Zemljino sunce: činjenice o starosti, veličini i povijesti Sunca

Jedna od prvih slika koju je napravio ESA/NASA -in solarni orbiter pri prvom bliskom prolasku prema suncu 2020.

Jedna od prvih slika koju je napravio ESA/NASA -in solarni orbiter pri prvom bliskom prolasku prema suncu 2020. (Kredit za sliku: Solar Orbiter/EUI Team/ESA & NASA; CSL, IAS, MPS, PMOD/WRC, ROB, UCL/MSSL)



Skoči na:

Sunce leži u srcu Sunčevog sustava, gdje je daleko najveći objekt. On drži 99,8% mase Sunčevog sustava i otprilike je 109 puta veći od promjera Zemlje - oko milijun Zemlji moglo bi stati unutar Sunca.



Površina Sunca je oko 10.000 stupnjeva Fahrenheita (5.500 stupnjeva Celzijusa) vruća, dok temperature u jezgri dosežu više od 27 milijuna F (15 milijuna C), pogonjene nuklearnim reakcijama. Čovjek bi trebao eksplodirati 100 milijardi tona dinamita svake sekunde kako bi odgovarao energiji koju proizvodi sunce, prema NASA .

Sunce je jedno od više od 100 milijardi zvijezde na Mliječnom putu . Kruži oko 25.000 svjetlosnih godina od galaktičke jezgre, završavajući revoluciju otprilike svakih 250 milijuna godina. Sunce je relativno mlado, dio je generacije zvijezda poznatih kao Populacija I, koje su relativno bogate elementima težim od helija. Starija generacija zvijezda naziva se Populacija II, a ranija generacija Populacije III je možda postojala, iako još uvijek nisu poznati članovi ove generacije.



Povezano: Koliko je toplo sunce?

Kako je nastalo sunce

Sunce je rođeno prije oko 4,6 milijardi godina. Mnogi znanstvenici misle da su Sunce i ostatak Sunčevog sustava nastali od divovskog, rotirajućeg oblaka plina i prašine poznatog kao solarna maglina. Kako se maglina urušila zbog svoje gravitacije, brže se okrenula i spljostila u disk. Većina materijala je povučena prema središtu kako bi nastalo sunce.

Povezano: Kako je nastalo sunce?



Sunce ima dovoljno nuklearnog goriva da ostane onoliko koliko je sada još 5 milijardi godina. Nakon toga će nabubriti i postati crveni div . Na kraju će izbaciti vanjske slojeve, a preostala jezgra će se srušiti i postati bijeli patuljak. Polako će bijeli patuljak izblijediti i ući će u svoju završnu fazu kao prigušen, hladan teorijski objekt koji se ponekad naziva i crni patuljak .

Povezano: Kad će sunce umrijeti?

Dijagram koji prikazuje sunce u središtu našeg Sunčevog sustava (ne u mjerilu).



Dijagram koji prikazuje sunce u središtu našeg Sunčevog sustava (ne u mjerilu).(Slika zasluga: NASA/JPL-Caltech)

Unutarnja struktura i atmosfera sunca

Sunce i atmosfera sunca podijeljeni su u nekoliko zona i slojeva. Solarna unutrašnjost, iznutra prema van, sastoji se od jezgre, radijacijske zone i konvektivne zone. Sunčeva atmosfera iznad toga sastoji se od fotosfere, kromosfere, prijelaznog područja i korone. Iza toga je solarni vjetar , odljev plina iz korone.

Jezgra se proteže od središta Sunca do otprilike četvrtine njezine površine. Iako čini samo otprilike 2% volumena Sunca, gotovo je 15 puta veća od gustoće olova i drži gotovo polovicu Sunčeve mase. Slijedi zračna zona, koja se proteže od jezgre do 70% puta do površine Sunca, čineći 32% Sunčevog volumena i 48% njegove mase. Svjetlost iz jezgre raspršuje se u ovoj zoni, pa je jednom fotonu često potrebno proći milijun godina.

Zona konvekcije seže do površine Sunca i čini 66% Sunčevog volumena, ali samo nešto više od 2% njegove mase. U ovoj zoni dominiraju usijane 'konvekcijske ćelije' plina. Postoje dvije glavne vrste solarnih konvekcijskih ćelija - granulatne ćelije široke oko 1000 milja i supergranulacijske ćelije promjera oko 20 000 milja (30 000 km).

Fotosfera je najniži sloj sunčeve atmosfere i emitira svjetlost koju vidimo. Debeo je oko 500 kilometara, iako većina svjetla dolazi iz njegove najniže trećine. Temperature u fotosferi kreću se od 11.000 F (6.125 C) pri dnu do 7.460 F (4.125 C) na vrhu. Sljedeća je kromosfera, koja je toplija, do 35.700 F (19.725 C), a čini se da je u potpunosti sastavljena od šiljastih struktura poznatih kao spikule tipično oko 1000 milja (1000 km) poprečno i do 10 000 km visoko .

Nakon toga je prijelazno područje debljine nekoliko stotina do nekoliko tisuća milja, koje zagrijava korona iznad sebe i odbacuje većinu svoje svjetlosti kao ultraljubičaste zrake. Na vrhu je super-vruća korona, koja je napravljena od struktura kao što su petlje i struje ioniziranog plina. Korona se općenito kreće od 900 000 F (500 000 C) do 10,8 milijuna F (6 milijuna C), a čak može doseći i desetke milijuna stupnjeva kada dođe do solarne baklje. Materija iz korone se raznosi poput solarnog vjetra.

Povezano: Svemirsko vrijeme: Sunčeve pjege, solarne baklje i izbacivanje koronalne mase

Magnetno polje Sunca

Sunčevo magnetsko polje tipično je samo dva puta jače od magnetskog polja Zemlje. Međutim, postaje vrlo koncentriran na malim područjima, dosežući i do 3000 puta jače nego inače. Ti se zavoji i zavoji u magnetskom polju razvijaju zato što se Sunce vrti brže na ekvatoru nego na većim geografskim širinama i zato što se unutarnji dijelovi Sunca rotiraju brže od površine.

Povezano: Ogromni magnetski 'užad' pokreće snažne sunčeve eksplozije

Ova izobličenja stvaraju značajke u rasponu od sunčevih pjega do spektakularnih erupcija poznatih kao baklje i izbacivanja koronalne mase. Rakete su najnasilnije erupcije u Sunčevom sustavu, dok su izbacivanja koronalne mase manje nasilne, ali uključuju izvanredne količine materije - jedno izbacivanje može izbaciti oko 20 milijardi tona (18 milijardi metričkih tona) materije u svemir.

Kemijski sastav sunca

Kao i većina drugih zvijezda, Sunce se sastoji uglavnom od vodika, a zatim slijedi helij. Gotovo sva preostala tvar sastoji se od sedam drugih elemenata - kisika, ugljika, neona, dušika, magnezija, željeza i silicija. Na svakih 1 milijun atoma vodika na suncu dolazi 98.000 helija, 850 kisika, 360 ugljika, 120 neona, 110 dušika, 40 magnezija, 35 željeza i 35 silicija. Ipak, vodik je najlakši od svih elemenata, pa čini samo otprilike 72% mase Sunca, dok helij čini oko 26%.

Povezano: Od čega je sunce sačinjeno?

Pogledajte kako solarne baklje, sunčane oluje i ogromne erupcije Sunca djeluju na ovoj infografici guesswhozoo.com. Cijelu infografiku solarne oluje pogledajte ovdje.

Pogledajte kako solarne baklje, sunčane oluje i ogromne erupcije Sunca djeluju na ovoj infografici guesswhozoo.com. Cijelu infografiku solarne oluje pogledajte ovdje .(Slika zasluga: Karl Tate/guesswhozoo.com)

Sunčeve pjege i solarni ciklusi

Sunčeve pjege relativno su hladne, tamne značajke na sunčevoj površini koje su često otprilike kružne. Pojavljuju se tamo gdje gusti snopovi linija magnetskog polja iz unutrašnjosti Sunca probijaju površinu.

Broj pjega na Suncu varira ovisno o magnetskoj aktivnosti Sunca - promjena ovog broja, od najmanje jedne do maksimalno otprilike 250 sunčevih pjega ili nakupina pjega, a zatim natrag na minimum, poznata je kao solarni ciklus i u prosjeku iznosi oko 11 godina dugo. Na kraju ciklusa magnetsko polje brzo mijenja svoj polaritet.

Povezano: Najveća sunčeva pjega u 24 godine oduševljava znanstvenike, ali i mistificira

Povijest promatranja Sunca

Umjetnik

Solarni orbiter ESA-NASA-e i NASA-ina Parkerova solarna sonda trenutno proučavaju Sunce s detaljima bez presedana s bliže udaljenosti nego bilo koja svemirska letjelica prije.(Slika zasluga: Solarni orbiter: ESA/ATG medialab; Parker Solarna sonda: NASA/APL Johns Hopkins)

Drevne kulture često su mijenjale prirodne stijene ili gradile kamene spomenike kako bi označile kretanje Sunca i Mjeseca, zacrtale godišnja doba, stvorile kalendare i pratile pomrčine. Mnogi su vjerovali da se Sunce okreće oko Zemlje, a starogrčki učenjak Ptolomej formalizirao je ovaj 'geocentrični' model 150. pr. Zatim je 1543. Nikole Kopernika opisao heliocentrični (Sunčevo usmjeren) model Sunčevog sustava, a 1610. Galileo Galilei Otkriće Jupiterovih mjeseca potvrdilo je da nisu sva nebeska tijela kružila oko Zemlje.

Kako bi saznali više o tome kako Sunce i druge zvijezde rade, nakon ranih opažanja pomoću raketa, znanstvenici su počeli proučavati Sunce iz Zemljine orbite. NASA je lansirala seriju od osam opservatorija u orbiti poznatih kao orbitalni solarni opservatorij između 1962. i 1971. Sedam od njih bilo je uspješno i analiziralo je sunce na valnim duljinama ultraljubičastog i rendgenskog zračenja te fotografiralo super vruću koronu, među ostalim postignućima.

1990. NASA i Europska svemirska agencija pokrenule su sondu Ulysses kako bi izvršile prva opažanja svojih polarnih regija. Godine 2004. NASA -ina svemirska letjelica Genesis vratila je uzorke solarnog vjetra na Zemlju radi proučavanja. 2007. NASA-ina dvostruka letjelica Opservatorij za solarne zemaljske odnose (STEREO) misija vratila je prve trodimenzionalne slike sunca. NASA je 2014. izgubila kontakt sa STEREO-B, koji je ostao izvan kontakta, osim nakratko 2016. godine. STEREO-A ostaje potpuno funkcionalan.

The Solarna i heliosferska opservatorija (SOHO), koji je prošle godine proslavio 25 godina u svemiru, jedna je od najvažnijih solarnih misija do sada. Dizajniran za proučavanje solarnog vjetra, kao i vanjskih slojeva Sunca i unutarnje strukture, snimio je strukturu pjega ispod površine, izmjerio ubrzanje solarnog vjetra, otkrio koronalne valove i solarne tornade, pronašao više od 1.000 kometa, i revolucionirao našu sposobnost predviđanja svemirskog vremena.

Opservatorij za solarnu dinamiku (SDO), pokrenut 2010. godine, vratio je dosad neviđene detalje o strujanju materijala prema van i dalje od sunčevih pjega, kao i ekstremne krupne planove aktivnosti na površini Sunca i prva mjerenja visoke rezolucije solarne baklje u širokom rasponu ekstremnih ultraljubičastih valnih duljina.

Najnoviji dodatak floti za promatranje sunca su NASA-ina Parker Solar Probe, lansirana 2018. godine, i ESA/NASA-in Solar Orbiter, lansirana 2020. Obje ove letjelice kruže oko Sunca bliže od bilo koje svemirske letjelice prije, uzimajući komplementarna mjerenja okoliša u blizina zvijezde.

Tijekom bliskih prolaza, Parkerova solarna sonda zaroni u vanjsku atmosferu Sunca, koronu, koja mora izdržati temperature veće od milijun stupnjeva celzijusa. Najbliže, solarna sonda Parker preletjet će samo 6 milijuna milijuna kilometara (6,5 milijuna km) do površine Sunca (udaljenost između Sunca i Zemlje iznosi 93 milijuna milja (150 milijuna km)). Mjerenja koja provodi pomažu znanstvenicima da nauče više o tome kako energija teče kroz sunce, strukturi solarnog vjetra i kako se energetske čestice ubrzavaju i transportiraju.

Povezano: NASA -ina Parker Solarna sonda približava se prolasku sunca dok se njen svemirski vremenski ciklus povećava

Iako solarni orbiter ne leti tako blizu kao Parkerova solarna sonda, opremljen je visokotehnološkim kamerama i teleskopima koji snimaju Sunčevu površinu s najbliže udaljenosti. Tehnički nije bilo moguće da solarna sonda Parker nosi kameru koja bi gledala izravno u površinu sunca.

Najbliže, solarni orbiter će proći na oko 26 milijuna milja (43 milijuna km) od zvijezde - oko 25% bliže od Merkura. Tijekom svog prvog perihela, točke u eliptičnoj orbiti najbliže Suncu, letjelica se približila Suncu na otprilike polovicu udaljenosti od Zemlje. Slike snimljene tijekom prvog perihela, objavljene u lipnju prošle godine, bile su najbliže slike Sunca ikada snimljene i otkrile su dosad neviđene značajke na površini zvijezde - minijaturne bljeskalice nazvane logorske vatre.

Nakon što Solar Orbiter završi nekoliko bliskih prolaza, kontrolori misije počet će podizati svoju orbitu iz ravnine ekliptike u kojoj planete kruže, kako bi kamere svemirske letjelice mogle snimiti prve snimke Sunčevih polova izbliza. Mapiranje aktivnosti u polarnim regijama pomoći će znanstvenicima da bolje razumiju sunčevo magnetsko polje koje pokreće 11-godišnji solarni ciklus.

Ovaj je članak 9. lipnja 2021. ažurirala viša spisateljica guesswhozoo.com Tereza Pultarova.