Słońce

Podstawowe dane o Słońcu:

Klasyfikacja: gwiazda typu G2V

Średnica równikowa: 1 392 000 km

Średnica południkowa: 1 392 000 km

Temperatura maksymalna powierzchni: 6 000 K

Temperatura minimalna na powierzchni: 3 870 K

Temperatura jądra: 15 000 000 K

Masa (przyjmując masę Ziemi = 1): 332 950

Gęstość (przyjmując gęstość wody = 1): 1,41

Okres obrotu: w przybliżeniu 27 dni

Przyspieszenie grawitacyjne: 273 m/s²

Szybkość ucieczki z powierzchni: 620 km/s

SŁOŃCE jest gwiazdą tzw. ciągu głównego, którego wiek szacowany jest na 5 miliardów lat. Jest to właściwie kula gazowa - głównie składająca się z wodoru oraz helu - o średnicy wynoszącej blisko 1,4 miliona km. Jego masa 750-krotnie przewyższa masę wszystkich planet w Układzie Słonecznym i - choć jest to gwiazda przeciętnej wielkości - 7-krotnie przeciętną gwiazdę we Wszechświecie. W wyniku zachodzących na Słońcu reakcji termojądrowych masa (w tym przypadku chodzi o masę wodoru) zostaje przekształcona w promieniowanie elektromagnetyczne. To promieniowanie jest z kolei wyrzucane (czyli emitowane) na zewnątrz. Wspomniane reakcje termojądrowe pozwalają Słońcu oświetlać i ogrzewać ciała niebieskie znajdujące się w Układzie Słonecznym, które są utrzymywane na orbitach dzięki sile grawitacji Słońca.

Jądro Słońca możemy traktować jako jego "piec termojądrowy" - panuje w nim gigantyczna temperatura 15 milionów K, gęstość zaś 160-krotnie przekracza gęstość wody. Te ekstremalne warunki stwarzają podstawy do reakcji w wyniku których jądra wodoru zostają zamienione w jądra helu i jednocześnie uwalnia się ogromna ilość energii. Ilości tej energii są bardzo dużo, mimo że jedynie 0,7 % masy wodoru zostaje przekształcona w energię. W czasie każdej sekundy z 600 milionów ton wodoru biorących udział w reakcjach termojądrowych na energię zamienione zostaje około 4 miliony ton. Zgodnie z obliczeniami astrofizyków paliwa na Słońcu (czyli gazowego wodoru) nie zabraknie przez najbliższe 5 miliardów lat.

Wiatr słoneczny

Korona, czyli jedna z zewnętrznych warstw Słońca, zbudowana jest z cząstek o dostatecznie dużej energii by mogły one przeważyć grawitację gwiazdy.

Plamy i cykle słoneczne

Obroty Słońca powodują powstanie (indukcję) pole magnetycznego. Ponieważ obszary położone bliżej równika obracają się (wirują) szybciej niż obszary na biegunach linie indukowanego pola magnetycznego we wnętrzu Słońca doznają pewnego skręcenia. Jeśli te linie przebijają się przez powierzchnię gwiazdy, to powodują one takie zjawiska jak plamy, protuberancje oraz rozbłyski - są one przejawami aktywności słonecznej. Aktywność ta wykazuje pewną cykliczność - dotyczy to zwłaszcza plam słonecznych. Cykl zmienności aktywności Słońca wynosi 11 lat.

Chłodniejsze miejsca

Plamy słoneczne są wywołane indukcją pola magnetycznego i nie pozwalają one na to, aby rozgrzana materia wydostała się w pewnym obszarze z wnętrza Słońca.

Zjawiska pogodowe

Na Słońcu (konkretniej zaś mówiąc w jego atmosferze) mogą występować krótkotrwałe zaburzenia, które stanowią odpowiednik pogodowych zjawisk i anomalii występujących na Ziemi. Co jakiś czas na Słońcu pojawiają się chłodniejsze, ciemniejsze obszary które nazywamy plamami. Powstają również obszary gorętsze, które określamy mianem pochodnie - potrafią się one utrzymywać przez parę tygodni, niekiedy nawet miesięcy. Znacznie krótsze, bo trwające przez minuty lub godzin, są gwałtowne wybuchy, zwane rozbłyskami słonecznymi. Wszystkie te zjawiska są wywołanie przez pole magnetyczne Słońca, niektóre mogą powodować nawet zaburzenia w górnej części atmosfery naszej planety. W przypadkach gdy aktywność Słońca jest minimalna określamy gwiazdę mianem "spokojnej".

Powierzchnia Słońca

Słońce, którego materia składa się w przeważającej większości z gazów (wspomniany już wcześniej wodór i hel) nie ma jednoznacznie i ostro zarysowanych granic. My jednak jako obserwatorzy z Ziemi dostrzegamy dość wyraźne brzegi. Tłumaczy się to tym, że większość promieniowania emitowanego ze Słońca pochodzi z fotosfery - warstwy charakteryzującej się grubością niecałych kilkuset kilometrów. Ta właśnie warstwa przyjmowana jest jako powierzchnia Słońca. Kolejne warstwy gwiazdy znajdujące się powyżej fotosfery to chromosfera oraz korona słoneczna - one razem stanowią atmosferę Słońca.

Protuberancje i rozbłyski

Miejsce, gdzie głównie występują zjawiska związane z gwałtowną aktywnością słoneczną to obszary blisko plam słonecznych. Jak już wspomniano wyżej, powstałe wskutek nagłego wyzwolenia zmagazynowanej energii pochodzącej od pola magnetycznego rozbłyski słoneczne trwają niekiedy przez wiele godzin. Protuberancje zaś polegają na wyrzutach rozżarzonego gazu na wysokości sięgające w niektórych przypadkach nawet ponad sto tysięcy kilometrów. Pole magnetyczne indukowane w wyniku obrotów Słońca może podtrzymywać protuberancje nierzadko przez okres wielu tygodni.

Śmierć Słońca

Oblicza się, że w ciągu najbliższych 5 miliardów lat większość wodoru w wyniku przemian jądrowych zostanie zachodzących w jądrze gwiazdy zostanie przemieniona w hel. To spowoduje, że jądro Słońca nie wytrzyma własnego ciężaru i zacznie zapadać się i kurczyć. Proces ten doprowadzi do wzrostu ciśnienia oraz temperatury we wnętrzu jądra, następnie zaś dojdzie do "zapłonu" wodoru znajdującego się w warstwach otaczających jądro. Ta nowa porcja energii docierająca do jądra prowadzi do pęknięć w zewnętrznych warstwach gwiazdy. Tym samym Słońca zmienia je w gwiazdę określaną mianem czerwonego olbrzyma. Warstwy zewnętrzne zostają odrzucone w przestrzeń międzygwiezdną i tworzą one mgławicę planetarną. Jądro z kolei pozostaje słabo świecącą gwiazdą - określamy ją mianem białego karła.

Pojęcia

Gwiazdy znajdujące się w tzw. ciągu głównym to te gwiazdy, dla których źródło energii stanowią reakcje syntezy termojądrowej (w wyniku których wodór przekształca w hel). Ciąg główny to najdłuższy ze wszystkich obserwowanych etapów życia i ewolucji gwiazdy. Oblicza się, że blisko 90% znanych obecnie gwiazd należy właśnie do tzw. ciągu głównego. Gdy całkowicie wyczerpie się wodór gwiazda należąca ciągu głównego staje się czerwonym olbrzymem albo też nadolbrzymem.

Masę możemy określić jako miarę oporu, którą ciało stawia podczas gdy próby zmiany jego ruchu. Może to też być miara ilości materii jaką zawiera dane ciało - ta definicja jest łatwiejsza do zrozumienia. Masa często jest błędnie utożsamiana z ciężarem ciała, czyli siłą, jaka działa na dane ciało w określonym polu grawitacyjnym.

Reakcje jądrowe to procesy, w wyniku których jądra atomowe jednego z pierwiastków zostają zamienione w jądro innego pierwiastka. W wyniku tego procesu wyzwala się spora ilość energii. Reakcji jądrowych są dwojakiego rodzaju: wyróżniamy reakcje rozszczepienia - jądra pierwiastków cięższych rozpadają się na jądra pierwiastków lżejszych (mamy na myśli masę jądra konkretnych pierwiastków); oraz reakcje syntezy (termojądrowe) - jądra pierwiastków lżejszych łączą się (syntezują) w jądra odpowiadające cięższym pierwiastkom.

Mianem promieniowania elektromagnetycznego określamy jedną z form (postaci) energii, które zdolna jest do rozchodzenia w przestrzeni oraz w niektórych substancjach. Rozchodzi się ona w przestrzeni w postaci fal (mówimy o falach elektromagnetycznych). Zakres promieniowania elektromagnetycznego jest bardzo szeroki poczynając od fal radiowe (charakteryzujące się największą długością fali), mikrofal, podczerwieni (promieniowanie cieplne), przez pasmo widzialne, ultrafiolet, aż do promieniowania rentgenowskiego i promieniowania gamma (o najmniejszych długościach fali).

Grawitacja to siła wzajemnego przyciągania, która działa między wszystkimi ciałami we Wszechświecie. Wielkość wzajemnego przyciągania zależy w najogólniejszym wypadku od dwóch wielkości: odległości między ciałami i ich mas (im większa masa, tym większe przyciąganie).

Jądro atomu

Jądro atomu to naładowany dodatnim ładunkiem obiekt wewnątrz atomu charakteryzujący się dużą gęstością. Jądro zbudowane jest z dodatnich ładunków - protonów, oraz z neutronów obojętnych elektrycznie. Wyjątkiem jest najlżejszy pierwiastek - wodór. Jego jądro składa się wyłącznie z jedno protonu. W porównaniu z rozmiarami atomu jego jądro jest bardzo niewielkie. Wokół jądra krążą obdarzone ujemnym ładunkiem elektrony. Atom jest elektrycznie obojętny, stąd też liczba protonów i elektronów jest taka sama. Ilość protonów zawarta jądrze jednoznacznie określa, jaki atom jest jakim pierwiastkiem.

Pole magnetyczne

Pole magnetyczne jest indukowane (powstaje) w wyniku ruchu cząstek które są obdarzone ładunkiem elektrycznym. Nie chodzi tu o niewielkie cząstki typu elektrony - jako przykład można podać planety i gwiazdy. Pole magnetyczne wytwarza siłę która działa na pozostałe cząstki naładowane poruszające się w nim.

Promieniowanie kosmiczne

Na promieniowanie kosmiczne składają się cząstki obdarzone bardzo wysoką energią. Przemierzają one przestrzeń kosmiczną poruszając się przy tym z prędkościami bliskimi prędkości światła. Może być ono emitowane przez takie obiekty jak m.in. galaktyki aktywne, supernowe, oraz pulsary i Słońce.

Plamy słoneczne

Plamy słoneczne to obszary o wyraźnie niższej temperaturze obserwowane na fotosferze, czyli widzialnej powierzchni Słońca. Obniżenie temperatury to skutek skoncentrowania pola magnetycznego pochodzącego od Słońca w okolicach plamy. Plamy słoneczne - gdyby znajdowały się poza Słońcem - byłyby świecącymi jasną barwą obiektami, jednak ze względu na kontrast z dużo jaśniejszym, gorętszym otoczeniem ma ciemną barwę.

Fotosfera

Fotosferę określamy jako widoczną część powierzchni gwiazdy. Emituje ona promieniowanie elektromagnetyczne w postaci światła widzialnego. Fotosfera Słońca to warstwa składająca się z gazów i grubości wynoszącej mniej więcej 500 km. To właśnie w fotosferze występują takie zjawiska jak plamy słoneczne i rozbłyski słoneczne.

Strefa konwektywna

Strefa konwektywna to jedna z warstw Słońca, która leży tuż pod fotosferą, tj. pod widoczną powierzchnią gwiazdy (w tym przypadku Słońca). W strefie konwektywnej przepływ energii odbywa się poprzez tzw. konwekcję. Proces ten polega na tym, że gorące gazy (ze względu na mniejszą gęstość) unoszą się w górę, tam oddają w postaci ciepła swoją energię. Jednocześnie gazy ulegają ochłodzeniu, co prowadzi do ich ponownego spadku w dół.

Strefa promienista

Strefa promienista Słońca lub też dowolnej innej gwiazdy to warstwa, która otacza jej jądro. Fotony, czyli kwanty (najmniejsze nośniki) promieniowania elektromagnetycznego poruszają się w tej strefie stosunkowo powoli i wydostają się one na zewnątrz w wyniku procesu, który polega na pochłanianiu (absorpcji) i wypromieniowywaniu (emisji) fotonów - dzieje się tak za sprawą cząstek gazu znajdujących się w strefie promienistej. Strefa ta z zewnątrz otoczona jest przez strefę konwektywną.

Czerwone olbrzymy

Mianem czerwonych olbrzymów określamy gwiazdy charakteryzujące się względnie niewielką masą i będące już w późnym stadium swojej ewolucji. Czerwonym olbrzymem stają się gwiazdy należące do tzw. ciągu głównego w momencie gdy wyczerpią swoje zasoby wodoru (czyli paliwa używanego przez nie w reakcjach termojądrowych). Gdy gwiazda staje się czerwonym olbrzymem ekspanduje ona w gwałtowny sposób, w wyniku czego jej żółta barwa zmienia się w czerwoną - stąd też nazwa czerwony olbrzym.

Mgławica planetarna

Mgławica planetarna jest ekspandującą otoczką składającą się z gazów, która zostaje wyrzucona przez gwiazdę będącą już w końcowych etapach swojej ewolucji. Obserwowana przez niewielki teleskop gwiazda tak przypomina wówczas planetę. Ekspansja gazu może trwać nawet 35 000 lat, nim gaz ten rozrzedzi się na tyle, aby przestał on być widoczny. Mgławice planetarne przybierają bardzo ciekawe formy i kształty - mogą to być np. różnego rodzaju pierścienie, bąble bądź też klepsydry.

Biały karzeł

Terminem biały karzeł określamy jądro, które pozostało po gwieździe charakteryzującej się niewielką stosunkowo masą. Jej warstwy zewnętrzne zostały wyrzucone w końcowym cyklu jej ewolucji. Do czasu gdy gwiazda staje się białym karłem reakcje syntezy termojądrowej (zachodzące w jej jądrze) zanikają całkowicie, wówczas jądro zapada się stając się przy tym niezwykle gęste. Blask takiego jądra słabnie stopniowo - wówczas biały karzeł przeistacza się w czarnego karła, który jest zimny i nieaktywny.