Ο ήλιος είναι μια τεράστια σφαίρα καυτών αερίων που παράγει κολοσσιαία ενέργεια και φως και καθιστά δυνατή τη ζωή στη Γη.
Αυτό το ουράνιο αντικείμενο είναι το μεγαλύτερο και πιο ογκώδες στο ηλιακό σύστημα. Από τη Γη σε αυτήν, η απόσταση είναι από 150 εκατομμύρια χιλιόμετρα. Χρειάζονται περίπου οκτώ λεπτά για να μας φτάσει η θερμότητα και το φως του ήλιου. Αυτή η απόσταση ονομάζεται επίσης οκτώ λεπτά φωτός.
Το αστέρι που θερμαίνει τη γη μας αποτελείται από πολλά εξωτερικά στρώματα όπως η φωτόσφαιρα, η χρωμόσφαιρα και το ηλιακό στέμμα. Τα εξωτερικά στρώματα της ατμόσφαιρας του Ήλιου δημιουργούν ενέργεια στην επιφάνεια που φυσαλίδες και εκτοξεύεται έξω από το εσωτερικό του άστρου, και αναγνωρίζεται ως ηλιακό φως.
Συστατικά του εξωτερικού στρώματος του Ήλιου
Το στρώμα που βλέπουμε ονομάζεται φωτόσφαιρα ή σφαίρα φωτός. Η φωτόσφαιρα χαρακτηρίζεται από φωτεινούς, βράζοντας κόκκους πλάσματος και πιο σκούρες, ψυχρότερες ηλιακές κηλίδες που εμφανίζονται όταν τα μαγνητικά πεδία του ήλιου διασχίζουν την επιφάνεια. Οι κηλίδες εμφανίζονται και κινούνται κατά μήκος του δίσκου του Ήλιου. Παρατηρώντας αυτή την κίνηση, οι αστρονόμοι κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι το δικό μας φωτιστικόστρέφεται γύρω από τον άξονά του. Δεδομένου ότι ο Ήλιος δεν έχει σταθερή βάση, διαφορετικές περιοχές περιστρέφονται με διαφορετικές ταχύτητες. Οι περιοχές του Ισημερινού ολοκληρώνουν έναν πλήρη κύκλο σε περίπου 24 ημέρες, ενώ οι πολικές περιστροφές μπορεί να χρειαστούν περισσότερες από 30 ημέρες (για να ολοκληρωθεί μια περιστροφή).
Τι είναι η φωτόσφαιρα;
Η φωτόσφαιρα είναι επίσης η πηγή ηλιακών εκλάμψεων: φλόγες που εκτείνονται εκατοντάδες χιλιάδες μίλια πάνω από την επιφάνεια του Ήλιου. Οι ηλιακές εκλάμψεις παράγουν εκρήξεις ακτίνων Χ, υπεριώδη, ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία και ραδιοκύματα. Η πηγή της εκπομπής ακτίνων Χ και ραδιοφώνου είναι απευθείας από το ηλιακό στέμμα.
Τι είναι η χρωμόσφαιρα;
Η ζώνη που περιβάλλει τη φωτόσφαιρα, που είναι το εξωτερικό περίβλημα του Ήλιου, ονομάζεται χρωμόσφαιρα. Μια στενή περιοχή χωρίζει το στέμμα από τη χρωμόσφαιρα. Η θερμοκρασία αυξάνεται απότομα στην περιοχή μετάβασης, από μερικές χιλιάδες μοίρες στη χρωμόσφαιρα σε πάνω από ένα εκατομμύριο βαθμούς στο στέμμα. Η χρωμόσφαιρα εκπέμπει μια κοκκινωπή λάμψη, όπως από την καύση υπερθερμασμένου υδρογόνου. Αλλά το κόκκινο χείλος μπορεί να φανεί μόνο κατά τη διάρκεια μιας έκλειψης. Άλλες φορές, το φως από τη χρωμόσφαιρα είναι γενικά πολύ αχνό για να φαίνεται στη φωτεινή φωτόσφαιρα. Η πυκνότητα του πλάσματος πέφτει γρήγορα, κινείται προς τα πάνω από τη χρωμόσφαιρα στο στέμμα μέσω της μεταβατικής περιοχής.
Τι είναι το ηλιακό στέμμα; Περιγραφή
Οι αστρονόμοι ερευνούν ακούραστα το μυστήριο του ηλιακού στέμματος. Πώς είναι;
Αυτή είναι η ατμόσφαιρα του Ήλιου ή του εξωτερικού του στρώματος. Αυτό το όνομα δόθηκε επειδήότι η εμφάνισή του γίνεται εμφανής όταν συμβεί ολική έκλειψη Ηλίου. Τα σωματίδια από το στέμμα εκτείνονται μακριά στο διάστημα και, στην πραγματικότητα, φτάνουν στην τροχιά της Γης. Το σχήμα καθορίζεται κυρίως από το μαγνητικό πεδίο. Τα ελεύθερα ηλεκτρόνια στην κίνηση του στέμματος κατά μήκος των γραμμών του μαγνητικού πεδίου σχηματίζουν πολλές διαφορετικές δομές. Τα σχήματα που φαίνονται στο στέμμα πάνω από τις ηλιακές κηλίδες έχουν συχνά σχήμα πετάλου, επιβεβαιώνοντας περαιτέρω ότι ακολουθούν γραμμές μαγνητικού πεδίου. Από την κορυφή τέτοιων «καμάρων», μακριές σερπαντίνες μπορούν να εκτείνονται, σε απόσταση από τη διάμετρο του Ήλιου ή ακόμη περισσότερο, σαν κάποια διαδικασία να τραβάει υλικό από την κορυφή των τόξων στο διάστημα. Αυτό περιλαμβάνει τον ηλιακό άνεμο, ο οποίος φυσά προς τα έξω μέσω του ηλιακού μας συστήματος. Οι αστρονόμοι έχουν ονομάσει τέτοια φαινόμενα «ερπετινό κράνος» λόγω της ομοιότητάς τους με τα οδοντωτά κράνη που φορούσαν οι ιππότες και χρησιμοποιούσαν ορισμένοι Γερμανοί στρατιώτες πριν από το 1918
Από τι είναι φτιαγμένο το στέμμα;
Το υλικό από το οποίο σχηματίζεται το ηλιακό στέμμα είναι εξαιρετικά καυτό, αποτελούμενο από σπάνιο πλάσμα. Η θερμοκρασία μέσα στο στέμμα είναι περισσότερο από ένα εκατομμύριο βαθμούς, εκπληκτικά πολύ υψηλότερη από τη θερμοκρασία στην επιφάνεια του Ήλιου, η οποία είναι περίπου 5500 °C. Η πίεση και η πυκνότητα του κορώνα είναι πολύ χαμηλότερη από ό,τι στην ατμόσφαιρα της Γης.
Με την παρατήρηση του ορατού φάσματος του ηλιακού στέμματος, βρέθηκαν φωτεινές γραμμές εκπομπής σε μήκη κύματος που δεν ταιριάζουν με γνωστά υλικά. Από αυτή την άποψη, οι αστρονόμοι έχουν προτείνει την ύπαρξη «στεφανιού»ως το κύριο αέριο στο στέμμα. Η πραγματική φύση αυτού του φαινομένου παρέμενε μυστήριο μέχρι που ανακαλύφθηκε ότι τα αέρια του κορωνοϊού υπερθερμάνθηκαν πάνω από 1.000.000 °C. Με τόσο υψηλή θερμοκρασία, τα δύο κυρίαρχα στοιχεία, το υδρογόνο και το ήλιο, στερούνται εντελώς τα ηλεκτρόνια τους. Ακόμη και δευτερεύουσες ουσίες όπως ο άνθρακας, το άζωτο και το οξυγόνο απογυμνώνονται σε γυμνούς πυρήνες. Μόνο τα βαρύτερα συστατικά (σίδηρος και ασβέστιο) είναι σε θέση να διατηρήσουν μερικά από τα ηλεκτρόνια τους σε αυτές τις θερμοκρασίες. Η εκπομπή από αυτά τα εξαιρετικά ιονισμένα στοιχεία που σχηματίζουν τις φασματικές γραμμές παρέμενε μυστήριο για τους πρώτους αστρονόμους μέχρι πρόσφατα.
Φωτεινότητα και ενδιαφέροντα γεγονότα
Η ηλιακή επιφάνεια είναι πολύ φωτεινή και, κατά κανόνα, η ηλιακή της ατμόσφαιρα είναι απρόσιτη για την όρασή μας, το στέμμα του Ήλιου επίσης δεν είναι ορατό με γυμνό μάτι. Το εξωτερικό στρώμα της ατμόσφαιρας είναι πολύ λεπτό και αδύναμο, επομένως μπορεί να φανεί μόνο από τη Γη τη στιγμή που συμβαίνει μια ηλιακή έκλειψη ή με ένα ειδικό τηλεσκόπιο στεφανογράφου που προσομοιώνει μια έκλειψη καλύπτοντας τον φωτεινό ηλιακό δίσκο. Ορισμένοι στεφανογράφοι χρησιμοποιούν επίγεια τηλεσκόπια, άλλοι πραγματοποιούνται σε δορυφόρους.
Η φωτεινότητα του ηλιακού στέμματος στις ακτίνες Χ οφείλεται στην τεράστια θερμοκρασία του. Από την άλλη πλευρά, η ηλιακή φωτόσφαιρα εκπέμπει πολύ λίγες ακτίνες Χ. Αυτό επιτρέπει στο στέμμα να παρατηρηθεί κατά μήκος του δίσκου του Ήλιου όταν το παρατηρούμε με ακτίνες Χ. Για αυτό, χρησιμοποιούνται ειδικά οπτικά, τα οποία σας επιτρέπουν να βλέπετε ακτίνες Χ. ΣΤΟΣτις αρχές της δεκαετίας του 1970, ο πρώτος διαστημικός σταθμός των ΗΠΑ, ο Skylab, χρησιμοποίησε ένα τηλεσκόπιο ακτίνων Χ, με το οποίο το ηλιακό στέμμα και οι ηλιακές κηλίδες ή τρύπες ήταν καθαρά ορατές για πρώτη φορά. Κατά τη διάρκεια της τελευταίας δεκαετίας, έχει παρασχεθεί ένας τεράστιος όγκος πληροφοριών και εικόνων για το στέμμα του Ήλιου. Με τη βοήθεια δορυφόρων, το ηλιακό στέμμα γίνεται πιο προσιτό για νέες και ενδιαφέρουσες παρατηρήσεις του Ήλιου, τα χαρακτηριστικά και τη δυναμική του φύση.
Θερμοκρασία ήλιου
Αν και η εσωτερική δομή του ηλιακού πυρήνα είναι κρυμμένη από την άμεση παρατήρηση, μπορεί να συναχθεί χρησιμοποιώντας διάφορα μοντέλα ότι η μέγιστη θερμοκρασία μέσα στο αστέρι μας είναι περίπου 16 εκατομμύρια βαθμοί (Κελσίου). Η φωτόσφαιρα - η ορατή επιφάνεια του Ήλιου - έχει θερμοκρασία περίπου 6000 βαθμούς Κελσίου, αλλά αυξάνεται πολύ απότομα από 6000 βαθμούς σε αρκετά εκατομμύρια βαθμούς στο στέμμα, στην περιοχή των 500 χιλιομέτρων πάνω από τη φωτόσφαιρα.
Ο ήλιος είναι πιο καυτός εσωτερικά παρά εξωτερικά. Ωστόσο, η εξωτερική ατμόσφαιρα του Ήλιου, το στέμμα, είναι πράγματι πιο ζεστή από τη φωτόσφαιρα.
Στα τέλη της δεκαετίας του τριάντα, ο Grotrian (1939) και ο Edlen ανακάλυψαν ότι οι παράξενες φασματικές γραμμές που παρατηρήθηκαν στο φάσμα του ηλιακού στέμματος εκπέμπονταν από στοιχεία όπως ο σίδηρος (Fe), το ασβέστιο (Ca) και το νικέλιο (Ni) σε πολύ υψηλά στάδια ιοντισμού. Κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι το στεφανιαίο αέριο είναι πολύ καυτό, με θερμοκρασίες που ξεπερνούν το 1 εκατομμύριο βαθμούς.
Το ερώτημα γιατί το στέμμα του ήλιου είναι τόσο καυτό παραμένει ένα από τα πιο συναρπαστικά παζλ της αστρονομίας.τα τελευταία 60 χρόνια. Δεν υπάρχει ακόμη σαφής απάντηση σε αυτήν την ερώτηση.
Αν και το ηλιακό στέμμα είναι δυσανάλογα ζεστό, έχει επίσης πολύ χαμηλή πυκνότητα. Έτσι, μόνο ένα μικρό κλάσμα της συνολικής ηλιακής ακτινοβολίας απαιτείται για να τροφοδοτήσει το στέμμα. Η συνολική ισχύς που εκπέμπεται στις ακτίνες Χ είναι μόνο περίπου το ένα εκατομμυριοστό της συνολικής φωτεινότητας του Ήλιου. Ένα σημαντικό ερώτημα είναι πώς μεταφέρεται η ενέργεια στο στέμμα και ποιος μηχανισμός είναι υπεύθυνος για τη μεταφορά.
Μηχανισμοί για την τροφοδοσία του ηλιακού στέμματος
Πολλοί διαφορετικοί μηχανισμοί ισχύος κορώνας έχουν προταθεί όλα αυτά τα χρόνια:
- Ακουστικά κύματα.
- Γρήγορα και αργά μαγνητοακουστικά κύματα σωμάτων.
- Σώματα κυμάτων Alfven.
- Αργά και γρήγορα μαγνητοακουστικά κύματα επιφάνειας.
- Το ρεύμα (ή μαγνητικό πεδίο) είναι διάχυση.
- Ροές σωματιδίων και μαγνητική ροή.
Αυτοί οι μηχανισμοί έχουν δοκιμαστεί τόσο θεωρητικά όσο και πειραματικά και μέχρι σήμερα έχουν αποκλειστεί μόνο τα ακουστικά κύματα.
Δεν έχει ακόμη μελετηθεί πού τελειώνει το άνω όριο του στέμματος. Η Γη και άλλοι πλανήτες του ηλιακού συστήματος βρίσκονται μέσα στο στέμμα. Η οπτική ακτινοβολία του στέμματος παρατηρείται σε 10-20 ηλιακές ακτίνες (δεκάδες εκατομμύρια χιλιόμετρα) και συνδυάζεται με το φαινόμενο του ζωδιακού φωτός.
Ηλιακό χαλί Magnetic Corona
Πρόσφατα, το «μαγνητικό χαλί» έχει συνδεθεί με το παζλ της στεφανιαίας θέρμανσης.
Παρατηρήσεις υψηλής χωρικής ανάλυσης δείχνουν ότι η επιφάνεια του Ήλιου καλύπτεται από ασθενή μαγνητικά πεδία συγκεντρωμένα σε μικρές περιοχές αντίθετης πολικότητας (μαγνήτης χαλιού). Αυτές οι μαγνητικές συγκεντρώσεις πιστεύεται ότι είναι τα κύρια σημεία μεμονωμένων μαγνητικών σωλήνων που μεταφέρουν ηλεκτρικό ρεύμα.
Πρόσφατες παρατηρήσεις αυτού του «μαγνητικού χαλιού» δείχνουν μια ενδιαφέρουσα δυναμική: τα φωτοσφαιρικά μαγνητικά πεδία κινούνται συνεχώς, αλληλεπιδρούν μεταξύ τους, διαχέονται και εξέρχονται για πολύ σύντομο χρονικό διάστημα. Η μαγνητική επανασύνδεση μεταξύ ενός μαγνητικού πεδίου αντίθετης πολικότητας μπορεί να αλλάξει την τοπολογία του πεδίου και να απελευθερώσει μαγνητική ενέργεια. Η διαδικασία επανασύνδεσης θα διαλύσει επίσης τα ηλεκτρικά ρεύματα που μετατρέπουν την ηλεκτρική ενέργεια σε θερμότητα.
Αυτή είναι μια γενική ιδέα για το πώς το μαγνητικό χαλί μπορεί να εμπλέκεται στη στεφανιαία θέρμανση. Ωστόσο, δεν μπορεί να υποστηριχθεί ότι το «μαγνητικό χαλί» λύνει τελικά το πρόβλημα της στεφανιαίας θέρμανσης, καθώς δεν έχει προταθεί ακόμη ποσοτικό μοντέλο της διαδικασίας.
Μπορεί ο ήλιος να σβήσει;
Το ηλιακό σύστημα είναι τόσο περίπλοκο και ανεξερεύνητο που συναρπαστικές δηλώσεις όπως: "Ο ήλιος θα σβήσει σύντομα" ή, αντίθετα, "Η θερμοκρασία του Ήλιου ανεβαίνει και σύντομα η ζωή στη Γη θα γίνει αδύνατη" ακούγονται γελοίες για να πούμε το λιγότερο. Ποιος μπορεί να κάνει τέτοιες προβλέψεις χωρίς να ξέρει ακριβώς τι μηχανισμούςστην καρδιά αυτού του μυστηριώδους αστεριού;!
