Солнце

Звезда Солнце – это желтый карлик, который представляет собой горячий шар из раскаленных газов в центре нашей Солнечной системы. Его гравитация удерживает Солнечную систему вместе, удерживая все: от самых больших планет до мельчайших частиц мусора на своей орбите. Связь и взаимодействие между Солнцем и Землей определяют времена года, океанские течения, погоду, климат, радиационные пояса и полярные сияния. Существуют миллиарды звезд, как наше Солнце, разбросанных по галактике Млечный Путь.

Размеры Солнца

С радиусом 695 508 км наше Солнце не является особенно большой звездой, многие из них в несколько раз больше, но все же оно намного массивнее нашей родной планеты: 332 946 Земель соответствуют массе Солнца. Для заполнения объема Солнца потребуется 1,3 миллиона таких планет как Земля.

Солнце находится в 150 миллионах километров от Земли. Ближайшая звездная соседка – тройная звездная система Альфа Центавра: Проксима Центавра находится на расстоянии 4,24 световых года, а Альфа Центавра А и В — две звезды, обращающиеся друг вокруг друга на расстоянии 4,37 световых лет от Солнца. Световой год – это расстояние, которое свет проходит за один год и равняется 9 460 528 400 000 километров.

Орбита и вращение Солнца

Солнце и все, что вращается вокруг него, находится в галактике Млечный Путь. Более конкретно, наше Солнце находится в спиральном рукаве, называемом руковом Ориона, который простирается от плеча Стрельца. Оттуда Солнце вращается вокруг центра галактики Млечный Путь, принося с собой планеты, астероиды, кометы и другие объекты. Наша Солнечная система движется со средней скоростью 720 000 километров в час. Но даже при такой скорости нам требуется около 230 миллионов лет, чтобы сделать одну полную орбиту вокруг Млечного Пути.

Солнце вращается вокруг центра Млечного Пути. Его орбита имеет осевой наклон 7,25º относительно плоскости орбит планет. Поскольку Солнце не является твердым телом, разные части Солнца вращаются с разной скоростью. На экваторе Солнце вращается примерно раз в 25 дней, а на полюсах – раз в 36 земных дней.

Формирование звезды

Солнце и остальная Солнечная система сформировались из гигантского вращающегося облака газа и пыли, называемой солнечной туманностью около 4,5 миллиардов лет назад. Когда туманность сжалась из-за своей сильной гравитации, она закрутилась быстрее и сплющилась в диск. Большая часть материала была вытянута к центру, чтобы сформировать наше Солнце, на которое приходится 99,8% массы всей Солнечной системы.

Как и у всех звезд, у Солнца когда – нибудь закончится топливо. Когда Солнце начнет умирать, оно увеличится настолько, что поглотит Меркурий, Венеру и, возможно, даже Землю. Ученые предсказывают, что Солнце живет чуть меньше половины своей жизни и протянет еще 6,5 миллиарда лет, прежде чем превратится в белого карлика.

Структура Солнца

Солнце, как и другие звезды, представляет собой газовый шар. По составу состоит из 91,0% водорода и 8,9% гелия. По массе Солнце составляет около 70,6% водорода и 27,4% гелия.

Огромная масса Солнца удерживается гравитационным притяжением, создавая огромное давление и температуру в его ядре. Солнце имеет шесть областей: ядро, зону излучения и конвективную зону внутри, видимую поверхность (фотосфера), хромосферу и самую внешнюю область, корону.

В ядре температура составляет около 15 миллионов градусов Цельсия, что достаточно для поддержания термоядерного синтеза. Это процесс, в котором атомы объединяются в большие атомы и в процессе высвобождают ошеломляющее количество энергии. В частности, в ядре Солнца атомы водорода сливаются, образуя гелий.

Энергия, производимая в ядре, питает Солнце и производит все тепло и свет, испускаемые Солнцем. Энергия из ядра переносится наружу излучением, которое отскакивает от радиационной зоны, и на то, чтобы добраться от ядра до вершины конвективной зоны, уходит около 170 000 лет. Температура падает ниже 2 миллионов градусов Цельсия в конвективной зоне, где вверх движутся большие пузырьки горячей плазмы (суп из ионизированных атомов). Поверхность Солнца — та часть, которую мы видим, – составляет около 5500 градусов по Цельсию. Это намного холоднее пылающего ядра, но все равно достаточно горячо, чтобы углерод, как алмазы и графит, не просто плавился, а кипел.

Поверхность Солнца, фотосфера, представляет собой область толщиной 500 километров, из которой большая часть солнечного излучения выходит наружу. Это не твердая поверхность, как поверхность планет. Это внешний слой газовой звезды.

Мы видим излучение из фотосферы как солнечный свет, когда оно достигает Земли примерно через восемь минут после того, как покидает Солнце. Температура фотосферы составляет около 5500 градусов Цельсия.

Атмосфера звезды Солнце

Над фотосферой лежат тонкая хромосфера и корона, которые составляют тонкую солнечную атмосферу. Именно здесь мы видим такие особенности, как солнечные пятна и солнечные вспышки.

Видимый свет из этих верхних областей обычно слишком слаб, чтобы быть замеченным на фоне более яркой фотосферы, но во время полных солнечных затмений, когда луна покрывает фотосферу, хромосфера выглядит как красный обод вокруг Солнца, в то время как корона образует красивую белую корону с плазменными потоками, сужающимися наружу, образуя формы, которые выглядят как лепестки цветов.

Как ни странно, температура в атмосфере Солнца увеличивается с высотой, достигая  миллиона градусов Цельсия. Источник коронального нагрева является научной загадкой уже более 50 лет.

Магнитосфера звезды Солнце

Электрические токи на Солнце генерируют сложное магнитное поле, которое простирается в космос, образуя межпланетное магнитное поле. Объем пространства, контролируемый магнитным полем Солнца, называется гелиосферой.

Магнитное поле Солнца распостраняется через Солнечную систему солнечным ветром – потоком электрически заряженного газа, дующего от Солнца во всех направлениях. Поскольку Солнце вращается, магнитное поле превращается в большую вращающуюся спираль, известную как спираль Паркера.

Солнечные циклы

Солнце не всегда ведет себя одинаково. Он проходит фазы своего собственного солнечного цикла. Примерно каждые 11 лет географические полюса Солнца меняют свою магнитную полярность. Когда это происходит, фотосфера, хромосфера и корона Солнца претерпевают изменения от тихого и спокойного до яростно активного.

Высота активности Солнца, известная как солнечный максимум – это время солнечных бурь: солнечных пятен, солнечных вспышек и выброса корональной массы. Они вызваны неоднородностями в магнитном поле Солнца и могут высвобождать огромное количество энергии и частиц, некоторые из которых достигают нас здесь, на Земле. Эта космическая погода может повредить спутники и повлиять на электросети.

Характеристики

Основные характеристики
Среднее расстояние от Земли	1,496⋅1011 м (8,31 световых минут) 1 а. е.
Средний горизонтальный параллакс	8,794″
Видимая звёздная величина (V)	−26,74m
Абсолютная звёздная величина	4,83m
Спектральный класс	G2V
Параметры орбиты
Расстояние от центра Галактики	~2,5⋅1020 м (26 000 св. лет)
Расстояние от плоскости Галактики	~4,6⋅1017 м (48 св. лет)
Галактический период обращения	2,25-2,50⋅108 лет
Скорость	~2,2⋅105 м/с (на орбите вокруг центра Галактики) 19,4 км/с (относительно соседних звёзд)
Физические характеристики
Средний диаметр	1,392⋅109 м (109 диаметров Земли)
Экваториальный радиус	6,9551⋅108 м
Длина окружности экватора	4,37001⋅109 м
Полярное сжатие	9⋅10−6
Площадь поверхности	6,07877⋅1018 м² (11 918 площадей Земли)
Объём	1,40927⋅1027 м³ (1 301 019 объёмов Земли)
Масса	1,9885⋅1030 кг (332 940 масс Земли)
Средняя плотность	1,409 г/см³
Ускорение свободного падения на экваторе	274,0 м/с² (27,96 g)
Вторая космическая скорость (для поверхности)	617,7 км/с (55,2 земных)
Эффективная температура поверхности	5780 К
Температура короны	~1 500 000 К
Температура ядра	~15 700 000 К
Светимость	3,828⋅1026 Вт (~3,75⋅1028 Лм)[1]
Энергетическая яркость	2,009⋅107 Вт/(м²·ср)
Характеристики вращения
Наклон оси	7,25° (относительно плоскости эклиптики) 67,23° (относительно плоскости Галактики)
Прямое восхождение северного полюса	286,13° (19 ч 4 мин 30 с)
Склонение северного полюса	+63,87°
Сидерический период вращения внешних видимых слоёв (на широте 16°)	25,38 дней (25 дней 9 ч 7 мин 13 с)
(на экваторе)	25,05 дней
(у полюсов)	34,3 дней
Скорость вращения внешних видимых слоёв (на экваторе)	7284 км/ч
Состав фотосферы
Водород	73,46 %
Гелий	24,85 %
Кислород	0,77 %
Углерод	0,29 %
Железо	0,16 %
Неон	0,12 %
Азот	0,09 %
Кремний	0,07 %
Магний	0,05 %
Сера	0,04 %