Астрономия 21 века

Солнце - пылающий шар

 

Радиус солнца (расстояние от его центра до поверхности) составляет приблизительно 695 500 километров, что приблизительно в 109 раз больше радиуса Земли. Следующий пример может помочь Вам представить относительные размеры солнца и Земли и расстояния между ними: Предположите, что Земля имеет радиус размером с обычную скрепку для бумаг. Тогда радиус Солнца был бы примерно равен высоте стола, а расстояние от Земли до Солнца приблизительно будет равно 100 шагам.

 

Температура видимой части солнца 5500 градусов по Цельсию. Астрономы измеряют звёздные температуры в метрической системе Кельвина (сокращённо К). Один Кельвин равняется 1 градусу Цельсия, но ноль по Кельвину и ноль по Цельсию находятся в разных местах. Шкала Кельвина начинается в абсолютном ноле, который составляет-273.15 градуса по Цельсию. Таким образом температура солнечной поверхности составляет приблизительно 5800К. Температуры в ядре солнца могут достигать 15 000 000 К.

 

Солнце, как Земля, является магнитным. Ученые описывают магнетизм объекта с точки зрения магнитного поля. Физики определяют магнитное поле как область, в которой магнитная сила могла быть обнаружена, например компасом.

 

Солнце родилось приблизительно 4.6 миллиарда лет назад. У этого есть достаточно запасов ядерного топлива, чтобы остаться очень горячим еще 5 миллиардов лет. Тогда оно вырастет, чтобы стать типом звезды называемым красным гигантом. По мере того как Солнце растеряет все свои внешние слои и оставшееся ядро разрушится солнце станет белым карликом. После этого Солнце войдет в свою заключительную фазу в качестве слабого, прохладного объекта, иногда называемого черным карликом.

Особенности солнца

Масса и плотность

Масса Солнца составляет 99.8 процентов массы в солнечной системе. Масса солнца - примерно 1,9891×10²⁷тонн, что в 333 000 раз больше чем масса Земли. Средняя плотность солнца составляет приблизительно 1.4 килограмма на кубический дециметр. Это - приблизительно 1.4 раза больше плотности воды, такую плотность имеет солёная вода в Мёртвом море.

Состав

Солнце, как большинство других звезд, состоит главным образом из атомов водорода Второй самый многочисленный элемент на солнце - гелий. На 1 миллион атомов водорода на Солнце приходится 98 000 атомов гелия, 850 атомов кислорода, 360 углерода, 120 неона, 110 азота, 40 магния, 35 железа, и 35 кремния. Таким образом, приблизительно 94 процента атомов - водород, и 0.1 процента - остальные элементы кроме водорода и гелия.

 

Но поскольку водород является самым легким из всех элементов, он составляет только приблизительно 72 процента массы. 26 процентов массы составляет Гелий.

 

Внутренняя часть солнца и большая часть его атмосферы состоит из плазмы. Плазма - в основном газ, температура которого была поднята до такого высокого уровня, что он становится чувствительным к магнетизму. Ученые иногда подчеркивают различие в поведении между плазмой и другим газом. Они говорят, что плазма - четвертое состояние вещества, рядом с телом, жидкостью, и газом. Но вообще, ученые делают различие между плазмой и газом только когда это технически необходимо.

 

Существенное различие между плазмой и другим газом - эффект температурного расширения: Это расширение заставило газовые атомы сломаться. Таким образом плазма состоит из электрически заряженных атомов, названных ионами и электрически заряженных частиц, названными электронами, которые перемещаются независимо друг от друга.

 

Электрически нейтральный атом содержит один или более электронов, которые действуют, так как если бы они формировали оболочку или оболочки вокруг ее ядра. Каждый электрон несет единственную единицу отрицательного электрического заряда. Глубоко в атоме ядро, у которого есть почти вся масса атома. Самое простое ядро наиболее распространенной формы водорода, состоит из единственной частицы, известной как протон. Протон несет единственную единицу положительного электрического заряда. У всех других ядер есть один или более протонов и один или более нейтронов. Нейтрон не несет электрического заряда, таким образом, каждое ядро электрически положительно. Но у нейтрального атома количество электронов равно количеству протонов. Поэтому, электрический заряд нейтрального атома равен нулю.

 

Атом или молекула, которая ломается, теряя один или более электронов, имеют положительный заряд и называются ионом или, иногда, положительным ионом. Большинство атомов в солнце - положительные ионы атома водорода. Таким образом большая часть солнца состоит из одиночных протонов и независимых электронов.

 

Относительное количество плазмы и другого газа в конкретной части солнечной атмосферы зависит от температуры. По мере увеличения температуры, все больше атомов становится ионами. Самая высокая часть солнечной атмосферы, названной короной, сильно ионизирована. Температура короны меняется от 3 миллионов Кельвин до 5 миллионов Кельвин. Этого более чем достаточно чтобы оторвать более половины из 26 электронов атома железа.

 

Количество газа составленного из одиночных атомов и количество составленного из молекул также зависит от его температуры. Если газ будет относительно горяч, то атомы станут независимыми от электронов. Но если газ относительно прохладен, его атомы могут объединится, создавая молекулы. Большая часть поверхности солнца состоит из одиночных атомов. Но солнечные пятна настолько прохладны, что некоторые из их атомов могут объединится, чтобы сформировать молекулы.

Энергия

Большая часть энергии, испускаемой солнцем, является видимым светом и связанной формой радиации, известной как инфракрасные лучи, которые мы чувствуем как тепло. Видимый свет и инфракрасные лучи - две формы электромагнитной радиации. Солнце также испускает радиоактивные частицы, составленные главным образом из протонов и электронов.

Электромагнитная радиация

Электромагнитная радиация состоит из электрической и магнитной энергии. Радиация может считаться волнами энергии или подобными частице "пакетами" энергии, названной фотонами.

 

Видимый свет, инфракрасные лучи, и другие формы электромагнитной радиации отличаются по уровню энергии. Шесть групп энергии охватывают весь спектр электромагнитной энергии. От по мере увеличения энергии они разделяются на: радиоволны, инфракрасные лучи, видимый свет, ультрафиолетовые лучи, X-лучи, и гамма-лучи. Микроволны, которые являются высокоэнергетическими радиоволнами, как иногда полагают, являются отдельной группой. Спектр Солнца содержит каждый тип волн.

 

Количество энергии в электромагнитных волнах непосредственно связано с длиной волны этих волн (расстоянием между последовательными гребнями волны). Чем более энергичная радиация, тем короче длина волны. Например, у гамма-лучей более короткие длины волны чем радиоволны. Энергия в отдельном фотоне связана с положением фотона в спектре. Например, у фотона гамма-луча больше энергии чем у фотона радиоизлучения.

 

Все формы электромагнитной радиации летят сквозь пространство на одной и той же скорости, обычно известной как скорость света: 299 792 километра в секунду. На этой скорости фотону испускаемому Солнцем нужно около 8 минут, чтобы достигнуть Земли.

 

Количество электромагнитной радиации от солнца, которое достигает вершины атмосферы Земли, известно как солнечная константа. Это количество составляет приблизительно 1 370 ватт за квадратный метр. Но только 40 процентов этой энергии в этой радиации достигают поверхности Земли. Атмосфера блокирует часть видимой и инфракрасной радиации, почти все ультрафиолетовые лучи, и все X лучи и гамма-лучи. Но, почти все радиоволны достигают поверхности Земли.

Радиоактивные частицы

Протоны и электроны излучаются Солнцем во всех направлениях в виде солнечного ветра. Эти частицы могли бы достигнуть Земли, но магнитное поле Земли препятствует тому, чтобы они достигли её поверхности.

 

Однако, более интенсивные концентрации частиц от вспышек на солнце достигают атмосферы Земли. Эти частицы известны как солнечные космические лучи. Большинство из них - протоны, но они также включают в себя более тяжелые ядра. Они чрезвычайно энергичны. В результате они могут быть опасными для астронавтов в орбите, а также для орбитальных спутников.

 

Космические лучи не могут достигнуть поверхности Земли. Когда они сталкиваются с атомами наверху атмосферы, они изменяются в поток менее энергичных частиц. Но, поскольку солнечные вспышки очень энергичны, они могут создать геомагнитные бури в магнитном поле Земли. Эти бури, в свою очередь, могут разрушить электрическое оборудование на поверхности Земли. Например, они могут повредить линии электропередач.

Цвет

В спектре видимого света присутствуют все цвета радуги. Солнечный свет состоит из всех этих цветов. Большая часть радиации солнца прибывает к нам в желто-зеленой части видимого спектра. Однако, солнечный свет является белым. Атмосфера Земли действует на солнечный свет как фильтр, поэтому Солнце может выглядеть желтым или оранжевым.

Вращение

Солнце вращается вокруг своей оси с периодом приблизительно в один месяц. Но, поскольку солнце газообразное тело, а не твердое, различные части солнца вращаются с различной скоростью. В экваториальной области период вращения примерно 25 дней, в то время как газ в более высоких широтах имеет период вращения чуть больше 28 дней. Ось солнца вращения наклонена на несколько градусов от оси орбиты Земли. Таким образом с Земли попеременно видны то северный географический полюс солнца, то его южный географический полюс.