Gandai apie artėjančią pabaigą pasirodė kiek perdėti
2005 m. astrofizikas Piersas van der Meeras padarė sensacingą pareiškimą. Anot jo, per pastarąjį šimtmetį Saulės temperatūra nuolat kilo. Šis procesas paprastai stebimas prieš paprastos žvaigždės metamorfozę į supernovą. Taigi mokslininkas per šešerius metus numatė neišvengiamą Saulės sprogimą ir dėl to visos gyvybės Žemėje mirtį. Tačiau NASA užfiksuoti iškilimai nerodė jokių rimtų mūsų žvaigždės pokyčių, o praėjusio šimtmečio visuotinis atšilimas yra susijęs su šiltnamio efektu, žmogaus veiklos „šalutiniu produktu“. Taigi žinia apie „Pasmerkimą“ pasirodė kiek per ankstyva.
Kokia yra tikroji Saulės temperatūra?
Šis klausimas mokslininkus persekiojo daugelį amžių. Neabejotina, kad mūsų žvaigždė yra labai karšta, nes ji duoda šilumą, būdama daug tūkstančių kilometrų nuo Žemės. Tačiau tik XX amžiuje astrofizikams pavyko apskaičiuoti daugiau ar mažiau tikslią jo temperatūrą. Paaiškėjo, kad jis skiriasi priklausomai nuo artumo dangaus kūno branduoliui. Viduryje jis siekia penkiolika su puse milijono laipsnių Celsijaus (arba 27 milijonai laipsnių pagal Farenheitą). Viršutinis žvaigždės helio-vandenilio atmosferos sluoksnis įkaista iki milijono laipsnių, o paviršiuje Saulės temperatūra Celsijaus yra 5515 laipsnių.
Iš kur mes tai žinome?
Natūralu, kad iki mūsų žvaigždės termometru nėra atskridęs nei vienas iš Žemės valdomas kosmonautas ar laivas. Tačiau Saulės temperatūrą laipsniais galima apskaičiuoti laboratorijoje pagal spektrinę spinduliuotę. Žvaigždė mums atrodo geltona. Jei būtų karščiau, savo saulę pavadintume mėlynąja... Nors vargu ar būtų kam tai pavadinti, nes baltyminės gyvybės atsiradimas Žemėje tokioje šnypščiančioje temperatūroje būtų neįmanomas. Jei mūsų žvaigždžių sistemos centras būtų vėsesnis, jis atrodytų rausvas. Tyrinėdami žvaigždės spinduliavimą per spalvų spektrą, mokslininkai nustatė: žemiausia temperatūra žvaigždės paviršiuje, o giliau link šerdies šiluma yra didesnė.
Kokiais vienetais matuojama Saulės temperatūra?
Kasdieniame gyvenime naudojame dvi temperatūros matavimo sistemas: Celsijaus (Europos šalyse) ir Farenheito (Amerikoje). Tačiau astrofizikai naudoja kitokią metrinę sistemą – Kelviną. Pastarąją skalę ir Celsijaus sistemą lengva palyginti. Juk nesutampa tik jų nulis. Celsijaus atskaitos tašku laikė vandens užšalimo tašką, o Kelvinas – absoliutų nulį. Yra minus 273 laipsniai, būtent toks šaltis karaliauja beorėje Kosmoso erdvėje. Taigi Saulės temperatūra, išmatuota moksliniu mastu, paviršiuje yra 5800 Kelvino laipsnių, o šerdyje – 15 500 273 K. Ar šie rodikliai laikui bėgant keisis? Be jokios abejonės! Visos žvaigždės – ir Saulė nėra išimtis – tam tikru momentu gimsta, įgyja masę ir virsta raudonuoju milžinu. Ir tada prasideda senėjimas: pirmiausia dangaus kūnas tampa baltąja nykštuke (atstovaujančia viena šerdimi, be karūnos), tada juodąja nykštuke, kol sprogsta kaip Supernova. Tačiau mūsų žvaigždei, rimtų mokslininkų skaičiavimais, žmonijai sušildyti dar liko apie penkis milijardus metų.
Saulė yra sfera savo šerdyje, susidedanti iš plazmos ir dujų. Apie 91% dujų sudaro vandenilis, po to seka helis. Saulė yra svarbiausias energijos šaltinis visiems gyviems organizmams Žemėje. Ji sudaro 99,86% visos Saulės sistemos masės. Tai ryškiausias kosminis kūnas, pastebėtas Žemės danguje, o Saulės temperatūra labai skiriasi nuo žvaigždės šerdies iki paviršiaus.
Saulės struktūra
Saulės šerdis
Saulės šerdyje gravitacinė trauka sukelia milžinišką temperatūrą ir slėgį. Temperatūra čia gali siekti 15 milijonų laipsnių Celsijaus. Šiame regione esantys vandenilio atomai suspaudžiami ir susilieja, kad susidarytų helis procese, vadinamame branduolių sinteze. Branduolio sintezė gamina milžiniškus kiekius energijos, kuri išspinduliuojama link Saulės paviršiaus ir vėliau pasiekia Žemę. Energija iš šerdies prasiskverbia į konvekcinę zoną.
Konvekcinė zona
Ši zona tęsiasi daugiau nei 200 000 km ir artėja prie paviršiaus. Temperatūra šioje zonoje nukrenta žemiau 2 milijonų laipsnių Celsijaus. Plazmos tankis yra pakankamai mažas, kad sukurtų konvekcines sroves ir perneštų energiją į Saulės paviršių. Zonos šiluminės kolonos sukuria įspaudą Saulės paviršiuje, suteikdamos jai granuliuotą išvaizdą, vadinamą supergranuliacija didžiausiu mastu ir granuliacija mažiausiu mastu.
Fotosfera
Fotosfera yra išorinis spinduliuojantis Saulės apvalkalas. Didžioji dalis energijos šiame sluoksnyje teka tik iš Saulės. Sluoksnis yra nuo dešimčių iki šimtų kilometrų storio, o jo saulės dėmės tamsesnės ir vėsesnės nei aplinkiniame regione. Didelių saulės dėmių papėdėje temperatūra gali siekti 4000 laipsnių Celsijaus. Bendra fotosferos temperatūra yra maždaug 5500 laipsnių Celsijaus. Saulės energija aptinkama kaip matoma šviesa fotosferoje.
Chromosfera
Chromosfera yra vienas iš trijų pagrindinių Saulės atmosferos sluoksnių ir yra nuo 3000 iki 5000 km storio. Jis yra tiesiai virš fotosferos. Chromosfera paprastai nesimato, nebent įvyksta visiškas užtemimas, kurio metu jos rausva šviesa supa Mėnulio diską. Sluoksnis dažniausiai nepastebimas be specialios įrangos dėl fotosferos ryškumo. Vidutinė chromosferos temperatūra yra apie 4320 laipsnių Celsijaus.
Karūna
Korona nusidriekia milijonus kilometrų į kosmosą ir, kaip ir chromosfera, yra lengvai matoma užtemimo metu. Koronos temperatūra gali siekti 2 milijonus laipsnių Celsijaus, o būtent šios aukštos temperatūros suteikia jai unikalių spektrinių savybių. Vėsdama, prarasdama spinduliuotę ir šilumą, medžiaga nupučiama saulės vėjo pavidalu.
Būdami nuostabios Žemės planetos gyventojai, visi mylime savo vienintelę Saulę ir esame nuo jos priklausomi. Saulės temperatūra visada buvo ypatingo susidomėjimo objektas. Nenuostabu, kad lengviausias būdas sukurti pojūtį – periodiškai pranešti apie galimą Saulės „atšalimą“ arba apie perkaitimą ir net gresiantį žvaigždės sprogimą.
Taigi 2005-aisiais spaudoje pasirodė sensacinga informacija: Saulė gali sprogti po šešerių metų! Internete buvo paskelbta ši medžiaga:
„Olandų astrofizikas Dr. Piers van der Meer, Europos kosmoso agentūros (ESA) ekspertas, mano, kad kai kurie ženklai rodo, kad Saulė tuoj sprogs. Pasak daktaro Van der Mero, Saulės šerdies temperatūra, paprastai 27 milijonai laipsnių pagal Farenheitą, per pastaruosius kelerius metus pakilo iki pavojingų 49 milijonų laipsnių. Jo nuomone, mūsų žvaigždės kaitimo procesas per pastaruosius 11 metų labai panašus į pokyčius, įvykusius žvaigždėse prieš supernovų sprogimą – pavyzdžiui, garsiojoje 1604 m. Supernovoje. Pasaulinio atšilimo procesas, jo nuomone, kurį šiuo metu stebime, siejamas ne su šiltnamio efektu, o būtent su Saulės kaitinimu. Neįprastus Saulėje vykstančius procesus liudija ir milžiniškų iškilimų nuotraukos, gautos NASA Saulės ir heliosferos observatorijos SOHO, kuri nuolat stebi žvaigždę iš kosmoso. Dr. Mero bendradarbių atlikti skaičiavimai rodo, kad jei saulės vidaus temperatūra ir toliau kils tokiu pat greičiu, procesas greitai taps negrįžtamas, o tokiu atveju Saulė sprogs per šešerius metus.
Ačiū Dievui, kad iš karto pasirodė informacijos paneigimai, ypač pripažįstantys, kad nebuvo užfiksuota jokių specialių Saulės pliūpsnių ar ypatingo kaitimo. Laimei, sensacija pasirodė netikra.
Tačiau svetainė, kaip informacinis ir edukacinis portalas, negali neskirti nedidelės medžiagos tiems, kurie smalsauja apie Saulės temperatūrą.
Saulės spinduliuotė skiriasi nuo juodo kūno spinduliuotės. Efektyvioji Saulės temperatūra, nustatoma pagal bendrą spinduliuotės srautą, lygi 5760° C, o maksimalios spinduliuotės padėtis Saulės spektre atitinka Vieno dėsnio nulemtą temperatūrą, apie 6750° C. Taigi , kalbant apie išmatuotą Saulės paviršiaus temperatūrą, dažniausiai pateikiamas skaičius yra apie 6000 °C. Santykinis energijos pasiskirstymas skirtingose spektro dalyse leidžia suprasti Saulės spalvines temperatūras, kurių vertė labai skiriasi net vien matomoje srityje. Pavyzdžiui, bangos ilgių diapazone 4700-5400 A spalvos temperatūra yra 6500°C, o netoliese 4300-4700 A bangų ilgių diapazone yra apie 8000°C. Šviesumo temperatūra kinta dar platesniame spektre, kuri 1000–2500 A spektro srityje padidėja nuo 4500° iki 5000°, žaliuose spinduliuose (5500 A) yra artima 6400°, o radijo diapazone metrų bangos siekia milijoną laipsnių!
Svarbu pažymėti, kad saulės medžiagos temperatūra kinta didėjant gyliui. Iš tiesų, labai įkaitintų dujų neskaidrumas skirtingiems bangos ilgiams yra nevienodas. Ultravioletiniai spinduliai sugeria daugiau nei matomi spinduliai. Tuo pačiu metu tokios dujos stipriausiai sugeria radijo bangas. Todėl radijo, ultravioletinė ir matoma spinduliuotė atitinkamai reiškia gilesnius ir gilesnius Saulės sluoksnius. Atsižvelgdami į pastebėtą ryškumo temperatūros priklausomybę nuo bangos ilgio, pastebime, kad kažkur netoli matomo Saulės paviršiaus yra sluoksnis su minimalia temperatūra (apie 4500 ° C), kurį galima stebėti tolimuose ultravioletiniuose spinduliuose. Virš ir žemiau šio sluoksnio temperatūra greitai pakyla.
Iš to, kas išdėstyta pirmiau, išplaukia, kad didžioji saulės medžiagos dalis turėtų būti labai stipriai jonizuota. Jau 5-6 tūkstančių laipsnių temperatūroje jonizuojasi daugelio metalų atomai, o aukštesnėje nei 10-15 tūkstančių laipsnių temperatūroje jonizuojasi gausiausias Saulės elementas – vandenilis. Vadinasi, saulės medžiaga yra plazma, t.y. dujos, kuriose dauguma atomų yra jonizuoti. Tik ploname sluoksnyje šalia matomo krašto jonizacija silpna ir vyrauja neutralus vandenilis. Temperatūra Saulės viduje, įvairiais skaičiavimais, siekia 15-20 milijonų laipsnių.
Arčiausiai mūsų esanti žvaigždė, žinoma, yra Saulė. Atstumas nuo Žemės iki jos, pagal kosminius parametrus, yra labai mažas: saulės šviesa nuo Saulės iki Žemės nukeliauja vos per 8 minutes.
Saulė nėra paprasta geltona nykštukė, kaip manyta anksčiau. Tai centrinis Saulės sistemos kūnas, aplink kurį sukasi planetos, su daugybe sunkiųjų elementų. Tai po kelių supernovos sprogimų susiformavusi žvaigždė, aplink kurią susiformavo planetų sistema. Dėl savo padėties, artimos idealioms sąlygoms, gyvybė atsirado trečiojoje Žemės planetoje. Saulei jau penki milijardai metų. Bet išsiaiškinkime, kodėl jis šviečia? Kokia yra Saulės sandara ir kokios jos savybės? Kokia jo laukia ateitis? Kokią įtaką tai daro Žemei ir jos gyventojams? Saulė yra žvaigždė, aplink kurią sukasi visos 9 Saulės sistemos planetos, įskaitant mūsų. 1 a.u. (astronominis vienetas) = 150 milijonų km – tiek pat vidutinis atstumas nuo Žemės iki Saulės. Saulės sistemą sudaro devynios pagrindinės planetos, apie šimtas palydovų, daug kometų, dešimtys tūkstančių asteroidų (mažųjų planetų), meteoroidai, tarpplanetinės dujos ir dulkės. Viso to centre yra mūsų Saulė.
Milijonus metų šviečia saulė, tai patvirtina šiuolaikiniai biologiniai tyrimai, gauti iš melsvadumblių liekanų. Jei Saulės paviršiaus temperatūra pasikeistų nors 10%, žūtų visa gyvybė Žemėje. Todėl gerai, kad mūsų žvaigždė tolygiai spinduliuoja energiją, reikalingą žmonijos ir kitų Žemės būtybių klestėjimui. Pasaulio tautų religijose ir mituose Saulė visada užėmė pagrindinę vietą. Beveik visoms senovės tautoms Saulė buvo svarbiausia dievybė: Helios – tarp senovės graikų, Ra – senovės egiptiečių saulės dievas ir Yarilo tarp slavų. Saulė atnešė šilumą, derlių, visi ją gerbė, nes be jos Žemėje nebūtų gyvybės. Saulės dydis įspūdingas. Pavyzdžiui, Saulės masė yra 330 000 kartų didesnė už Žemės masę, o spindulys yra 109 kartus didesnis. Tačiau mūsų žvaigždės tankis yra mažas - 1,4 karto didesnis nei vandens tankis. Dėmių judėjimą paviršiuje pastebėjo pats Galilėjus Galilėjus, taip įrodydamas, kad Saulė nestovi vietoje, o sukasi.
Konvekcinė saulės zona
Radioaktyvioji zona sudaro apie 2/3 vidinio Saulės skersmens, o spindulys – apie 140 tūkst. Tolstant nuo centro, susidūrimo įtakoje fotonai praranda energiją. Šis reiškinys vadinamas konvekcijos reiškiniu. Tai primena procesą, kuris vyksta verdančiame virdulyje: energija, gaunama iš kaitinimo elemento, yra daug didesnė nei kiekis, kuris pašalinamas laidumo būdu. Karštas vanduo arti ugnies kyla aukštyn, o šaltesnis nuslūgsta. Šis procesas vadinamas susitarimu. Konvekcijos prasmė ta, kad tankesnės dujos pasiskirsto paviršiuje, atvėsta ir vėl eina į centrą. Maišymo procesas konvekcinėje Saulės zonoje vyksta nuolat. Žiūrint pro teleskopą į Saulės paviršių, matosi jos granuliuota struktūra – granulės. Atrodo, kad jis pagamintas iš granulių! Taip yra dėl konvekcijos, vykstančios po fotosfera.
Saulės fotosfera
Plonas sluoksnis (400 km) - Saulės fotosfera, yra tiesiai už konvekcinės zonos ir yra „tikrasis saulės paviršius“, matomas iš Žemės. Pirmą kartą granules fotosferoje nufotografavo prancūzas Janssenas 1885 m. Vidutinis granulės dydis yra 1000 km, juda 1 km/s greičiu ir egzistuoja maždaug 15 minučių. Tamsūs dariniai fotosferoje gali būti stebimi pusiaujo dalyje, o tada jie pasislenka. Išskirtinis tokių dėmių bruožas yra stiprūs magnetiniai laukai. O tamsi spalva gaunama dėl žemesnės temperatūros, palyginti su aplinkine fotosfera.
Saulės chromosfera
Saulės chromosfera (spalvota sfera) yra tankus (10 000 km) Saulės atmosferos sluoksnis, esantis tiesiai už fotosferos. Chromosferą stebėti gana sunku, nes ji yra arti fotosferos. Geriausiai matosi, kai Mėnulis uždengia fotosferą, t.y. per saulės užtemimus.
Saulės iškilimai yra didžiulis vandenilio išmetimas, panašus į ilgus šviečiančius siūlus. Iškilimai kyla į milžiniškus atstumus, pasiekdami Saulės skersmenį (1,4 mm km), juda apie 300 km/sek greičiu, o temperatūra siekia 10 000 laipsnių.
Saulės vainikėlis yra išorinis ir išplėstinis Saulės atmosferos sluoksnis, kilęs virš chromosferos. Saulės vainiko ilgis yra labai ilgas ir pasiekia kelių saulės skersmenų vertes. Mokslininkai dar negavo aiškaus atsakymo į klausimą, kur tiksliai tai baigiasi.
Saulės vainiko sudėtis yra reta, labai jonizuota plazma. Jame yra sunkiųjų jonų, elektronų su helio šerdimi ir protonų. Koronos temperatūra siekia nuo 1 iki 2 milijonų laipsnių K, palyginti su Saulės paviršiumi.
Saulės vėjas yra nuolatinis medžiagos (plazmos) nutekėjimas iš išorinio saulės atmosferos apvalkalo. Jį sudaro protonai, atomų branduoliai ir elektronai. Saulės vėjo greitis gali svyruoti nuo 300 km/s iki 1500 km/s, atsižvelgiant į Saulėje vykstančius procesus. Saulės vėjas plinta visoje Saulės sistemoje ir, sąveikaudamas su Žemės magnetiniu lauku, sukelia įvairius reiškinius, vienas iš jų – šiaurės pašvaistė.
Saulės charakteristikos
Saulės masė: 2∙1030 kg (332 946 Žemės masės)
Skersmuo: 1 392 000 km
Spindulys: 696 000 km
Vidutinis tankis: 1 400 kg/m3
Ašies pasvirimas: 7,25° (ekliptikos plokštumos atžvilgiu)
Paviršiaus temperatūra: 5780 K
Temperatūra Saulės centre: 15 milijonų laipsnių
Spektrinė klasė: G2 V
Vidutinis atstumas nuo Žemės: 150 milijonų km
Amžius: 5 milijardai metų
Rotacijos laikotarpis: 25 380 dienų
Šviesumas: 3,86∙1026 W
Tariamasis dydis: 26,75 m
Saulė, mūsų Saulės sistemos centras, yra specialus dujų rutulys, kurio centre vykstant termobranduolinėms vandeniliui paverčiant heliu, susidaro šiluma. Išsiskyrusi energija Saulę palieka per mums matomą paviršių – neramią fotosferą. Skirtinguose regionuose ir sluoksniuose Saulės paviršiaus temperatūra yra skirtinga. Viršutinių sluoksnių temperatūra yra 5800 laipsnių Celsijaus, saulės vainiko temperatūra yra 1 500 000 laipsnių Celsijaus, šerdies temperatūra yra 13 500 000 laipsnių Celsijaus. Virš Saulės paviršiaus yra sudėtinga atmosfera, kurią sudaro fotosfera, chromosfera, vainikas ir saulės vėjas.
Nors senovės kinai tamsius darinius Saulėje užfiksavo prieš 2 tūkstančius metų, tik Galilėjus suprato, kad šios dėmės juda Saulės paviršiumi jai besisukant ir išnyksta. 1828 m. Heinrichas Schwabe iš Desau (Vokietija) ieškojo hipotetinės Vulkano planetos, kuri, jo manymu, galėtų egzistuoti tarp Saulės ir Žemės. Tačiau vietoj to jis atrado, kad saulės dėmių skaičius periodiškai mažėjo ir mažėjo. Vidutiniškai saulės aktyvumo ciklas, nustatomas pagal saulės dėmių skaičių, yra 11 metų. Žemėje medžių žiedai yra saulės aktyvumo ciklo rodiklis.
Įprastą saulės dėmę sudaro tamsus šešėlis, apsuptas šviesesnio sluoksnio, nors neretai pasitaiko, kad pusiau šešėlis supa daugiau nei vieną šešėlį. Dėmės atsiranda, kai didėja magnetinis laukas, slopinantis energijos srautą į išorę. Tiesą sakant, saulės dėmės nėra tokios tamsios. Šešėlis yra 2000 laipsnių Celsijaus vėsesnis nei fotosfera ir atrodo tamsesnis, palyginti su šviesesniais kaimyniniais regionais.
Saulės dėmės gali būti įvairių formų ir dydžių, dažnai sudarydamos grupes. Didelės grupės skersmuo gali būti 100 tūkstančių km, o tai 8 kartus viršija Žemės skersmenį! Net ir daug mažesnes saulės dėmes nesunku aptikti nedideliu teleskopu. Stebėdami saulės aktyvumą, turite atsiminti saugos priemones.
Saulės sandara. Išsami diagrama
Saulei besisukant, saulės dėmių grupės iš vieno disko krašto į kitą persikelia maždaug per 10 dienų. Stebėti saulės dėmes turbūt ne mažiau įdomu nei naktinį dangų. Ironiška, bet dienos stebėjimų problema yra susijusi su pačia Saule. Jis šildo žemę ir orą, sukeldamas audringas sroves ir taip pablogindamas vaizdo kokybę, palyginti su naktimis.
Vaizdo įraše, didelės raiškos, įvairiais fotografavimo režimais galite stebėti, kaip atrodo Saulė, taip pat pamatyti paviršiuje vykstančius procesus:
