- Внутренняя структура и атмосфера
- Магнитное поле
- Химический состав
- Солнечные пятна и солнечные циклы
- Наблюдение и история
Солнце лежит в основе солнечной системы, где оно является самым крупным объектом. Он содержит 99,8 процента массы Солнечной системы и примерно в 109 раз больше диаметра Земли - около миллиона Земли может поместиться внутри Солнца. [ Как жарко солнце? ]
Видимая часть Солнца составляет около 10000 градусов по Фаренгейту (5500 градусов по Цельсию), в то время как температура в ядре достигает более 27 миллионов F (15 миллионов C), вызванные ядерными реакциями. Нужно было бы взорваться 100 миллиардов тонн динамита каждую секунду чтобы соответствовать энергии, производимой солнцем, в соответствии с НАСА.
Солнце является одним из более 100 миллиардов звезд в Млечном Пути , Он вращается вокруг ядра галактики на расстоянии около 25 000 световых лет, совершая оборот каждые 250 миллионов лет или около того. Солнце является относительно молодым, частью поколения звезд, известных как Население I, которые относительно богаты элементами, более тяжелыми, чем гелий. Старшее поколение звезд называется «Население II», и, возможно, существовало более раннее поколение «Население III», хотя члены этого поколения еще не известны.
Солнце родилось около 4,6 миллиарда лет назад , Многие ученые считают, что Солнце и остальная часть Солнечной системы образовались из гигантское вращающееся облако из газа и пыли, известных как солнечная туманность. Когда туманность разрушилась из-за силы тяжести, она вращалась быстрее и сплющивалась в диск. Большая часть материала была вытянута к центру, чтобы сформировать солнце. [ Как была сформирована Земля ?]
У Солнца достаточно ядерного топлива, чтобы оставаться таким, каким оно есть сейчас, еще 5 миллиардов лет. После этого он раздувается, чтобы стать красный гигант , В конце концов, он потеряет свои внешние слои, а оставшееся ядро разрушится, чтобы стать белый Гном , Медленно, это исчезнет, чтобы войти в его заключительную фазу как смутный, прохладный теоретический объект, иногда известный как черный карлик ,
Огромная солнечная нить простирается вокруг юго-западного горизонта Солнца на этом полном снимке диска, сделанном Обсерваторией солнечной динамики НАСА 17 ноября 2010 года.
(Изображение: © NASA)
Внутренняя структура и атмосфера
Солнце и его атмосфера разделены на несколько зон и слоев. Внутреннее пространство Солнца состоит из ядра, радиационной зоны и конвективной зоны. Солнечная атмосфера над ней состоит из фотосферы, хромосферы, переходной области и короны. Помимо этого Солнечный ветер истечение газа из короны.
Ядро простирается от центра Солнца до четверти пути к его поверхности. Хотя он составляет всего около 2 процентов от объема Солнца, он почти в 15 раз превышает плотность свинца и содержит почти половину массы Солнца. Следующей является радиационная зона, которая простирается от ядра до 70 процентов пути к поверхности Солнца, составляя 32 процента объема Солнца и 48 процентов его массы. Свет от ядра рассеивается в этой зоне, так что одному фотону часто может потребоваться миллион лет.
Зона конвекции достигает поверхности солнца и составляет 66 процентов от объема Солнца, но лишь немногим более 2 процентов от его массы. В этой зоне доминируют волнующие «конвективные ячейки» газа. Существуют два основных типа солнечных конвекционных ячеек - грануляционные ячейки шириной около 600 миль (1000 км) и супергрануляционные ячейки диаметром около 30000 миль (30000 км).
Фотосфера является самым низким слоем солнечной атмосферы и излучает свет, который мы видим. Он имеет толщину около 300 миль (500 км), хотя большая часть света исходит из его нижней трети. Температура в фотосфере колеблется от 11 000 F (6 125 C) внизу до 7 460 F (4125 C) вверху. Далее следует хромосфера, которая горячее, до 35 500 F (19 725 C) и, по-видимому, полностью состоит из колючих структур, известных как спикулы, обычно около 600 миль (1000 км) в поперечнике и до 6000 миль (10000 км) в высоту ,
После этого это переходная область толщиной от нескольких сотен до нескольких тысяч миль, которая нагревается короной над ней и излучает большую часть своего света в виде ультрафиолетовых лучей. Вверху находится очень горячая корона, которая состоит из таких структур, как петли и потоки ионизированного газа. Корона обычно колеблется от 900 000 F (500 000 C) до 10,8 млн. F (6 млн. C) и может даже достигать десятков миллионов градусов, когда происходит солнечная вспышка. Материя из короны сдувается как солнечный ветер.
Магнитное поле
Сила солнечного магнитного поля, как правило, только в два раза сильнее, чем поле Земли. Тем не менее, он становится высококонцентрированным на небольших территориях, достигая в 3000 раз сильнее, чем обычно. Эти изгибы и повороты в магнитном поле развиваются потому, что солнце вращается на экваторе быстрее, чем на более высоких широтах, и потому что внутренние части солнца вращаются быстрее, чем поверхность. Эти искажения создают особенности, начиная от солнечных пятен и заканчивая впечатляющими извержениями, известными как факелы и выбросы корональной массы. Вспышки - самые сильные извержения в Солнечной системе, в то время как выбросы корональной массы менее агрессивны, но связаны с необычайным количеством вещества - один выброс может выбросить в космос примерно 20 миллиардов тонн (18 миллиардов метрических тонн) вещества.
Химический состав
Как и большинство других звезд, солнце состоит в основном из водорода, за которым следует гелий. Почти все остальное вещество состоит из семи других элементов - кислорода, углерода, неона, азота, магния, железа и кремния. На каждые 1 миллион атомов водорода на Солнце приходится 98 000 гелия, 850 кислорода, 360 углерода, 120 неона, 110 азота, 40 магния, 35 железа и 35 кремния. Тем не менее, водород является самым легким из всех элементов, поэтому он составляет всего около 72 процентов от массы Солнца, в то время как гелий составляет около 26 процентов.
Посмотрите, как солнечные вспышки, солнечные бури и огромные извержения солнца работают в этой инфографике SPACE.com. Посмотреть полную инфографику солнечной бури здесь ,
(Изображение: © Карл Тейт / SPACE.com)
Солнечные пятна и солнечные циклы
Солнечные пятна - это относительно прохладные темные объекты на поверхности солнца, которые часто бывают приблизительно круглыми. Они появляются там, где плотные пучки силовых линий магнитного поля изнутри Солнца прорываются сквозь поверхность. [ Связанный: самое большое Солнечное пятно за 24 года Ученые Wows, Но Также Мистифицирует ]
Количество солнечных пятен меняется в зависимости от солнечной магнитной активности - изменение этого числа, от минимального или почти до 250 солнечных пятен или скоплений солнечных пятен, а затем до минимума, называется солнечным циклом, и в среднем составляет около 11 лет В конце цикла магнитное поле быстро меняет свою полярность.
Наблюдение и история
Древние культуры часто модифицировали естественные скальные образования или строили каменные памятники, чтобы отмечать движения солнца и луны, составлять графики времен года, составлять календари и отслеживать затмения. Многие полагали, что Солнце вращалось вокруг Земли, а древнегреческий ученый Птолемей формализовал эту «геоцентрическую» модель в 150 г. до н.э. Затем, в 1543 г., Николай Коперник описал гелиоцентрическую, солнечно-центрированную модель солнечной системы, а в 1610 г. Галилео Галилей Открытие спутников Юпитера показало, что не все небесные тела окружали Землю.
Чтобы узнать больше о том, как работают солнце и другие звезды, после ранних наблюдений с использованием ракет ученые начали изучать солнце с орбиты Земли , НАСА запустило серию из восьми орбитальных обсерваторий, известных как Орбитальная солнечная обсерватория, в период с 1962 по 1971 год. Семь из них были успешными, проанализировали Солнце на ультрафиолетовой и рентгеновской волнах и сфотографировали супер-горячую корону, среди других достижений.
В 1990 году НАСА и Европейское космическое агентство запустили исследование Улисса, чтобы сделать первые наблюдения за его полярными регионами. В 2004 году космический аппарат NASA Genesis вернул образцы солнечного ветра на Землю для изучения. В 2007 году миссия НАСА «Обсерватория солнечно-земных связей» (STEREO) возвратила первые трехмерные изображения Солнца. НАСА утратило связь со STEREO-B в 2014 году, которое оставалось вне связи, за исключением краткого периода в 2016 году. STEREO-A остается полностью функциональным.
Одна из самых важных солнечных миссий на сегодняшний день была Солнечная и Гелиосферная Обсерватория (SOHO), который был разработан для изучения солнечного ветра, а также внешних слоев и внутренней структуры Солнца. Он изобразил структуру солнечных пятен под поверхностью, измерил ускорение солнечного ветра, открыл корональные волны и солнечные торнадо, обнаружил более 1000 комет и произвел революцию в нашей способности прогнозировать космическую погоду. Недавно НАСА Обсерватория солнечной динамики (SDO), самый совершенный космический корабль, созданный для изучения Солнца, он дал невиданные ранее детали материала, вытекающего наружу и вдали от солнечных пятен, а также экстремальные крупные планы деятельности на поверхности Солнца и первые высокие измерение разрешения солнечных вспышек в широком диапазоне экстремальных ультрафиолетовых длин волн.
Есть другие миссии, запланированные для наблюдения за солнцем в ближайшие несколько лет. Solar Orbiter Европейского космического агентства будет запущен в 2018 году, а к 2021 году выйдет на орбиту вокруг Солнца. Ближайший подход к Солнцу будет на 26 миллионов миль (43 миллиона км) - примерно на 25 процентов ближе, чем Меркурий. Солнечный Орбитер будет наблюдать за частицами, плазмой и другими предметами в среде, относительно близкой к Солнцу, прежде чем эти вещи будут изменены путем переноса через Солнечную систему. Цель состоит в том, чтобы лучше понять солнечную поверхность и солнечный ветер.
Parker Solar Probe будет запущен в 2018 году, чтобы максимально приблизиться к солнцу, достигнув 4 миллионов миль (6,5 миллионов км). Космический корабль будет смотреть на корону - перегретую внешнюю атмосферу Солнца - чтобы узнать больше о том, как энергия течет через солнце, о структуре солнечного ветра, и как энергетические частицы ускоряются и транспортируются.
Дополнительное сообщение Элизабет Хауэлл и Нола Тейлор Редд, авторы Space.com
Как жарко солнце?