TAJEMNICZE SŁOŃCE

Jak bardzo Słońce wpływa na życie na Ziemi? Czy jego obserwacje mogą zdradzić tajemnice innych gwiazd? Jaki los czeka nas i naszą najbliższą gwiazdę, gdy jej czas dobiegnie końca? Odpowiedzi na te pytania mogą dostarczyć obserwacje naszej dziennej gwiazdy. Heliofizycy z powodzeniem odkrywają kolejne tajemnice.

Wokół  Słońca krąży osiem planet Układu Słonecznego. Jak każda inna gwiazda, Słońce jest świecącą kulą plazmy czyli gazowego stanu materii, w którym atomy ulegają jonizacji i są pozbawione części lub wszystkich swoich elektronów. Jego temperatura na powierzchni osiąga 5500°C, ale w środku dochodzi do 14 mln° C.

Na naszej dziennej gwieździe nie ma twardej powierzchni. Światło i ciepło powstają dzięki reakcjom termojądrowym, które polegają na zmianie wodoru w hel. Towarzyszy im olbrzymie ciśnienie, które powstrzymuje kulę od grawitacyjnego zapadnięcia się. Taki stan to równowaga hydrostatyczna. W niej przebywa większość gwiazd ciągu głównego.

Jądrowe procesy trwają we wnętrzu Słońca już 4,6 mld lat, przetwarzając aż 600 mln ton wodoru w każdej sekundzie. Na szczęście nasza gwiazda ma olbrzymi zapas tego pierwiastka. Dlatego przez najbliższe 6 miliardów lat nie zmieni się jego wygląd.

O Słońcu wiemy o wiele więcej niż o jakiejkolwiek innej gwieździe - po prostu dzięki jego bliskości. W niektórych dużych obserwatoriach znajdują się teleskopy przeznaczone specjalnie do obserwacji słonecznych, Astronomowie chcieliby wiedzieć, dlaczego Słońce świeci i jak wpływa na Ziemię. Jest to pierwszy krok do poznania innych gwiazd.

Niektórzy naukowcy sugerowali, że każda zmiana ilości energii opuszczającej Słońce może spowodować dramatyczne zmiany klimatu na Ziemi. Słoneczne badania są więc ważne nie tylko dla zrozumienia gwiazd, ale i do śledzenia, jaki wpływ może w przyszłości wywrzeć Słońce na nasze najbliższe środowisko.

Powierzchnia

Słońce jest rozognioną kulą gazową o średnicy 109 razy przekraczającej średnicę Ziemi. Jego objętość jest zatem ponad milion razy większa od objętości Ziemi. Dochodzące od Słońca żółte światło pochodzi z fotosfery - warstwy atmosferycznej o grubości około 500 km. Poniżej znajduje się wnętrze Słońca, a powyżej przezroczyste, zewnętrzne warstwy atmosfery. Praktycznie cała docierająca do Ziemi słoneczna energia - ciepło i światło - pochodzi z fotosfery, ale wytworzona została we wnętrzu Słońca.
Temperatura fotosfery wynosi około 5500°C. Jednym ze sposobów jej oszacowania jest policzenie, jak gorące musi być Słońce, by wysyłało na odległość Ziemi tyle energii, ile dostajemy.

Jeśli z bliska obejrzymy powierzchnię Słońca, dostrzeżemy tzw. granule. Granulacja powstaje w wyniku wznoszenia gorącego gazu z wnętrza gwiazdy w postaci gigantycznych komórek konwektywnych, które ulegają rozpadowi. Pojedyncze ziarna mają średnicę około tysiąca kilometrów i są otoczone chłodniejszymi i ciemniejszymi alejami. Granule żyją jedynie ok. 20 minut.

Fot.1 Granulacja na Słońcu.

Dłuższe, bo nawet paromiesięczne życie mają natomiast tzw. pochodnie. To stosunkowo małe, wężykowate, jasne włókna, które pokrywają pola występowania plam.

Fot.2 Pochodnie fotosferyczne.

Pewne miejsca na Słońcu wyglądają jak pola falującej trawy. Taki efekt dają spikule lub bryzgi chromosferyczne. To strugi gazu, które w około 5 minut z prędkością 30 km/s wznoszą się z fotosfery w niższe partie chromosfery. Mogą się unieść na wysokość nawet 40 tys. km, aby zblednąć po kilkunastu minutach. Naukowcy podejrzewają, że przy ich powstawaniu kluczową rolę odgrywają fale dźwiękowe.

W 1960 roku astronomowie odkryli, że zewnętrzne warstwy atmosferyczne co pięć minut wznoszą się i opadają. Słońce drga, wibruje jak dzwoniący dzwonek. Badając te wibracje, astronomowie spodziewają się odkryć, jak wygląda słoneczne wnętrze.

Źródła:

Mark A. Garlick, Wil Tirion: “Wielki Ilustrowany Atlas Kosmosu” (2006)

S. i J. Mitton: “Astronomia” (1996)

Oprac. Magda i Paweł

cdn.