Основная информация о Солнце

Основная информация о Солнце

Звезда Солнце

Солнце - центральное светило в Солнечной системе. События и явления, происходящие на нем, в значительной степени определяют процессы, которые происходят на планетах, в том числе и на планете Земля.
Вместе Солнце - типичная желтая звезда среди многих миллиардов других, населяющих нашу Галактику. Благодаря исключительной близости к Земле Солнце - единственная звезда, на поверхности которой мы видим отдельные детали и чьи свойства по сравнению с другими звездами хорошо изучены.

 


Итак, изучая Солнце, мы начинаем лучше понимать природу других звезд, недоступных для непосредственного исследования из-за их удаленности. Важно исследовать Солнце и ввиду того, что оно - источник жизни на Земле. Атмосфера и поверхность Солнца. Наблюдателю Солнце кажется идеально круглым диском, яркость которого несколько уменьшается от центра к четко очерченного края. Этот факт позволяет ввести понятие «поверхности» Солнца, хотя в действительности, как у любого газового шара - поверхности в привычном для нас понимании у него нет. Есть плавное уменьшение плотности с высотой от состояния условно плотного до очень разреженного.
Солнце имеет сложное строение как внутренних, так и внешних слоев. Внешние слои Солнца - это его атмосфера Солнца, которую условно делят на три концентрических оболочки.
Фотосфера (с греч. - «Сфера света») - это самый низкий и наиболее плотный слой атмосферы, 300 км толщиной, от которого мы получаем основной поток солнечного излучения. Поскольку толщина фотосферы составляет не более одной трехтысячной доли радиуса Солнца, именно ее условно на Зива поверхностью Солнца.
Фотосфера имеет желто-белый цвет и плотность, в сотни раз меньшую плотности атмосферы у поверхности Земли. Температура фотосферы уменьшается с высотой, и тот ее слой, излучение которого воспринимает человеческий глаз, имеет температуру около 6 000 К. При таких условиях почти все молекулы распадаются на отдельные атомы и лишь в верхних слоях сохраняется относительно немного простейших молекул, таких как Н2, ОН , CH.
Рассматривая фотографии Солнца, можно на его поверхности увидеть тонкие детали фотосферы: кажется, что всю ее засеяно мелкими яркими зернышками, разделенными узкими темными дорожками. Эти зернышки называются гранулами. Температура гранул в среднем на 500 К выше, чем в промежутках между ними, размеры - около 700 км. Гранулы появляются и существуют в среднем около 7 минут, после чего распадаются, и на их месте возникают новые. Исследования показали, что гранулы - это потоки горячего газа, которые поднимаются вверх, тогда как в темных, несколько прохладных местах, газ опускается вниз. Гранулы свидетельствуют о том, что под фотосферой в глубоких слоях Солнца перенос энергии к поверхности осуществляется
путем конвекции. Над фотосферой лежит следующий
слой атмосферы Солнца - хромосфера (с греч. - «окрашенная сфера». ее можно увидеть во время полного солнечного затмения
в виде узкого желто-красного кольца.
Толщина хромосферы составляет 12-15 тыс. км, а температура возрастает от 4 500 К на границе с фотосферой до 100 000 ИСУ ее верхних слоях.
Солнечная хромосфера очень неоднородна: в ней есть продолговатые, похожие на языки пламени образования - так называемые спикулы. Поэтому хромосфера напоминает траву, которая горит. Время жизни отдельной спикулы - до 5 мин, диаметр у основания - от 500 до 3 000 км, температура в 2-3 раза выше, а плотность меньше, чем в фотосфере. Вещество спикул поднимается из хромосферы в корону и растворяется в ней. Таким образом, через спикулы происходит обмен вещества хромосферы с короной, которая лежит выше.
Над хромосферой находится самый притягивающий слой солнечной атмосферы - солнечная корона.
Она имеет серебристо-белый цвет и просто медлит на высоту в несколько солнечных радиусов, постепенно переходя в межпланетное пространство. Температура ее на границе с хромосферой составляет 100 000 К, а далее возрастает до 2 000 000 К.
Корона в миллион раз менее яркая, чем фотосфера, и не превышает яркость Луны в полные, поэтому наблюдается только во время полной фазы солнечного затмения или при помощи специальных телескопов. Корона не имеет четких очертаний, ее неправильная форма меняется со временем.
Отдаленные части короны не удерживаются солнечным притяжением, и поэтому вещество короны непрерывно вытекает в межпланетное среду, формируя явление солнечного ветра. Вещество солнечного ветра состоит в основном из ядер водорода (протонов) и гелия (а-частиц). У основания короны скорости частиц не превышают 0,3 км / с. Но на расстоянии орбиты Земли их скорости достигают 500 км / с при концентрации частиц 1-10 в 1 см3. Зная количество энергии, которую излучает тело, и учитывая известные зависимости между температурой и энергией, можно найти температуру солнечной поверхности. Она оказалась равной 5 770 К. Однако эта температура должна неравномерное распределение по поверхности Солнца. Установлено, что в отдельных спектральных диапазонах температура солнечной поверхности достигает 6 500 К, но в среднем ее можно принимать равной 6 000 К.
Непрерывный спектр Солнца содержит более 10 000 линий поглощения, которые называются фраунгоферовых (Й. Фраунгофер, немецкий физик, первым описал эти линии 1814 p.). Как оказалось, фраунгоферовы линии соответствуют узким участкам спектра, которые сильно поглощаются атомами различных веществ. Общее количество линий составляет около 30 000. Но значительная их часть, особенно в инфракрасной области спектра, - это линии теллурические (от лат. "Телус» - «земной»). Они образуются в результате поглощения света Солнца молекулами газов земной атмосферы.
Химический состав Солнца. Й. Фраунгофер описал в спектре Солнца более 570 отдельных темных линий. Выразительные из них он обозначил большими буквами латинского алфавита (от красного до фиолетового диапазона спектра) - А, В, С, D, Е, F, G, Н. В 1857 p. немецкие физики Г. Кирхгоф и Р. Бунзен сравнили длины волн фраунгоферовых линий с изучаемыми в земных лабораториях длинами волн, которые излучают (и поглощают) известные химические элементы. Так было отождествлено около десяти элементов. А настоящим триумфом астрофизики стало открытие нового химического элемента - гелия. Наблюдая 1868 спектр Солнца, английский астроном Джозеф Локьер обнаружил в нем яркую желтую линию вблизи линии натрия D. Неизвестный элемент, которому принадлежала эта линия, получивший название гелий, то есть «солнечный». И только в 1895 г. гелий был обнаружен на Земле при исследованиях спектров отдельных минералов.
Всего в спектре Солнца обнаружены линии 72 химических элементов, определена их относительное количество. Больше всего в веществе Солнца водорода, второе место занимает гелий. Вместе они составляют 98% массы Солнца. Количество всех других элементов (по массе) не превышает 2%.
5. Вращения Солнца. Регулярные наблюдения Солнца, в частности по положению на ней отдельных деталей, привели к выводу, что Солнце вращается вокруг своей оси в том же направлении, что и планеты вокруг него, то есть против часовой стрелки, если рассматривать это движение со стороны Северного полюса мира. Был определен и угол наклона оси вращения Солнца к плоскости эклиптики: 82 45.
Оказалось также, что Солнце вращается не как твердое тело: его угловая скорость уменьшается с удалением от экватора. Так, сидерический период обращения Солнца на экваторе составляет 25 суток, а у полюсов - 30 суток. Для наблюдателя, который вместе с Землей вокруг Солнца, эти периоды равны 27 и 33 суток.