Saulė – ugnies kamuolys, kurio gelmėse nuolat vyksta termobranduolinė reakcija. Dėl to vandenilio atomai virsta helio atomais ir išsiskiria didžiulė energija. Nedidelė jo dalis suteikia gyvybę Žemės planetai. Branduolinės sintezės metu susidaręs ugnies kamuolys vadinamas pagrindinės sekos žvaigždė.
Mūsų namų žvaigždė apibūdinama kaip „ geltonasis nykštukas“ Tai yra, kosminiu mastu šis darinys yra mažas, o jo spalva yra geltona. Tačiau žmogaus akis jį suvokia kaip baltą. Geltonosios nykštukės gyvenimo trukmė yra įžeidžiamai trumpa. Tai tik apie 10 milijardų metų. Pagal visatos standartus amžius yra juokingas. Tačiau būtent tiek laiko reikia, kad vandenilis visiškai virstų heliu.
Po to žvaigždė išsiplečia ir virsta kitu kosminiu dariniu, vadinamu raudonuoju milžinu. Šiuo atveju helis užsidega. Jis pradeda virsti anglimi, o žvaigždės dydis didėja ir didėja. Pavyzdžiui, mūsų Saulės išorinės ribos pasieks Žemę, pakeliui sugerdamos Merkurijų ir Venerą. Natūralu, kad mėlynojoje planetoje gyvybės nebebus. Vandenynai išgaruos, bet visko pagrindas yra vanduo.
Žvaigždė paprastai būna raudonojo milžino būsenoje 1 milijardą metų. Tada jis virsta planetiniu ūku. Tai dujų debesis, kurio centre yra balta nykštukė. Tai taip pat žvaigždė, bet be jokio energijos šaltinio. Jis turi didžiulį tankį ir nereikšmingą šviesumą. Tokios baltosios nykštukės mūsų galaktikoje sudaro apie 10% viso žvaigždžių skaičiaus.
Bet tai yra kelio pabaiga, o kur ji prasideda? Kaip susidaro jauna žvaigždė, kaip atsirado mūsų Saulė ir Saulės sistema? Šiuo klausimu yra aiški teorija, paaiškinanti pagrindinės sekos žvaigždžių atsiradimą.
Saulės atsiradimas
Maždaug prieš 5 milijardus metų toje vietoje, kur esame dabar, nieko nebuvo. Nebuvo nei Žemės, nei kitų planetų, nei Saulės. Visa erdvė buvo užpildyta vandenilio molekulėmis. Jie suformavo didžiulį ūką ir laisvai judėjo erdvėje. Tačiau po Mėnuliu (šiuo atveju – po galaktikos centru) niekas nesitęsia amžinai. Veikiamas gravitacinių jėgų vandenilio debesis pamažu pradėjo suktis į piltuvą ir suktis aplink savo ašį.
Kodėl taip atsitiko? Dėl visko kalta gravitacija. Pavyzdžiui, toje pačioje Žemėje jų dėka susidaro galingi viesulai ir viesulai. Visas kosmosas gyvena pagal tuos pačius dėsnius. Tik tornadai beorėje erdvėje yra daug didesni ir gyvuoja daugybę milijonų metų. Panašus tornadas įvyko prieš 5 milijardus metų. Būtent jis sukėlė geltonojo nykštuko pasirodymą.
Didžiulis dujų piltuvas sukosi vis greičiau, o jo centre augo vandenilio tankis. Temperatūra atitinkamai pakilo. Galiausiai jis pasiekė kritinę vertę ir išprovokavo termobranduolinės reakcijos pradžią. Taip gimė Saulė. Jis visiškai susiformavo prieš 4,6 milijardo metų. Tai yra, šiuo metu geltonasis nykštukas jau nugyveno pusę savo gyvenimo. Su kiekvienu nauju milijardu metų jis tampa vis šviesesnis ir šviesesnis. Kokia jo vidinė struktūra?
Vidinė Saulės struktūra
Saulės masė atitinka 99% visos saulės sistemos ir yra lygi 2 × 10 27 tonoms. Likęs procentas gaunamas iš planetų, palydovų, kometų ir asteroidų. Žvaigždės skersmuo yra lygus 109 Žemės skersmenims ir yra 1,39 milijono km. Nuo geltonosios nykštukės iki mėlynosios planetos yra 149,6 mln. Tai yra vadinamasis astronominis vienetas. Paukščių tako centras yra 26 tūkst. šviesmečių nuo Saulės. Žvaigždė savo orbitoje padaro vieną apsisukimą kas 200 milijonų metų. Jis juda aplink galaktikos centrą 217 km/s greičiu.
Šviestuvo centre yra šerdis. Jame yra 40% visos saulės masės. Jo skersmuo yra apie 350 tūkstančių km. Šerdies tankis yra didžiulis ir yra 150 kartų didesnis už vandens tankį. Saulės šerdies temperatūra yra apie 13,6 milijono laipsnių Celsijaus. Būtent šerdyje vyksta termobranduolinė reakcija ir išsiskiria energija, nes vandenilio molekulės, veikiamos temperatūros ir tankio, susilieja viena su kita ir virsta heliu. Šiuo atveju išspinduliuojami neutrinai ir gama fotonai.
Gama fotonai, judėdami į išorinį Saulės apvalkalą, skyla į mažesnės energijos fotonus, o neutrinai, eidami per karštą masę, niekaip nesikeičia.
Už šerdies yra konvekcinė zona. Temperatūros sąlygos jame yra daug žemesnės ir neviršija 5 milijonų laipsnių Celsijaus šalia šerdies. Natūralu, kad tokioje temperatūroje branduolių sintezė įvykti negali. Šios zonos storis yra apie 300 tūkstančių km. Šiuo atstumu temperatūra nukrenta iki 6 tūkstančių laipsnių Celsijaus. Zonos užduotis yra labai lėtai ir palaipsniui perkelti aukštą temperatūrą į žvaigždės paviršių. Geltonosios nykštukės magnetinis laukas taip pat sukuriamas konvekcinėje zonoje.
Tolesni tempimai fotosfera. Jis laikomas mūsų gimtosios žvaigždės paviršiumi. Iš čia kyla saulės spinduliuotė. Išoriniame fotosferos pakraštyje temperatūra siekia 4,5 tūkstančio laipsnių Celsijaus. Visi atstumai skaičiuojami nuo šio sluoksnio paviršiaus, įskaitant atstumą iki Žemės.
Fotosferą supa labai plonas išorinis apvalkalas. Tai vadinama - chromosfera. Jo storis neviršija 2 tūkstančių km. Temperatūra fotosferoje pakyla ir pasiekia 10 tūkstančių laipsnių Celsijaus. Kai kuriose vietose ji gali siekti iki 20 tūkstančių laipsnių. Tankis šioje zonoje santykinai mažas, vyrauja vandenilio molekulės. Jie suteikia išoriniam apvalkalui raudoną spalvą.
Saulės vainikas virš Saulės paviršiaus
Iš viršaus supa fotosferą saulės korona. Sluoksnio tankis labai mažas, bet temperatūra aukšta. Jis pasiekia 1-2 milijonus laipsnių Celsijaus. Kodėl tai vyksta? Yra hipotezė, kad priežastis yra magnetinis laukas. Dėl jo įtakos atsiranda saulės pliūpsniai. Jie įkaitina vainiką iki aukštos temperatūros. Pati karūna praktiškai nematoma dėl mažo tankio. Iš žemės jį galima stebėti Saulės užtemimo metu, kai Mėnulis visiškai užstoja Saulę. Būtent šiuo metu aplink Žemės palydovą, kuris yra ne kas kita, kaip vainikas, stebimas švytėjimas.
Iš vainiko nuolat išteka didžiulis jonizuotų dalelių srautas. Tai saulėtas vėjas, kuri yra helio-vandenilio plazma. Dalelės sklinda nuo 400 iki 750 km/s greičiu. Jie prasiskverbia per visą saulės sistemą ir baigia savo kelią heliosferoje. Tai vieta, kur prasideda tarpžvaigždinė terpė, o jonizuotų dalelių greitis siekia nulį.
Saulės vėjas neigiamai veikia Saulės sistemos planetų paviršius. Tai taip pat daro neigiamą poveikį Žemei. Tačiau galingas mėlynosios planetos magnetinis laukas sukuria apsauginį skydą. Būtent jo dėka saulės vėjas negali prasiskverbti pro Žemės paviršių.
Magnetinis laukas
Saulės plazma turi labai didelį elektros laidumą. Atitinkamai jame atsiranda elektros srovė ir dėl to magnetinis laukas. Saulė turi bendrąjį magnetinį lauką ir vietinius magnetinius laukus. Bendras magnetinis laukas keičia savo poliškumą kas 22 metus. Šis procesas priklauso nuo saulės aktyvumo. Kai aktyvumas yra minimalus, įtampa ties poliais yra didžiausia. Saulės aktyvumas didėja, lauko stiprumas mažėja.
Vietiniai magnetiniai laukai turi didesnį intensyvumą ir mažesnį reguliarumą mažame plote, palyginti su bendruoju lauku. Jei plotas didelis, vadinasi, įtampa maža. Stipriausi magnetiniai laukai stebimi saulės dėmėse. Tai ypač pastebima, kai vietinio lauko poliškumas sutampa su bendrojo lauko poliškumu. Apskritai šie laukai yra nestabilūs ir trunka tik keletą Saulės apsisukimų.
Tamsios dėmės ant saulės
Saulės aktyvumas
Pirmiausia apibrėžkime saulės dėmės. Tai aiškiai matomos tamsios sritys, kurių temperatūra žemesnė nei kitose fotosferos dalyse. Reikalas tas, kad šiose vietose iš geltonosios nykštukės gelmių išnyra galingų magnetinių laukų elektros linijos. Jie slopina medžiagos judėjimą, todėl sumažina tolygų šiluminės energijos pasiskirstymą. Saulės dėmių skaičius yra pagrindinis saulės aktyvumo rodiklis.
Pats saulės aktyvumas yra įvairūs reiškiniai, kuriuos sukelia magnetinių laukų susidarymas. Ji pasireiškia blyksniais, elektromagnetinės spinduliuotės stiprumo pokyčiais, saulės vėjo trikdžiais ir kitais reiškiniais. Dėl viso to sutrinka tarpplanetinė terpė. Kuris pasireiškia geomagnetinio aktyvumo pavidalu, tarkime, toje pačioje Žemėje.
Kalbant apie laiką, saulės aktyvumas gali būti trumpalaikis arba ilgalaikis. Antruoju atveju tai radikaliai veikia mėlynosios planetos klimatą. Pavyzdžiui, šiandien stebimas visuotinis atšilimas yra tiesiogiai susijęs su ilgalaike geltonosios žvaigždės veikla. Tačiau tokio poveikio mechanizmas vis dar buvo labai mažai ištirtas.
Mėnulis uždengė saulę ir buvo užtemimas
Saulės užtemimas įvyksta, kai Mėnulis visiškai arba iš dalies užstoja Saulę nuo stebėtojo Žemėje. Šis reiškinys įmanomas tik jaunatis. Tai tam tikra fazė, kai geltona žvaigždė, mėlyna planeta ir Mėnulis yra vienoje linijoje. Šiuo atveju žemės palydovas yra viduryje. Intervalo tarp jaunaties trukmė yra 29,5 dienos.
Kas 100 metų įvyksta vidutiniškai 235 saulės užtemimai. Be to, saulės diskas yra visiškai uždarytas 62 atvejais. 159 atvejai yra dalinis disko uždarymas. Tai yra, Žemės palydovas nepraeina per Saulės disko centrą, o nuo stebėtojo slepia tik dalį jo. Dangus šiek tiek patamsėja. Tokį užtemimą galima stebėti maždaug 2 tūkstančių kilometrų atstumu nuo zonos, kurioje Mėnulis visiškai dengia Saulę.
14 atvejų stebimas žiedinis užtemimas. Tokiu atveju palydovas praeina palei saulės diską, tačiau pasirodo, kad yra mažesnio skersmens, todėl negali paslėpti žvaigždės nuo stebėtojo.
Visiško užtemimo metu Saulės vainikas yra aiškiai matomas. Tačiau žmonija ja grožėtis galės ne ilgiau kaip 600 milijonų metų. Po šio laikotarpio Mėnulis nutols taip toli nuo Žemės, kad visiškas Saulės užtemimas nebebus įmanomas. Faktas yra tas, kad palydovas juda vis greičiau, o mėlynoji planeta palaipsniui lėtina savo sukimąsi. Taigi Mėnulis kasmet nutolsta nuo žemės 4 cm.
Kalbant apie Saulę, ji ilgai švies kosmoso tolumoje, suteikdama žemiečiams šilumos ir gyvybės. Praeis milijardai metų, kol prasidės dramatiški pokyčiai, galintys neigiamai paveikti mėlynąją planetą. Tikėkimės, kad iki to laiko žmonių civilizacija ras galimybę apsisaugoti nuo sunaikinimo. Vienintelis dalykas, kurio nepavyks – išgelbėti pačią Saulę. Juk Visata gyvena kosminių ciklų rėmuose, kurių kiekvienas turi savo pradžią ir savo pabaigą.
