СЛЪНЦЕ

Слънцето е център на нашата планетна система и регулатор на движението на земното кълбо и другите планети. Източник на топлина и светлина, то е животворното начало на всички органични твари. Средната отдалеченост на Слънцето от Земята се равнява 23

Слънцето е център на нашата планетна система и регулатор на движението на земното кълбо и другите планети. Източник на топлина и светлина, то е животворното начало на всички органични твари.

Средната отдалеченост на Слънцето от Земята се равнява 23 439,2 пъти дължината на земния радиус, т.е. 149 501 000 км. Диаметърът на слънчевото кълбо е 1 391 000 км.; а неговият обем е 1 301 000 пъти по-голям от обема на земното кълбо. Гъстотата му е относително слаба (1,41 при гъстота 1 за водата), неговата маса е само 333 432 пъти по-голяма от тази на Земята.

Слънцето се завърта около себе си приблизително за 25 дена по въображаема ос, наклонена с 7 градуса и 11 сек. към еклиптиката. Светлата повърхност на Слънцето, наречена фотосфера, която излъчва ослепителен и еднообразен блясък за простото око, притежава всъщност много сложна структура - мрежа, с неправилни бримки,
образувана от множество блестящи точки (наречени оризови зърна) с диаметър от 500 до 800 км. Именно в този пласт, който не е постоянен, се образуват т.нар. слънчеви петна. Тези петна са разнообразни по форма и размери, но винаги приличат на една или повече много тъмни ядки, заобиколени от широка зона или полусянка, с влакнест строеж, насочен към ядката. Петната приличат на фантастични вихрушки, чиято форма се изменя понякога много бързо, дори внезапно, а размерът на някои групи достига до 200 000 км.

Слънчевите петна не са постоянни явления. Те траят от няколко дена до няколко седмици. Покрай тях съществуват области (факули) - много бляскави, разклонени и нерядко с огромни размери, които, като че ли, се образуват над петната.

Непосредствено над фотосферата се намира хромосферата, която има розов цвят и е седалище на издатини (протуберанси), които се издигат на стотици хиляди километри като чудновати и грандиозни изригвания, развиващи много високи начални скорости.

Газовите пластове, които са наслоени над фотосферата и образуват слънчевата атмосфера са, в ниската си част, седалище на вихрушкови движения, които създават петната във фотосферата. Тази атмосфера съдържа водород, хелий, калций, радий, желязо, титаний и др. Калцият и водородът се намират предимно във възвишените части на хромосферата.

Температурата на Слънцето се изчислява на 6500 градуса по повърхността и до 20 000 000 градуса в център

Слънцето е най-близката до нас звезда. За древните то е било божество, даряващо живота. Наричали са го с най-различни имена - египтяните Атон, гърците Хелиос, а римляните Сол. Изследването на Слънцето има огромно значение за Земята и представлява ключ за разбиране особеностите на далечните звезди, които не могат да се наблюдават толкова детайлно.

Слънцето представлява практически неизчерпаем източник на екологично чиста енергия за нашата цивилизация, която все още не се използва в големи мащаби. Получената от Земята само за една седмица слънчева енергия може да осигури толкова топлина и светлина, колкото всички запаси от нефт, газ и въглища в недрата на нашата планета.

 

Най-забележимите обекти върху слънчевия диск са тъмните слънчеви петна. Картината на слънчевите петна не остава постоянна. Големите петна (с размери, превишаващи неколкократно тези на Земята) могат да съществуват няколко месеца, след което изчезват. Има периоди, когато на Слънцето въобще липсват петна, а има и моменти, когато броят на петната е неколкостотин.

Още Галилей - откривателят на петната, обърнал внимание на факта, че те се местят по слънчевия диск. Това се дължи на околоосното въртене на Слънцето с период около 29 дни. Понеже Слънцето е газово кълбо, неговите полярни области се въртят по-бавно, отколкото екваториалните. Разликата в скоростите на въртене на екватора и около полюсите е около 20%.

В телескоп дискът на Слънцето изглежда рязко очертан. В действителност, тъй като Слънцето е газово кълбо, то няма резки граници и плътността му плавно се увеличава с дълбочината.

В ядрото на Слънцето температурата достига 15,106 К. Там в хода на реакциите на термоядрен синтез се генерира неговата енергия. В недрата на Слънцето всяка секунда протичат термоядрени реакции и се отделя толкова енергия, че тя е 10 000 пъти повече от енергията, която е произвело човечеството през цялата история на своето съществуване.

Извън ядрото енергията се пренася от лъчението. Зоната в която става това се нарича зона на лъчисто пренасяне. От там до повърхността енергията се пренася от движението на самото вещество. Горещият газ се издига нагоре със скорост няколко km/s, достига повърхността и се охлажда, излъчвайки светлинната си енергия в пространството. Охладен, газът става по-плътен и потъва обратно надолу, където отново се нагрява. Това циклично движение на слънчевото вещество представлява добре познатата ни конвекция.

Наблюдаемата повърхност на Слънцето се намира непосредствено над конвективната зона и се нарича фотосфера. Тя е дебела само 300 km и в действителност представлява най-дълбоката вътрешна част от слънчевата атмосфера. Фотосферата е хиляди пъти по-разредена от въздуха около нас. Тя се състои от гранули със среден размер около 1000 km, които непрекъснато "кипят" - появяват се и изчезват на всеки 5-10 минути, отстъпвайки място на други. Те са свързани с конвективните потоци отдолу, които изнасят все нови и нови порции горещ газ.

Слънчевите петна са рязко очертани и изглеждат черни на фона на фотосферата. В действителност температурата им е около 4000-4500 К и те имат само 10 пъти по-малка яркост от фотосферата. Слънчевите петна са области от фотосферата, в които магнитното поле е много силно.

Разположеният над фотосферата газ е прозрачен и още по-разреден. Този газ образува външните слоеве на слънчевата атмосфера - хромосферата и короната. Между тях няма рязка граница. Хромосферата е дебела около 1-2.104 km. В нея понякога възникват сложни плазмени избухвания, в които взривообразно се отделя гигантска енергия, еквивалент на едновременния взрив на милиарди водородни бомби. Тези явления се наричат слънчеви избухвания. Плазмата в тях се нагрява до 10-30 млн. К, което поражда силно рентгеново излъчване и мощни потоци от заредени частици.

Над хромосферата на разстояние десетки слънчеви радиуси се простира силно разредената слънчева корона,която се вижда само по време на затъмнения. Далеч от Слънцето короната постепенно се разтваря в междупланетната газова среда.

Най-впечатляващите образувания във вътрешните слоеве на короната са протуберансите - огромни дъгообразни плазмени езици, издигащи се на големи височини над слънчевата повърхност.
Те са по-плътни и по-студени от короната. Протуберансите се образуват в областите със силно магнитно поле над слънчевите петна.

Самата корона е много гореща - 106 К и частиците в нея се движат толкова бързо, че гравитационното поле на Слънцето не може да ги удържи. В резултат плазмата в короната се устремява в междупланетното пространство във всички посоки със скорост стотици km/s. Тази плазма наричаме слънчев вятър.

В атмосферата на Слънцето постоянно стават изменения. Променя се средният брой на слънчевите петна и на протуберансите, честотата на слънчевите избухвания и свързаните с тях явления. Тези явления определят степента на активност на Слънцето и проявяват определена периодичност. Активността на Слънцето достига максимум средно веднъж на 11,2 години. За последен път слънчевата активност достигна максимум през 11990-91 г. Следващият ще бъде в началото на ХХІ век.

Тема: Слънце

 

Научен ръководител:

 

Изготвил:

Слънцето е централната звезда на слънчевата система. Подобно на останалите звезди във Вселената, и Слънцето е огромно кълбо от горещ газ и неговия източник на енергия са термоядрените реакции в ядрото му. Излъчваната енергия е 3.86x1033 ergs/сек. или 386 млрд.млрд. мегавата! За една секунда Слънцето изгаря около 4 млн. тона материал. Има диаметър 1,390,000 км, масата му е 1.9891x1030 кг, температура на повърхността му е 5800 К, а в ядрото - 15,600,000 К.

Слънцето, както и останалите звезди, не гори в истинския смисъл на думата. Топлината и светлинната енергия се получават, когато един вид газ се превръща в друг. Два атома водород се сливат и се образува хелий, при което известно количество вещество остава свободно. То достига до повърхността на Слънцето и се отделя под формата на топлина и светлина. Слънцето съдържа 98% от всичката маса в слънчевата система. Изградено е от 75% водород и 25% хелий. В следващите 5 милиарда години Слънцето ще привърши своето водородно гориво и ще се превърне в червен гигант - звезда, която е приключила ядрения синтез и започва изгарянето на хелия. Започвайки да губи маса, Слънцето ще се раздуе. Възможно е неговия диаметър да нарастне около 170 пъти. Заради загубата на маса неговото гравитационно поле ще се намали и орбитите на всички планети ще се разширят, а Меркурий, Венера и Земята ще бъдат унищожени. На този етап от своя живот Слънцето ще разпръсне външните си слоеве, формирайки планетарна мъглявина, а в центъра ще остане горещото му ядро - бяло джудже.

Строеж на Слънцето:

- в центъра се намира енергоотделящото ядро, което се разполага до ¼ от радиуса на звездата;

- над ядрото е зоната на лъчистото пренасяне, през която се пренася енергията от ядрото до външните слоеве. Тази зона се разполага до 2/3 от радиуса;

- конвективна зона – наречена е така, защото при нея енергията се пренася от самото вещество и това поражда постоянно циклично движение на газа нагоре-надолу поради неговото нагряване и охлаждане.
Слънчевата атмосфера се намира над конвективната зона и представлява видимата повърхност на Слънцето. Състои се няколко слоя:

- фотосфера – с дебелина от 300 км, това е най-вътрешната част на слънчевата атмосфера. Фотосферата е хиляди пъти по- разредена от земната атмосфера.

- хромосфера – разположен над фотосферата, този слой е по-прозрачен и по-разреден и няма рязка граница между двата слоя. Понякога в нея възникват сложни плазмени избухвания, в които взривообразно се отделя гигантско количество енергия с еквивалента на едновременния взрив на милиарди атомни бомби. Това са слънчевите изригвания, в които плазмата се нагрява до 10-30 млн.градуса К и поражда силно рентгеново излъчване и мощно потоци от заредени частици.

- корона – простираща се на разстояние десетки слънчеви радиуси на хромосферата, този слой е видим само по време на слънчево затъмнение. Отдалечавайки се от Слънцето, короната постепенно се разтваря в междупланетната газова среда. Самата корона е много гореща – 106 К и частиците в нея се движат толкова бързо, че гравитационното поле на Слънцето не може да ги удържи. В резултат плазмата в короната се устремява в междупланетното пространство във всички посоки със скорост стотици км/сек – това е слънчевия вятър.

Понякога по повърхността на Слънцето се появяват тъмни петна. Те се наричат слънчеви петна и са по-тъмни, защото са с по-ниска температура от заобикалящата ги повърхност. Слънчевите петна се появяват в групи по няколко и могат да съществуват от няколко часа до няколко месеца в зависимост от размера си. По-големите петна се задържат по-дълго. Ако наблюдаваме едно слънчево петно в продължение на няколко дни, ще ни се стори, че то прекосява слънчевия диск. Това е така, защото Слънцето се върти. То се върти около оста си, но различните слоеве на неговата повърхност се въртят с различна скорост - на екватора се завърта за 25 дни, докато на полюсите се завърта за 36 дни.

Над повърхността на Слънцето често се наблюдават огромни дъгообразни плазмени езици, наречени протуберанси. Те са по-плътни и по-студени от короната. Протуберансите се образуват в областите със силно магнитно поле над слънчевите петна. Те се наблюдават със специални апарати. При обикновени условия се изгубват в блясъка на Слънцето. С просто око може да се видят по време на пълно слънчево затъмнение.

В атмосферата на Слънцето постоянно стават изменения. Променя се средният брой на слънчевите петна и на протуберансите, честотата на слънчевите избухвания и свързаните с тях явления. Тези явления определят степента на активност на Слънцето и проявяват определена периодичност. Активността на Слънцето достига максимум средно веднъж на 11,2 години. Слънчевата активност не влияе забележимо на топлината, която достига до нашата планета, а на магнетизма й.

Слънцето, заедно с цялата слънчева система, обикаля около центъра на Млечния път за около 250 млн. години със скорост около 220 км/сек. В течение на годината Слънцето видимо се придвижва по небесната сфера, преминавайки през т.нар. зодиакални съзвездия (Овен, Бик, Близнаци, Рак, Лъв, Дева, Везни, Скорпион, Стрелец, Козирог, Водолей и Риби). Това видимо придвижване на Слънцето през зодиака е отражение на реалното годишно движение на Земята около Слънцето в равнина, наречена еклиптика. Затова и Слънцето видимо се движи в същата равнина, която преминава през изброените по-горе зодиакални съзвездия. Еклиптиката не съвпада с равнината на екватора, а е наклонена спрямо нея на ъгъл от 23 градуса. Ето защо Слънцето при движението си по еклиптиката два пъти в годината пресича небесния екватор – веднъж от север на юг и веднъж от юг на север.

Пресечната точка, през която нашето дневно светило преминава от южното в северното небесно полукълбо, се нарича пролетна равноденствена точка, а моментът на това преминаване се нарича пролетно равноденствие. Този момент е началото на астрономическата пролет за северното полукълбо на Земята. Периодът време между две последователни преминавания на Слънцето през пролетната равноденствена точка определя общата продължителност на четирите годишни времена и се нарича тропична или слънчева година.

Факт е, че през януари Земята е най-близо до Слънцето. Но поради наклона на земната ос от 23 градуса северното полукълбо на Земята е по-отдалечено от Слънцето и там е зима. През зимата Слънцето е ниско над хоризонта и за по-малко време през деня, в сравнение с лятото. Слънчевите лъчи падат под голям ъгъл, при което за единица площ се пада малко количество енергия и се приема по-малко топлина. През лятото е обратно - денят трае по-дълго и Слънцето е високо над хоризонта, при което се приема по-голямо количество топлина. За нашите географски ширини Слънцето достига до 66 градуса над хоризонта (43 градуса северна ширина + 23 градуса наклон на земната ос = 66 градуса) през лятото и около 20 градуса (43 - 23) през зимата.

Автор: Александър Ненов