Zemes saule: fakti par saules vecumu, lielumu un vēsturi
Viens no pirmajiem attēliem, ko uzņēma ESA/NASA Solar Orbiter, veicot pirmo aizvēršanos saulē 2020. (Attēla kredīts: Solar Orbiter/EUI Team/ESA & NASA; CSL, IAS, MPS, PMOD/WRC, ROB, UCL/MSSL)
Pāriet uz:
- Veidošanās un evolūcija
- Iekšējā struktūra un atmosfēra
- Magnētiskais lauks
- Ķīmiskais sastāvs
- Saules plankumi un saules cikli
- Saules vērošanas vēsture
Saule atrodas Saules sistēmas centrā, kur tā ir lielākais objekts. Tas satur 99,8% no Saules sistēmas masas un ir aptuveni 109 reizes lielāks par Zemes diametru - aptuveni viens miljons Zemes varētu ietilpt Saules iekšienē.
Saules virsma ir aptuveni 10 000 grādu pēc Fārenheita (5500 grādi pēc Celsija) karsta, bet kodola temperatūra sasniedz vairāk nekā 27 miljonus F (15 miljonus C), ko izraisa kodolreakcijas. Saskaņā ar teikto, katru sekundi vajadzētu eksplodēt 100 miljardus tonnu dinamīta, lai tas atbilstu saules saražotajai enerģijai NASA .
Saule ir viena no vairāk nekā 100 miljardiem zvaigznes Piena ceļā . Tas riņķo ap 25 000 gaismas gadu no galaktikas kodola, pabeidzot revolūciju reizi 250 miljonos gadu. Saule ir salīdzinoši jauna, daļa no zvaigžņu paaudzes, kas pazīstama kā I populācija, kas ir salīdzinoši bagāta ar elementiem, kas ir smagāki par hēliju. Vecāku zvaigžņu paaudzi sauc par Populāciju II, un, iespējams, pastāvēja agrāka III populācijas paaudze, lai gan šīs paaudzes pārstāvji vēl nav zināmi.
Saistīts: Cik karsta ir saule?
Kā veidojās saule
Saule piedzima apmēram pirms 4,6 miljardiem gadu. Daudzi zinātnieki domā, ka saule un pārējā Saules sistēma veidojas no milzīga, rotējoša gāzes un putekļu mākonīša, kas pazīstams kā Saules miglājs. Tā kā miglājs gravitācijas dēļ sabruka, tas ātrāk griežas un saplacinās diskā. Lielākā daļa materiāla tika velkta uz centru, lai veidotu sauli.
Saistīts: Kā radās saule?
Saulei ir pietiekami daudz kodoldegvielas, lai tā paliktu vēl 5 miljardus gadu. Pēc tam tas uzbriest, lai kļūtu par sarkanais milzis . Galu galā tas izmetīs ārējos slāņus, un atlikušais kodols sabruks, lai kļūtu par balto punduri. Lēnām baltais punduris izzudīs un nonāks pēdējā fāzē kā blāvs, vēss teorētisks objekts, ko dažreiz sauc par melnais punduris .
Saistīts: Kad saule mirs?
Diagramma, kas parāda sauli mūsu Saules sistēmas centrā (nav mērogā).(Attēla kredīts: NASA/JPL-Caltech)
Saules iekšējā struktūra un atmosfēra
Saule un saules atmosfēru ir sadalīti vairākās zonās un slāņos. Saules iekšpusi no iekšpuses uz āru veido kodols, starojuma zona un konvekcijas zona. Saules atmosfēra virs tās sastāv no fotosfēras, hromosfēras, pārejas reģiona un vainaga. Papildus tam ir saules vējš , gāzes izplūde no vainaga.
Kodols stiepjas no saules centra līdz apmēram ceturtdaļai ceļa līdz tās virsmai. Lai gan tas veido tikai aptuveni 2% no saules tilpuma, tas ir gandrīz 15 reizes lielāks par svina blīvumu un satur gandrīz pusi no saules masas. Tālāk ir starojuma zona, kas stiepjas no kodola līdz 70% ceļa līdz saules virsmai, veidojot 32% no saules tilpuma un 48% no tās masas. Gaisma no kodola tiek izkliedēta šajā zonā, tāpēc vienam fotonam bieži var būt vajadzīgs miljons gadu.
Konvekcijas zona sasniedz saules virsmu un veido 66% no saules tilpuma, bet tikai nedaudz vairāk par 2% no tās masas. Šajā zonā dominē gāzu konvekcijas šūnas. Pastāv divi galvenie saules konvekcijas šūnu veidi - granulēšanas šūnas, kas ir aptuveni 600 jūdzes (1000 kilometrus) platas, un supergranulācijas šūnas, kuru diametrs ir aptuveni 20 000 jūdzes (30 000 km).
Fotosfēra ir zemākais saules atmosfēras slānis, un tā izstaro mūsu redzamo gaismu. Tas ir aptuveni 300 jūdzes (500 km) biezs, lai gan lielākā daļa gaismas nāk no zemākās trešdaļas. Fotosfēras temperatūra svārstās no 11 125 F (6 125 C) apakšā līdz 7460 F (4 125 C) augšpusē. Tālāk ir hromosfēra, kas ir karstāka, līdz 35 500 F (19 725 C), un acīmredzot to veido tikai asas struktūras, kas pazīstamas kā spicules, parasti apmēram 1000 jūdzes (1000 km) platas un līdz 6000 jūdzēm (10 000 km) augstas .
Pēc tam ir dažu simtu līdz dažu tūkstošu jūdžu biezs pārejas reģions, ko koronā silda virs tā un lielāko daļu gaismas izstaro kā ultravioletos starus. Augšpusē ir īpaši karsts korona, kas veidots no tādām struktūrām kā cilpas un jonizētas gāzes plūsmas. Korona parasti svārstās no 900 000 F (500 000 C) līdz 10,8 miljoniem F (6 miljoni C) un var pat sasniegt desmitiem miljonu grādu, kad notiek saules uzliesmojums. Viela no koronas tiek izpūsta kā saules vējš.
Saistīts: Laika apstākļi kosmosā: saules plankumi, saules uzliesmojumi un koronālās masas izmešana
Saules magnētiskais lauks
Saules magnētiskais lauks parasti ir tikai divreiz spēcīgāks par Zemes magnētisko lauku. Tomēr tas kļūst ļoti koncentrēts mazās teritorijās, sasniedzot pat 3000 reižu stiprāku nekā parasti. Šie magnētiskā lauka līkumi attīstās tāpēc, ka saule griežas ātrāk pie ekvatora nekā augstākos platuma grādos un tāpēc, ka saules iekšējās daļas griežas ātrāk nekā virsma.
Saistīts: Milzīgas magnētiskās virves izraisa spēcīgus saules sprādzienus
Šie izkropļojumi rada funkcijas, sākot no saules plankumiem līdz iespaidīgiem izvirdumiem, kas pazīstami kā uzliesmojumi un koronālās masas izmešana. Uzliesmojumi ir visspēcīgākie Saules sistēmas izvirdumi, savukārt koronālās masas izmešana ir mazāk vardarbīga, bet ietver neparastu daudzumu vielas - viena izmešana var izplūst kosmosā aptuveni 20 miljardus tonnu (18 miljardus tonnu) vielas.
Saules ķīmiskais sastāvs
Tāpat kā vairums citu zvaigžņu, sauli galvenokārt veido ūdeņradis, kam seko hēlijs. Gandrīz visas atlikušās vielas sastāv no septiņiem citiem elementiem - skābekļa, oglekļa, neona, slāpekļa, magnija, dzelzs un silīcija. Uz katriem miljoniem ūdeņraža atomu saulē ir 98 000 hēlija, 850 skābekļa, 360 oglekļa, 120 neona, 110 slāpekļa, 40 magnija, 35 dzelzs un 35 silīcija. Tomēr ūdeņradis ir vieglākais no visiem elementiem, tāpēc tas veido tikai aptuveni 72% no saules masas, bet hēlijs veido aptuveni 26%.
Saistīts: No kā sastāv saule?
Šajā guesswhozoo.com infografikā redziet, kā darbojas saules uzliesmojumi, saules vētras un milzīgi saules izvirdumi. Pilnu Saules vētras infografiku skatiet šeit .(Attēla kredīts: Karls Teits/guesswhozoo.com)
Saules plankumi un saules cikli
Saules plankumi ir samērā vēsas, tumšas saules virsmas, kas bieži ir aptuveni apaļas. Tie parādās tur, kur blīvi magnētiskā lauka līniju saišķi no saules iekšpuses izlaužas virspusē.
Saules plankumu skaits mainās atkarībā no Saules magnētiskās aktivitātes - šī skaitļa izmaiņas, sākot no minimālās neesamības līdz maksimāli aptuveni 250 saules plankumiem vai saules plankumu kopām un pēc tam līdz minimumam, ir pazīstamas kā Saules cikls, un vidējais lielums ir aptuveni 11 gadus garš. Cikla beigās magnētiskais lauks strauji maina savu polaritāti.
Saistīts: Lielākais saules plankums 24 gadu laikā pārsteidz zinātniekus, bet arī mulsina
Saules vērošanas vēsture
ESA-NASA Solar Orbiter un NASA Parker Solar Probe pašlaik pēta sauli bezprecedenta detaļās no tuvāka attāluma nekā jebkurš cits kosmosa kuģis.(Attēla kredīts: Solar Orbiter: ESA/ATG medialab; Parker Solar Probe: NASA/Johns Hopkins APL)
Senās kultūras bieži pārveidoja dabiskos klinšu veidojumus vai uzcēla akmens pieminekļus, lai atzīmētu saules un mēness kustības, kartētu gadalaikus, izveidotu kalendārus un uzraudzītu aptumsumus. Daudzi uzskatīja, ka saule griežas ap Zemi, un sengrieķu zinātnieks Ptolemajs šo “ģeocentrisko” modeli formalizēja 150. gadā p.m.ē. Tad, 1543. Nikolajs Koperniks aprakstīja Saules sistēmas heliocentrisko (uz sauli vērstu) modeli, un 1610. g. Galileo Galilejs Jupitera pavadoņu atklāšana apstiprināja, ka ne visi debesu ķermeņi riņķoja ap Zemi.
Lai uzzinātu vairāk par to, kā darbojas saule un citas zvaigznes, pēc agrīniem novērojumiem, izmantojot raķetes, zinātnieki sāka pētīt sauli no Zemes orbītas. NASA uzsāka astoņu orbītā esošo observatoriju sēriju, kas pazīstama kā Orbitālās saules novērošanas centrs no 1962. līdz 1971. gadam. Septiņi no tiem bija veiksmīgi un analizēja sauli ultravioletajā un rentgena viļņu garumā, kā arī fotografēja īpaši karsto koronu.
1990. gadā NASA un Eiropas Kosmosa aģentūra uzsāka Ulisa zondi, lai veiktu pirmos novērojumus par polārajiem reģioniem. 2004. gadā NASA kosmosa kuģis Genesis atdeva Saulei vēja paraugus uz Zemi izpētei. 2007. gadā NASA divkāršais kosmosa kuģis Saules sauszemes attiecību observatorija (STEREO) misija atdeva pirmos trīsdimensiju saules attēlus. NASA 2014. gadā pārtrauca sazināties ar STEREO-B, kas 2016. gadā palika bez kontakta, izņemot īsu laika posmu 2016. gadā. STEREO-A joprojām darbojas pilnībā.
The Saules un Heliosfēras observatorija (SOHO), kas pagājušajā gadā svinēja 25 gadus kosmosā, līdz šim ir bijusi viena no svarīgākajām saules misijām. Izstrādāts, lai pētītu saules vēju, kā arī saules ārējos slāņus un iekšējo struktūru, tas ir attēlojis saules plankumu struktūru zem virsmas, izmērījis saules vēja paātrinājumu, atklājis koronālos viļņus un saules tornado, atklājis vairāk nekā 1000 komētu, un radīja revolūciju mūsu spējā prognozēt laika apstākļus kosmosā.
Saules dinamikas observatorija (SDO), kas tika uzsākta 2010. gadā, ir atgriezusi vēl neredzētas detaļas par materiālu straumēšanu uz āru un prom no saules plankumiem, kā arī ārkārtīgi tuvplānus no aktivitātēm uz saules virsmas un pirmos augstas izšķirtspējas mērījumus. saules uzliesmojumi plašā ultravioleto viļņu garumu diapazonā.
Jaunākais saules novērošanas flotes papildinājums ir NASA Parker Solar Probe, kas tika palaists 2018. gadā, un ESA/NASA Solar Orbiter, kas tika palaists 2020. gadā. Abi šie kosmosa kuģi riņķo ap sauli tuvāk nekā jebkurš cits kosmosa kuģis, veicot papildu vides mērījumus. zvaigznes tuvumā.
Tuvu pāreju laikā Parker Solar Probe ienirst saules ārējā atmosfērā, koronā, kam jāiztur temperatūra, kas karstāka par vienu miljonu grādu pēc Fārenheita. Tuvākajā vietā Parker Solar Probe lidos tikai 6,5 miljonus km (6 miljonus km) līdz saules virsmai (attālums starp sauli un Zemi ir 93 miljoni jūdzes (150 miljoni km)). Tās veiktie mērījumi palīdz zinātniekiem uzzināt vairāk par to, kā enerģija plūst caur sauli, saules vēja struktūru un kā enerģētiskās daļiņas tiek paātrinātas un transportētas.
Saistīts: NASA Parker Saules zondes naglas aizplūst saulē, kad tās kosmosa laika cikls palielinās
Lai gan Solar Orbiter nelido tik tuvu kā Parker Solar Probe, tas ir aprīkots ar augsto tehnoloģiju kamerām un teleskopiem, kas uzņem saules virsmas attēlus no tuvākā attāluma. Parker Solar Probe tehniski nebija iespējams nēsāt kameru, kas skatītos tieši uz saules virsmu.
Tuvākajā vietā Solar Orbiter dosies aptuveni 26 miljonu jūdžu (43 miljonu km) attālumā no zvaigznes - aptuveni par 25% tuvāk nekā Merkurs. Pirmā periēlija laikā, kas ir elipses orbītas punkts, kas ir vistuvāk saulei, kosmosa kuģis tuvojās saulei apmēram uz pusi no zemes. Pirmā periēlija laikā, kas tika izlaists pagājušā gada jūnijā, iegūtie attēli bija tuvākie jebkad uzņemtie saules attēli, un uz zvaigznes virsmas atklājās iepriekš neredzētas iezīmes - miniatūras uzliesmojumi dublēti kūlas ugunsgrēki.
Pēc tam, kad Solar Orbiter būs pabeidzis dažus tuvus soļus, misijas kontrolieri sāks pacelt tās orbītu no ekliptiskās plaknes, kurā riņķo planētas, lai kosmosa kuģa kameras varētu uzņemt pirmos tuvplānus no saules poliem. Aktivitātes kartēšana polārajos reģionos palīdzēs zinātniekiem labāk izprast saules magnētisko lauku, kas nosaka 11 gadu Saules ciklu.
Šo rakstu 2021. gada 9. jūnijā atjaunināja guesswhozoo.com vecākā rakstniece Terēza Pultarova.
