не путайте с новыми звездами). В центральной части температура на Солнце равна 15 000 000 К, а давление достигает сотни миллиардов атмосфер.
В основном, на три четверти, Солнце в начале своей жизни состояло из водорода. Именно водород в ходе термоядерных реакций превращается в гелий, при этом, выделяется энергия, излучаемая Солнцем. Солнце принадлежит к типу звезд, называемых желтыми карликами. Оно - звезда главной последовательности и относится к спектральному классу G2. Масса одинокой звезды всегда определяет ее судьбу. За время своей жизни (5 миллиардов лет), в центре нашего светила, где температура достаточно высока, сгорело около половины всего имеющегося там водорода. Солнцу осталось жить примерно столько же, 5 миллиардов лет.
После того как в центре светила водород будет на исходе, Солнце увеличится в размерах, станет красным гигантом. Это сильнейшим образом скажется на Земле: повысится температура, океаны выкипят, жизнь станет невозможной в той форме, в какой мы ее знаем сейчас. Наша звезда закончит свою жизнь белым карликом, порадовав неведомых нам внеземных астрономов будущего новой планетарной туманностью, форма которой может оказаться весьма причудливой благодаря влиянию планет.
Физические характеристики нашего Солнца
Размер Солнца (1 392 000 км в диаметре) очень велик по Земным меркам, но астрономы, в то же время, называют его желтым карликом - в мире звезд Солнце ни чем особенным, на первый взгляд, не выделяется. Однако, в последние годы, появляется все больше доводов в пользу некоторой необычности нашего Солнца. В частности, Солнце меньше излучает ультрафиолета, чем другие звезды того же типа. Солнце обладает большей массой, по сравнению со схожими звездами. Кроме того, эти самые похожие на Солнце звезды замечены в непостоянстве, они меняют свой блеск, то есть являются переменными звездами. Солнце не меняет заметно своей яркости, хотя к перемееным звездам и ее относят: Вы ведь слышали про одиннадцатилетний цикл активности Солнца?
Впрочем, некоторая уникальность Солнца - не повод для гордости, а основание для более детальных исследований.
Мощность излучения Солнца 3,8.1020 МВт. На Землю попадает лишь около одной половины миллиардной доли всей энергии Солнца. Представьте себе стихийное бедствие, при котором пятнадцати стандартным квартирам в 45 кв. м. не посчастливилось быть затоплеными до потолка водой. Если это количество воды - вся мощность излучения Солнца, то на долю Земли придется меньше чайной ложки. Но именно благодаря этой энергии на Земле происходит круговорот воды, дуют ветры, развивалась и развивается жизнь. Вся энергия, скрытая в горючих ископаемых (нефти, угле, торфе, газе), - тоже изначально была излучена Солнцем.
Излучает же Солнце свою энергию во всех длинах волн. Но не равномерно. 48% энергии излучения приходится на видимую область спектра, при этом максимум соответствует желто-зеленому цвету. Около 45% энергии, теряемой Солнцем, уносят инфракрасные лучи. Как видите, на гамма-лучи, рентгеновское, ультрафиолетовое и радио излучение приходится лишь 8%. Однако излучение солнца столь сильно в купе с различными потоками заряженных частиц (солнечным ветром), что оно очень ощутимо на расстояниях даже в сотни солнечных радиусов. От вредного влияния излучения Солнца нас защищает магнитосфера и атмосфера Земли.
Солнце является плазменным шаром. Иными словами, оно состоит из "смеси" заряженных частиц - ядер атомов водорода и гелия, а также электронов. Солнце тоже, как и Земля, вращается вокруг своей оси. Движение частиц, из которых состоит Солнце, создает магнитное поле нашей звезды. Оно мощнее земного в 6 000 раз. В районах солнечных пятен магнитное поле Солнца особенно сильно.
Солнечные пятна
Само возникновение пятен связано с магнитными процессами. 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 1 000-1 500° ниже, чем у остальной поверхности Солнца, и лишь поэтому они кажутся темными. Холодными пятна можно считать только относительно прочих частей поверхности Солнца.
Строение Солнца
Видимая поверхность Солнца называется фотосферой. Ее толщина около 300 км. При сильном разрешении деталей, можно увидеть в телескоп, что фотосфера имеет гранулированную структуру. Вещество на Солнце постоянно перемещается, и в областях, занимаемыми гранулами, оно поднимается к поверхности, а в промежутках между ними - опускается.
Дальше вглубь распространяется конвекционная зона - зона, в которой энергия за счет конвекции переносится от центра к более высоким слоям. Здесь вещество, как бы, перемешивается.
От центра Солнца к конвекционной зоне энергия переносится излучением. Однако каждый фотон затрачивает миллионы лет для того, чтобы пройти эту зону: свет многократно поглощается веществом и излучается вновь.
В центре располагается плотное и горячее ядро, в котором и происходят ядерные реакции.
Над фотосферой, во время солнечных затмений, можно увидеть солнечную атмосферу, состоящую из хромосферы, небольшого слоя красноватого цвета, прилегающего к видимой поверхности, и солнечной короны - разряженной и горячей (~1 000 000 К) внешней оболочки, простирающейся до расстояния в пять радиусов Солнца.
Подобным образом устроены все звезды главной последовательности.
Природа Солнца, да и звезд вообще, до конца не ясна. По причине большой зависимости всех землян от того, как ведет себя наше светило, изучение Солнца является важной отраслью астрономии. Кроме того, это единственная звезда находящаяся у нас "под руками".
Наблюдение Солнца
Наблюдать Солнце в бинокль, подзорную трубу или телескоп без специальных темных солнечных фильтров нельзя!!! Вы испортите себе зрение. Астрономы по этому поводу иногда черно шутят: "На Солнце в телескоп без фильтра можно посмотреть всего два раза: один раз левым глазом, другой раз - правым".
Размер Солнечного диска на небе - полградуса. Используя солнечный темный фильтр, можно видеть на его поверхности темные пятна. Они имеют температуру лишь на полторы тысячи градусов меньше, чем остальная поверхность, нагретая до 5 800 К. Наблюдая изо дня в день солнечные пятна, находящиеся на разных широтах Солнца, Вы сможете получить очевидное доказательство тому, что Солнце - газ. Пятна будут смещаться друг относительно друга. Более близкие к экватору пятна станут опережать пятна средних широт. Газовый шар вращается с разными скоростями на разных широтах: слои газа смещаются друг относительно друга, чему подтверждение - изменения во взаимном положении пятен. Период вращения Солнца вокруг своей оси на экваторе составляет около 25-ти суток, а у полюсов - около 35-ти.
Заметьте также, что по краям солнечный диск темнее. Это связано с тем, что по этим направлениям солнечным лучам приходится преодолевать больший слой атмосферы Солнца. По схожим причинам на закате и восходе на Земле мы и Луну, и Солнце видим более темными, красноватыми. Свет от этих небесных тел проделывает больший путь в земной атмосфере. Если Вы на словах не очень четко понимаете, как такое происходит, надуйте воздушный шар. Смотрите сквозь него на светлое окно. Вы непременно увидите, что по краям шар будет темнее. Свет от окна здесь должен пройти через больший слой резины.
Солнце очень активно. Во время затмений видны протуберанцы - выбросы вещества разного размера, а также вспышки. С помощью специального оборудования вспышки можно разглядеть на фоне остальной поверхности. Они представляют собою мощные выбросы энергии и вещества. Температура вспышек выше средней температуры поверхности. Возникновение вспышек связано с неоднородностями (искажениями) магнитного поля. Вспышки порождают усиление корпускулярного (состоящего из частиц) потока от Солнца - солнечного ветра. Солнечный ветер на Земле вызывает магнитные бури и полярные сияния.
Солнце, как мы говорили, излучает во всех длинах волн. Ученые ведут за дневным светилом наблюдения во всем их диапазоне, так как солнечная активность сильно сказывается на погодных условиях на Земле, если погоду понимать в широком смысле.
С Земли Солнце изучается также с помощью специальных солнечных телескопов. Особенность их заключается в том, что в такие системы входят два зеркала. Одно из них поворачивается за Солнцем, следуя за его движением по небу, и отражает свет в зеркало неподвижное. Для изучения Солнца существуют несколько, в том числе и международных, программ. Для простейших же любительских наблюдений достаточно небольшого телескопа. Существуют специальные космические исследовательские аппараты, предназначенные только для наблюдения за Солнцем.
Смотреть на Солнце без сильно поглощающего свет фильтра нельзя. Вспомните, что с помощью трехсантиметровой лупы от солнечного света можно разжечь огонь, а телескоп собирает гораздо больше света. Надежнее и безопаснее всего наблюдения производить на белом экране, устанавливаемом за окуляром телескопа.
Solar Dynamics Observatory (SDO)
11 февраля 2015 знаменует пять лет в космосе НАСА Solar Dynamics Observatory, которая обеспечивает невероятно детализированные изображения всего Солнца 24 часа в сутки. Захват изображения более чем один раз в секунду, SDO предоставляет небывало четкую картину того, как массивные взрывы на солнце растут и прорываются с самого начала его 11 февраля 2010 года съемки также увлекательные, позволяя наблюдать за постоянным балетом солнечного вещества в атмосфере Солнца.
В честь пятой годовщины СКБ, NASA выпустила видео с демонстрацией моментов от последних пяти лет ВС наблюдения. Фильм показывает гигантские облака солнечного вещества брошенные в пространство, танец гигантских петель, парящих в короне, и огромные пятен растет, и уменьшается на поверхности Солнца.
Образность примера такого рода данных, которые SDO предоставляет ученым. Наблюдая за ВС в различных длинах волн - и, следовательно, различных температурах - ученые могут наблюдать, как происходят материальные процессы в короне, которая держит ключи к тому, что вызывает высыпания на солнце, что греет атмосферу Солнца до 1000 раз сильнее, чем его поверхности, и почему магнитные поля солнечные постоянно в движении.
Пять лет в своей миссии, SDO продолжает посылать назад дразнящий образы, чтобы подстрекать любопытство ученых. Например, в конце 2014 года, SDO захватили образы из крупнейших солнечных пятен видели с 1995, а также поток интенсивных солнечных вспышек. Солнечные Флорида
Советую смотреть в полноэкранном режиме - завораживающее действо!!!
