Солнце в космосе: Почему космос такой холодный, если звезды такие горячие? |

Содержание

особенности, энергия, положение, солнечная система, космос, притяжение

Центр нашей солнечной системы стало именно Солнце. Так уж повелось и иначе не будет. А вообще, мы должны радоваться, что оно у нас есть. От него тепло, светло, и красивый загар… Но может о нем стоит узнать побольше?

Вокруг Солнца вращаются планеты звездной системы. Под солнцем можно понимать как любую звезду, так и наше Солнце. Это огромная масса раскаленного газа, который под действием термоядерной реакции горит в течение миллиардов лет. Солнце излучает огромное количество тепла и света, благодаря чему (и другим удачным обстоятельствам) возможно существование жизни на Земле (и возможно, на других планетах Вселенной). Наше Солнце относится к типу желтых карликов по спектральному классу, а температура на поверхности составляет 6000 по Кельвину.

Самое обсуждаемое по теме Солнце

Млечный Путь насчитывает более 100 миллиардов звезд и одна их них – наше Солнце. Этот газовый шар содержит 99,8% массы Солнечной системы, а его диаметр примерно в 109 раз больше диаметра Земли. Из-за протекающих ядерных реакций в недрах звезды температура поверхности Солнца достигает 5500 градусов Цельсия и является крайне оживленным местом, которое притягивает внимание астрономов. Наблюдаемые на солнечной поверхности темные пятна могут в несколько раз превосходить размер нашей планеты, свидетельствуя об активности звезды, которая проходит естественный цикл каждые 11 лет и оказывает влияние на космическую погоду. Все потому, что темные пятна приводят к солнечным вспышкам и коронарным выбросам из-за которых в окружающее пространство попадают облака из магнитных частиц. Впрочем, геомагнитные бури не являются для человечества чем-то новым: в 1859 году солнечная активность привела к мощнейшей геомагнитной буре в истории, а буря 1989 года вывела из строя электрические устройства. Но может ли нечто подобное произойти сегодня? Ответ недавно обнаружили астрономы наблюдая за солнечным пятном, которое увеличилось в размерах всего за 48 часов.

Некоторое время назад многие люди не верили в глобальное потепление — и это при том, что о его наступлении постоянно предупреждают ученые. Но сейчас таких людей все меньше, потому что признаки грядущей катастрофы с каждым годом видны все сильнее. Уже которое лето мы наблюдаем за температурными рекордами и пытаемся спастись от жары всеми доступными нам способами. Так как глобальное потепление связано с накоплением в атмосфере Земли парниковых газов, производители машин стараются свести к минимуму выбросы, выпуская электрические модели автомобилей. Предпринимаются и другие попытки сократить количество парниковых газов вроде отказа от тепловых электростанций, но всего этого мало — чтобы предотвратить катастрофу, людям нужно много времени. Недавно ученые вспомнили про одну старую идею, которая может помочь хотя бы немного защитить планету от жары. А что, если построить над Землей огромный солнцезащитный «зонт»?

Ученые сообщают, что солнечное пятно, именуемое AR3038, увеличилось более чем в два раза всего за 24 часа. Это произошло в период с воскресенья 19 июня по понедельник 20 июня. Как сообщается, диаметр этого пятна увеличился на 31900 километров. Самое неприятное то, что это пятно находится прямо напротив Земли, в результате чего наша планета оказалась словно под прицелом. Причем, как сообщается, это пятно будет направлено на Землю еще несколько дней. Пятно AR3038, по словам экспертов, имеет нестабильное “бета-гамма” магнитное поле. Проще говоря, в этом пятне содержится энергия, которая способна вызвать среднюю по мощности вспышку на Солнце. Но чем это грозит для Земли?

Солнце — это главная звезда нашей планетной системы. Вокруг нее обращаются все местные планеты, их спутники, а также астероиды и другие космические объекты. От нее мы получаем не только свет и тепло, но и различные погодные условия. Что уж говорить, состояние солнца напрямую влияет на самочувствие некоторых людей! Ученые до сих пор многого не знают о строении Солнца и происходящих на ней явлений, поэтому время от времени отправляют к ней исследовательские аппараты. В 2020 году Европейское космическое агентство (ESA) запустило в космос аппарат Solar Orbiter для изучения гелиосферы — так называется околосолнечное пространство, которое заполнено солнечным ветром. Недавно аппарат подлетел к Солнцу на очень близкое расстояние, нашел там плазменного «ежа» и снял звезду на видео. Да, теперь у нас есть настоящее видео с Солнцем!

Астрономия прививает смирение. Но нам, людям, нравится чувствовать себя особенными. Это желание так прочно укоренилось в нашем сознании, что каждый четвертый житель России считает, что Солнце вращается вокруг Земли (согласно данным ВЦИОМ). Подобное отношение к реальности удручает, даже несмотря на объяснимую склонность Homo Sapiens к иррациональному мышлению. И поскольку Земля вращается вокруг звезды, расположенной на расстоянии почти 150 миллионов километров, она получает от Солнца заряженные частицы, которые влияют на природу пространства по всей Солнечной системе. Этот горячий светящийся шар из водорода и гелия сделал жизнь на нашей планете возможной. А еще Солнце управляет космической погодой, которая может оказывать непосредственное влияние на нашу жизнь.

В древности люди воспринимали астрономические события как нечто таинственное и пугающее. Кометы, например, служили признаком грядущих несчастий и катастроф, а солнечные и лунные затмения объясняли происками демонов и духов. Жители древнего мира были уверены в том, что затмения не несут им ничего хорошего. И правда, как объяснить наступление кромешной темноты средь белого дня в отсутствии астрономических инструментов? Так, в Китае причиной солнечного затмения считался дракон, а в Индии жабы, змеи и даже оборотни. На самом деле похожие легенды встречаются у разных народов, а исчезновение Солнца многие приписывали голодному медведю или собаке. К счастью, мы с вами живем в XXI веке и можем объяснить это удивительное явление: солнечное затмение происходит, когда Луна проходит между Землей и Солнцем, тем самым частично заслоняя звезду для наблюдателей на Земле.

Если посмотреть на Солнце через солнцезащитные очки, оно представляет собой просто яркий шар. Оно кажется нам неизменным но, на самом деле, его состояние постоянно меняется — заметить изменения можно только через специальные телескопы и изучив фотографии, присланные межпланетными станциями. Недавно, благодаря новому солнечному телескопу имени Дэниел Иноуэ, ученым удалось зафиксировать возникшее на Солнце пятно размером с Землю. Фотография была сделана 25 февраля, когда космический аппарат Parker совершал облет ближайшей к нам звезды. В ближайшее время исследователи объединят данные от солнечного телескопа и зонда, чтобы получить больше знаний о происходящих на Солнце явлениях. Когда они узнают что-то интересное, мы наверняка об этом расскажем. А сейчас давайте взглянем на удивительный снимок и узнаем, что из себя представляют солнечные пятна.

Если вы хорошо следите за новостями, то наверняка слышали, что в начале февраля люди могут почувствовать недомогания из-за магнитного шторма. Из-за этого явления у метеозависимых людей может болеть голова, сердце и другие органы. И это далеко не единственная опасность магнитных бурь — они вполне могут приводить к ошибкам в работе электрических устройств. Это значит, что интернет может начать тормозить, системы GPS и ГЛОНАСС выдавать сбои и так далее. Невозможность совершения платежей, неправильное построение маршрутов и другие последствия способны привести даже к гибели людей. Сотни лет назад влияние магнитных бурь на людей было менее заметным, чем сегодня. Так давайте же разберемся, из-за чего они возникают и почему так сильно влияют на нашу жизнь?

Выработка электричества — одна из самых важных задач в последнее время. Смартфоны, домашняя техника, портативный электротранспорт, электромобили и другие потребители требуют постоянного роста выработки электроэнергии. Традиционные ископаемые источники (нефть, газ) постепенно истощаются и через несколько десятков лет закончатся полностью. Да и пользоваться ими в современном мире как-то неправильно. Массовый переход на возобновляемые источники электроэнергии продвигается недостаточно быстро, хотя и набирает обороты. Мы часто рассматриваем необычные методы получения электричества, но есть и совсем непривычные, про которые мало кто знает. А если кто-то и знает об их существовании, то не знает, как они работают. Например, как горит ”свеча, которая никогда не погаснет”? Сейчас расскажу об этом. Это действительно эпичное сооружение.

Приятно жить во времена научно-технического прогресса – прямо сейчас, буквально на наших глазах, впервые в истории космический аппарат максимально близко подошел к Солнцу. В эту новость даже как-то сложно поверить, ведь наша звезда – огромный и горячий шар, свет от которого достигает нашей кожи с расстояния почти 150 миллионов километров! И хотя сегодня мы знаем о Солнце многим больше, чем 100 или 50 лет назад, у ученых по-прежнему много вопросов к этому огненному шару. Хорошие новости заключаются в том, что на часть этих вопросов мы очень скоро получим ответ: еще в апреле зонд NASA Parker успешно пролетел через солнечную корону (или верхние слои атмосферы), чтобы взять пробы частиц и их магнитных полей. «На протяжении веков человечество могло наблюдать эту атмосферу только издалека», – заявила на пресс-конференции Никола Фокс, директор отдела гелиофизики NASA. «Теперь… мы наконец прибыли. Человечество прикоснулось к Солнцу».

Солнце — Космос Онлайн. Просмотр в реальном времени

Благодаря конвекции в солнечной атмосфере, тепловая энергия из нижних слоев переносится в фотосферу, придавая ей пенистое строение. Солнце вращается не как твердое небесное тело вроде Земли. В отличие от Земли различные части Солнца вращаются с различными скоростями. Быстрее всего крутится экватор, делая один оборот за 25 дней.

При удалении от экватора скорость вращения снижается, и в полярных областях поворот занимает уже 35 дней. Солнце будет еще существовать 5 миллиардов лет, постепенно нагреваясь и увеличиваясь в размерах. Когда весь водород в центральном ядре израсходуется, Солнце будет в 3 раза больше, чем теперь.

В конце концов Солнце остынет, превратившись в белый карлик. У полюсов Солнца ускорение свободного падения 274 м/c2. Химический состав: водород (90%), гелий (10%), остальные элементы менее 0,1%. Солнце удалено от центра нашей галактики на 33000 световых лет. Оно движется вокруг цента галактики со скоростью 250км/с, делая полный оборон за 200000000 лет.

Солнце представляет собой сферически симметричное тело, находящееся в равновесии. Всюду на одинаковых расстояниях от центра этого шара физические условия одинаковы, но они заметно меняются по мере приближения к центру. Плотность и давление быстро нарастают в глубь, где газ сильнее сжат давлением вышележащих слоев. Следовательно, температура также растет по мере приближения к центру. В зависимости от изменения физических условий Солнце можно разделить на несколько концентрических слоев, постепенно переходящих друг в друга.

В центре Солнца температура составляет 15 млн. градусов, а давление превышает сотни миллиардов атмосфер. Газ сжат здесь до плотности около 1,5•105 кг/м3. Почти вся энергия Солнца генерируется в ядре — центральной области с радиусом примерно 1/3 солнечного.

Через слои, окружающие центральную часть, эта энергия передается наружу. Сначала энергия переносится излучением. Однако каждый фотон затрачивает миллионы лет для того, чтобы пройти зону излучения: свет многократно поглощается веществом и излучается вновь. Считается, что зона излучения простирается примерно на 1/3 радиуса Солнца.

На протяжении последней трети радиуса находится зона конвекции. Причина возникновения перемешивания (конвекции) в наружных слоях Солнца та же, что и в кипящем чайнике: количество энергии, поступающие от нагревателя, гораздо большее того, которое отводится теплопроводностью. Поэтому вещество вынуждено приходит в движение и начинает само переносить тепло.

Все рассмотренные выше слои Солнца фактически ненаблюдаемы. Об их существовании известно либо из теоретических расчетов, либо на основании косвенных данных.

Над конвективной зоной располагаются непосредственно наблюдаемые слои Солнца, называемые его атмосферой. Они лучше изучены, так как об их свойствах можно судить из наблюдений.

Солнечная атмосфера также состоит из нескольких различных слоев. Самый глубокий и тонкий из них — фотосфера, непосредственно наблюдаемая в видимом непрерывном спектре. Толщина фотосферы всего около 300 км. Чем глубже слои фотосферы, тем они горячее. Во внешних более холодных слоях фотосферы на фоне непрерывного спектра образуются фраунгоферовы линии поглощения.

Во время наибольшего спокойствия земной атмосферы в телескоп можно наблюдать характерную зернистую структуру фотосферы. Чередование маленьких светлых пятнышек — гранул – размером около 1000 км., окруженных темными промежутками, создает впечатление ячеистой структуры – грануляции. Возникновение грануляции связано с происходящей под фотосферой конвекцией. Отдельные гранулы на несколько сотен градусов горячее окружающего их газа, и в течении нескольких минут их распределение по диску Солнца меняется. Спектральные измерения свидетельствуют о движении газа в гранулах, похожих на конвективные: в гранулах газ поднимается, а между ними – опускается.

Распространяясь в верхние слои солнечной атмосферы, волны, возникшие в конвективной зоне и в фотосфере, передают им часть механической энергии конвективных движений и производят нагревание газов последующих слоев атмосферы — хромосферы и короны. В результате верхние слои фотосферы с температурой около 4500K оказываются самыми «холодными» на Солнце. Как вглубь, так и вверх от них температура газов быстро растет.

Расположенный над фотосферой слой, называемый хромосферой, во время полных солнечных затмений в те минуты, когда Луна полностью закрывает фотосферу, виден как розовое кольцо, окружающее темный диск. На краю хромосферы наблюдаются выступающие как бы язычки пламени – хромосферные спикулы, представляющие собою вытянутые столбики из уплотненного газа. Тогда же можно наблюдать и спектр хромосферы, так называемый спектр вспышки. Он состоит из ярких эмиссионных линий водорода, гелия, ионизированного кальция и других элементов, которые внезапно вспыхивают во время полной фазы затмения. Выделяя излучение Солнца в этих линиях, можно получить в них его изображение. Хромосфера отличается от фотосферы значительно более неправильной и неоднородной структурой. Заметно два типа неоднородностей – яркие и темные. По своим размерам они превышают фотосферные гранулы. В целом распределение неоднородностей образует так называемую хромосферную сетку, особенно хорошо заметную в линии ионизированного кальция. Как и грануляция, она является следствием движений газов в подфотосферной конвективной зоне, только происходящие в более крупных масштабах. Температура в хромосфере быстро растет, достигая в верхних ее слоях десятков тысяч градусов.

10 популярных заблуждений о космосе

23 февраля 2015Образование

Тут и там встречаются любители поболтать о теории Большого взрыва и тёмной материи, не знающие при этом элементарных вещей. Как не выглядеть космическим дурачком и не валиться на простейших истинах и фактах? Мы расскажем о 10 самых распространённых заблуждениях о космосе.

Человек в космосе взрывается

Типичный пример заблуждения, созданного кинематографом ради зрелищности. Ну вы знаете, эти вылезающие из орбит глаза и раздувающееся тело, после чего человек лопается, как мыльный пузырь. Кровь и кишки во все стороны добавляются опционально, если позволяет возрастной рейтинг фильма. Попадание в открытый космос без специального скафандра действительно убивает, но не так зрелищно, как мы видим в фильмах.

На самом деле человек без защиты может пробыть в открытом космосе примерно 30 секунд, не получив при этом необратимых нарушений здоровья.

Это будет далеко не мгновенная смерть. Человек умрёт от удушья из-за отсутствия кислорода. Если хотите увидеть, как это происходит на самом деле, посмотрите «Космическую одиссею 2001 года» Стэнли Кубрика. Вот в этом фильме тема раскрыта вполне реалистично.

Венера и Земля похожи

Когда речь заходит о космической колонизации, то кандидата на роль нового дома для человечества два: Марс либо Венера. Венеру называют сестрой Земли, но только из-за схожести этих планет по размеру, силе гравитации и составу.

Вряд ли нам понравится жить на планете с густыми плотными облаками из серной кислоты, отражающими весь солнечный свет. Атмосфера — почти чистый углекислый газ, атмосферное давление в 92 раза выше нашего, температура на поверхности равна 477 градусам по Цельсию. Не очень дружелюбная сестра.

Солнце горит

На самом деле оно не горит, а светится. Можно подумать, что особой разницы нет, но горение — это химическая реакция, а свет, испускаемый Солнцем, является результатом ядерных реакций.

Солнце жёлтое

Попросите ребёнка или даже взрослого нарисовать Солнце. Результатом обязательно будет жёлтый круг. И правда, можно посмотреть на Солнце собственными глазами — оно жёлтое.

На самом деле мы видим Солнце жёлтым из-за атмосферы Земли. Тут можно поспорить, указав на снимки Солнца из космоса, где оно тоже жёлтое. Действительно, только зачастую такие снимки предварительно обрабатывают, чтобы сделать нашу звезду узнаваемой.

Настоящий цвет Солнца — белый. И чтобы убедиться в этом, совсем не обязательно лететь в космос, достаточно лишь знать температуру. Более холодные звёзды светятся коричневым или тёмно-красным светом. С повышением температуры цвет смещается к красному. Самые горячие звёзды с температурой поверхности в 10 тысяч градусов по Кельвину излучают свет, близкий к противоположной границе спектра видимого света, и дают голубой цвет.

Наше Солнце с температурой поверхности 6 тысяч градусов по Кельвину находится примерно в середине спектра и даёт чистое белое свечение.

Летом Земля ближе к Солнцу

Кажется вполне логичным, что температура на поверхности Земли тем выше, чем ближе она к телу, дающему тепло, то есть к Солнцу. Но причина смены времён года кроется в том, что ось вращения Земли наклонена. Когда ось, выходящая из северного полушария, наклонена в сторону Солнца, в этом полушарии лето, и наоборот. Именно поэтому говорят, что в Австралии зима летом.

При этом не становится заблуждением мысль о том, что Земля периодически отдаляется от Солнца и приближается к нему. Орбита Земли эллиптическая, как и у большинства других планет. Среднее расстояние от Земли до Солнца считается равным 150 миллионам километров. Однако в момент наибольшего приближения планеты к звезде расстояние уменьшается до 147 миллионов километров, а при наибольшем удалении увеличивается до 152 миллионов километров. То есть Земля действительно бывает ближе и дальше от Солнца, но этот факт не влияет на времена года.

Тёмная сторона Луны

Луна действительно всегда обращена к Земле одной стороной, потому что её вращение вокруг собственной оси и вокруг Земли синхронизировано. Однако это не значит, что другая её сторона всегда в темноте. Вы наверняка видели лунные затмения. Угадайте, если сторона, всегда обращённая к нам, закрывает часть Солнца, то куда попадает в это время свет звезды?

Луна всегда обращена одной стороной к Земле, но не к Солнцу.

Звук в космосе

Ещё один миф кинематографа, который, к счастью, используют не все режиссёры. В той же «Одиссее» Кубрика и нашумевшем «Интерстелларе» всё правильно. Космос — безвоздушное пространство, то есть там звуковым волнам просто не через что распространяться. Но это не значит, что Земля — это единственное место, где можно слышать звуки. Везде, где есть какая-то атмосфера, будет и звук, но он покажется вам странным. Например, на Марсе звук будет выше.

Сквозь пояс астероидов нельзя пролететь

Привет «Звёздным войнам». Там мы видели пояс астероидов как очень плотное скопление, пройти сквозь которое под силу лишь таким крутым пилотам, как Хан Соло.

В реальности космос другой. Он больше. Гораздо больше. Несоизмеримо больше. И расстояние между объектами в поясе астероидов тоже гораздо больше. По факту, чтобы пролететь сквозь пояс и врезаться хоть в один астероид, нужно быть самым невезучим человеком во Вселенной.

Для примера можно обратиться к поясу астероидов в нашей системе. Самый большой объект в нём — Церера, карликовая планета — имеет диаметр всего 950 километров. Расстояние между двумя объектами в поясе колеблется в пределах сотен тысяч километров. На данный момент на исследование пояса было отправлено уже 11 зондов, и все они благополучно прошли его без каких-то инцидентов.

Великая Китайская стена видна из космоса

Миф появился ещё до того, как человек побывал в космосе. А ещё до первого полёта на Луну некто утверждал, что стену будет видно и с естественного спутника Земли. Ну что же, вот снимок даже не с Луны, а с довольно низкой орбиты. Найдите Великую Китайскую стену.

Где стена?

На космические технологии тратят четверть бюджета страны

Конечно, не у нас, а в США, но и это чушь. Да, расходы на космическую программу в Штатах выше, чем у любой другой страны, но ни о каких 25% речи не идёт. Вот ссылка на предлагаемый бюджет NASA на 2015 год. Это 0,5% федерального бюджета США. Наибольшие средства в отрасль вкладывались во время космической гонки в шестидесятые годы, но и тогда расходы достигали среднего уровня лишь в 1% от федерального бюджета. Рекорд составляет 4,41% в 1966 году, но то были очень специфические времена.

Мы надеемся, что данная подборка получилась интересной и познавательной. Предлагайте тематики следующих подборок в комментариях.

Солнце Земли: Факты о возрасте, размере и истории Солнца

Одно из первых изображений, сделанных солнечным орбитальным аппаратом ЕКА/НАСА во время его первого близкого прохождения к Солнцу в 2020 году.
(Изображение предоставлено: Solar Orbiter/EUI Team/ESA & NASA; CSL, IAS, MPS, PMOD/WRC, ROB, UCL/MSSL)

Солнце находится в центре Солнечной системы, где оно является самым большим объектом. Он содержит 99,8% массы Солнечной системы и примерно в 109 раз больше диаметра Земли — около одного миллиона Земель может поместиться внутри Солнца.

Поверхность Солнца имеет температуру около 10 000 градусов по Фаренгейту (5 500 градусов по Цельсию), а температура в ядре достигает более 27 миллионов F (15 миллионов C) из-за ядерных реакций. По данным НАСА, нужно было бы взрывать 100 миллиардов тонн динамита каждую секунду, чтобы соответствовать энергии, производимой солнцем .

Солнце — одна из более чем 100 миллиардов звезд Млечного Пути . Она вращается на расстоянии около 25 000 световых лет от галактического ядра, совершая один оборот каждые 250 миллионов лет или около того. Солнце относительно молодо и входит в поколение звезд, известных как Население I, которые относительно богаты элементами тяжелее гелия. Старшее поколение звезд называется Населением II, и, возможно, существовало более раннее поколение Населения III, хотя о членах этого поколения пока ничего не известно.

Родственный: Насколько горячо солнце?

Как образовалось солнце

Солнце родилось около 4,6 миллиарда лет назад. Многие ученые считают, что Солнце и остальная часть Солнечной системы образовались из гигантского вращающегося облака газа и пыли, известного как солнечная туманность. Когда туманность схлопывалась из-за гравитации, она вращалась быстрее и сплющивалась в диск. Большая часть материала была стянута к центру, чтобы сформировать солнце.

Связанные: Как образовалось солнце?

У Солнца достаточно ядерного топлива, чтобы оставаться таким, как сейчас, еще 5 миллиардов лет. После этого он раздуется и станет красным гигантом (откроется в новой вкладке). В конце концов, он сбросит свои внешние слои, а оставшееся ядро разрушится и превратится в белого карлика (откроется в новой вкладке). Медленно белый карлик исчезнет и войдет в свою заключительную фазу как тусклый, холодный теоретический объект, иногда известный как черный карлик (откроется в новой вкладке).

Связанный: Когда солнце умрет?

Схема, показывающая Солнце в центре нашей Солнечной системы (не в масштабе). (Изображение предоставлено NASA/JPL-Caltech)

(открывается в новой вкладке)

Внутренняя структура и атмосфера Солнца

Солнце и атмосфера Солнца (открывается в новой вкладке) разделены на несколько зон и слоев. Внутреннее пространство Солнца изнутри наружу состоит из ядра, радиационной зоны и конвективной зоны. Солнечная атмосфера над ней состоит из фотосферы, хромосферы, переходной области и короны. Дальше — солнечный ветер , истечение газа из короны.

Ядро простирается от центра Солнца примерно на четверть пути к его поверхности. Хотя он составляет всего около 2% объема Солнца, его плотность почти в 15 раз превышает плотность свинца, и он содержит почти половину массы Солнца. Далее следует радиационная зона, которая простирается от ядра до 70 % пути до поверхности Солнца, составляя 32 % объема Солнца и 48 % его массы. Свет от ядра рассеивается в этой зоне, так что для прохождения одного фотона часто может потребоваться миллион лет.

Зона конвекции достигает поверхности Солнца и составляет 66% объема Солнца, но лишь немногим более 2% его массы. В этой зоне преобладают бурлящие «конвекционные ячейки» газа. Существуют два основных типа ячеек солнечной конвекции — ячейки грануляции шириной около 600 миль (1000 километров) и ячейки супергрануляции диаметром около 20 000 миль (30 000 км).

Фотосфера — самый нижний слой солнечной атмосферы, излучающий свет, который мы видим. Его толщина составляет 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 (4 125 C) наверху. Далее идет хромосфера, которая более горячая, до 35 500 F (19,725 C) и, по-видимому, полностью состоит из остроконечных структур, известных как спикулы, обычно около 600 миль (1000 км) в поперечнике и до 6000 миль (10 000 км) в высоту.

После этого находится переходная область толщиной от нескольких сотен до нескольких тысяч миль, которая нагревается короной над ней и испускает большую часть своего света в виде ультрафиолетовых лучей. Вверху находится сверхгорячая корона, состоящая из таких структур, как петли и потоки ионизированного газа. Температура короны обычно колеблется от 900 000 F (500 000 C) до 10,8 миллионов F (6 миллионов C) и даже может достигать десятков миллионов градусов, когда происходит солнечная вспышка. Материя короны сдувается солнечным ветром.

Связанный: Космическая погода: Солнечные пятна, солнечные вспышки и выбросы корональной массы

Магнитное поле Солнца

Магнитное поле Солнца обычно примерно в два раза сильнее магнитного поля Земли. Однако на небольших участках он сильно концентрируется, достигая в 3000 раз большей силы, чем обычно. Эти перегибы и завихрения в магнитном поле возникают из-за того, что Солнце вращается быстрее на экваторе, чем в более высоких широтах, и потому, что внутренние части Солнца вращаются быстрее, чем поверхность.

Связанный: Огромные магнитные «веревки» приводят к мощным солнечным взрывам

Эти искажения создают особенности, начиная от солнечных пятен и заканчивая впечатляющими извержениями, известными как вспышки , и выбросами корональной массы. Вспышки — самые сильные извержения в Солнечной системе, в то время как выбросы корональной массы (открывается в новой вкладке) менее сильны, но связаны с огромным количеством материи — один выброс может выбросить в космос примерно 20 миллиардов тонн (18 миллиардов метрических тонн) вещества. .

Химический состав Солнца

Как и большинство других звезд, Солнце состоит в основном из водорода, за которым следует гелий. Почти все оставшееся вещество состоит из семи других элементов — кислорода, углерода, неона, азота, магния, железа и кремния. На каждый 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 — самый легкий из всех элементов, поэтому на его долю приходится примерно 72% массы Солнца, а на гелий — около 26%.

Родственный: Из чего сделано солнце? (открывается в новой вкладке)

Посмотрите, как работают солнечные вспышки, солнечные бури и мощные солнечные извержения, в этой инфографике SPACE.com. Посмотреть полную инфографику солнечной бури можно здесь. (Изображение предоставлено Karl Tate/SPACE.com)

Солнечные пятна и солнечные циклы

Солнечные пятна — это относительно холодные темные образования на поверхности Солнца, которые часто имеют примерно круглую форму. Они появляются там, где плотные пучки силовых линий магнитного поля из недр Солнца прорываются через поверхность.

Количество солнечных пятен меняется в зависимости от солнечной магнитной активности — изменение этого числа от минимального нуля до максимального примерно в 250 солнечных пятен или скоплений солнечных пятен, а затем обратно до минимума известно как солнечный цикл (открывает в новой вкладке) и составляет в среднем около 11 лет. В конце цикла магнитное поле быстро меняет полярность.

Связанное: Самое большое солнечное пятно за 24 года поражает ученых, но также озадачивает

История наблюдения за солнцем

Солнечный орбитальный аппарат ESA-NASA и солнечный зонд NASA Parker в настоящее время изучают солнце с беспрецедентно подробного расстояния, чем любой космический корабль до него. (Изображение предоставлено: Solar Orbiter: ESA/ATG medialab; Parker Solar Probe: NASA/Johns Hopkins APL). и наблюдения за затмениями. Многие считали, что Солнце вращается вокруг Земли, а древнегреческий ученый Птолемей формализовал эту «геоцентрическую» модель в 150 г. до н.э. Затем, в 1543 году, Николай Коперник описал гелиоцентрическую (солнцецентрированную) модель Солнечной системы, а в 1610 году открытие Галилео Галилеем спутников Юпитера подтвердило, что не все небесные тела тела кружили вокруг Земли.

Чтобы узнать больше о том, как устроены Солнце и другие звезды, после первых наблюдений с помощью ракет ученые начали изучать Солнце с околоземной орбиты. В период с 1962 по 1971 год НАСА запустило серию из восьми орбитальных обсерваторий, известную как Орбитальная солнечная обсерватория . среди прочих достижений.

В 1990 году НАСА и Европейское космическое агентство запустили зонд «Улисс» , чтобы провести первые наблюдения за его полярными регионами. В 2004 году космический корабль НАСА «Генезис» доставил образцы солнечного ветра на Землю для изучения. В 2007 году миссия НАСА, состоящая из двух космических аппаратов Обсерватории Солнечно-земных отношений (STEREO), вернула первые трехмерные изображения Солнца. НАСА потеряло связь со STEREO-B в 2014 году, который оставался вне связи, за исключением короткого периода в 2016 году. STEREO-A остается полностью функциональным.

Солнечная и гелиосферная обсерватория (SOHO), которая в прошлом году отметила 25-летие пребывания в космосе, стала одной из самых важных миссий на сегодняшний день. Разработанный для изучения солнечного ветра, а также внешних слоев и внутренней структуры Солнца, он показал структуру солнечных пятен под поверхностью, измерил ускорение солнечного ветра, обнаружил корональные волны и солнечные торнадо, обнаружил более 1000 комет. и произвел революцию в нашей способности прогнозировать космическую погоду.

Обсерватория солнечной динамики (SDO), запущенная в 2010 году, вернула невиданные ранее детали материала, выходящего наружу и в сторону от солнечных пятен, а также очень крупные планы активности на поверхности Солнца. и первые измерения солнечных вспышек с высоким разрешением в широком диапазоне длин волн экстремального ультрафиолета.

Новейшим дополнением к флоту наблюдения за солнцем являются солнечный зонд НАСА Parker , запущенный в 2018 году, и Solar Orbiter ESA/NASA , запущенный в 2020 году. Оба этих космических корабля вращаются вокруг солнце ближе, чем любой космический корабль до него, проводя дополнительные измерения окружающей среды в окрестностях звезды.

Во время своего близкого прохода солнечный зонд Parker погружается во внешнюю атмосферу Солнца, корону, выдерживая температуру выше одного миллиона градусов по Фаренгейту. В ближайшем будущем солнечный зонд Parker пролетит всего 4 миллиона миль (6,5 миллиона километров) до поверхности Солнца (расстояние между Солнцем и Землей составляет 93 миллиона миль (150 миллионов километров)). Измерения, которые он производит, помогают ученым узнать больше о том, как энергия течет через солнце, о структуре солнечного ветра и о том, как энергетические частицы ускоряются и переносятся.

Связанный: NASA Parker Solar Probe приближается к солнцу, поскольку цикл космической погоды ускоряется с высокотехнологичными камерами и телескопами, которые делают снимки поверхности Солнца с самого близкого расстояния. Технически для солнечного зонда Parker было невозможно нести камеру, которая смотрела бы прямо на поверхность солнца.

В ближайшее время Solar Orbiter пройдет на расстоянии около 26 миллионов миль (43 миллиона км) от звезды — примерно на 25% ближе, чем Меркурий . Во время своего первого перигелия, точки на его эллиптической орбите, ближайшей к Солнцу, космический корабль приблизился к Солнцу примерно на половину расстояния от Земли. Изображения, полученные во время первого перигелия, опубликованные в июне прошлого года, были самыми близкими изображениями Солнца из когда-либо сделанных и выявили ранее невиданные особенности на поверхности звезды — миниатюрные вспышки, получившие название костров. (откроется в новой вкладке)

После того, как Solar Orbiter совершит несколько близких проходов, диспетчеры миссии начнут поднимать его орбиту из плоскости эклиптики, в которой вращаются планеты, чтобы дать возможность камерам космического корабля сделать первые в истории снимки полюсов Солнца крупным планом. Картирование активности в полярных регионах поможет ученым лучше понять магнитное поле Солнца, которое определяет 11-летний солнечный цикл.

Эта статья была обновлена 9 июня 2021 г. старшим автором Space.com Терезой Пултаровой.

Присоединяйтесь к нашим космическим форумам, чтобы продолжать обсуждать последние миссии, ночное небо и многое другое! А если у вас есть новость, исправление или комментарий, сообщите нам об этом по адресу: [email protected].

Чарльз К. Чой — автор статей для Space.com и Live Science. Он охватывает все, что связано с человеческим происхождением и астрономией, а также физику, животных и общие научные темы. Чарльз имеет степень магистра гуманитарных наук Университета Миссури-Колумбия, Школу журналистики и степень бакалавра гуманитарных наук Университета Южной Флориды. Чарльз побывал на всех континентах Земли, пил прогорклый чай с маслом яка в Лхасе, плавал с морскими львами на Галапагосских островах и даже взбирался на айсберг в Антарктиде. Посетите его на http://www.sciwriter.us