Słońce

Zobacz slidy

Treść prezentacji

Slide 1

SŁOŃCE ANNA CHROBOT IIILO

Slide 2

WSZYSCY WIDZIELI FOTOGRAFIE ZIEMI zawieszonej w przestrzeni, a zatem łatwo sobie wyobrazić naszą planetę jako świat otoczony pustką. Trudniej natomiast uświadomić sobie, jak pusta jest przestrzeń kosmiczna, nawet w niewielkim otoczeniu Układu Słonecznego. Załóżmy że lecimy Boeingiem 747 z prędkością 900kmh, a odrzutowiec jest w stanie latać nie tylko w atmosferze, ale też w przestrzeni kosmicznej.Lot na Księżyc, najbliższe ciało niebieskie, trwałby dwa tygodnie. Po siedemnastu latach można by dolecieć na Słońce, natomiast podróż do Plutona wymagałby siedmiu wieków. Ten samolot może nas zawieźć do dowolnego punktu na Ziemi w ciągu kilku godzin; przykład pomaga nam zrozumieć, jak wielkiego kroku wymaga przejście od najmniejszej laleczki (ZIEMI), do drugiej pod względem wielkości (UKŁADU SŁONECZNEGO).

Slide 3

Spójrzmy na Układ Słoneczny inaczej. Przypuśćmy, że jednakowym stopniu zmniejszmy cały Układ, tak aby Ziemia była wielkości grejpfruta. Wtedy Księżyc byłby włoskim orzechem, leżącym w odległości czterech metrów, a Słońce kulą wielkości czteropiętrowego budynku, odległą o ponad półtora kilometra. Pluton byłby żołądkiem oddalonym o 60 kilometrów. Nic dziwnego, że ludzkość potrzebowała tysięcy lat, by zrozumieć ogon Układu Słonecznego. Jednak nawet te odległości wydają się niczym w porównaniu z odległością, która dzieli Układ Słoneczny od innych gwiazd w galaktyce, czyli w kolejnej laleczce. Nasz model Układu Słonecznego zmieściłby się w dużym mieście, natomiast gdybyśmy chcieli dodać do niego najbliższą gwiazdę, Proxima Centrauri, musielibyśmy umieścić jej model w odległości 400 tysięcy kilometrów! (w rzeczywistości gwiazda ta znajduje się 40 bilionów kilometrów od Ziemi takiej odległości nie można sobie wyobrazić).

Slide 4

NARODZINY UKŁADU SŁONECZNEGO PIĘĆ MILIONÓW LAT TEMU NIE ISTNIAŁO ANI SŁOŃCE, ani Ziemia. W tym obszarze galaktyki, który teraz nazywamy domem, kłębiła się wielka rzadka chmura pyłu i gazu. Składa się ona przede wszystkim z wodoru i helu, które nadal są głównymi składnikami wszechświata, ale zawiera też nieco pyłu drobiny ciężkiej materii, wyrzucone z umierających gwiazd. Chmura nie była jednorodna. Gęstość materii pewnej części chmury była nieco większa od średniej. Przyciąganie grawitacyjne danego obiektu zależy od jego masy, a zatem obszar o większej gęstości przyciągnął materię mocniej niż inne obszary. Wobec tego materia spływała do niego, jeszcze bardziej zwiększając zawartą w nim masę, a tym samym powodując wzmocnienie przyciągania grawitacyjnego. Ten lawinowy proces narastania gęstości spowodował, że cała chmura zaczęła się zapadać. Po pierwsze, ilość materii w centrum bardzo wzrosła i powstała olbrzymia kula o dużej gęstości. W miarę wzrostu gęstości, rosła też temperatura kuli.

Slide 5

Po drugie, gdy kurczyła się chmura i narastała jej gęstość, rosła prędkość jej wirowania, a spływająca materia utworzyła płaski dysk prostopadły do osi obrotu. Chmura przybrała kształt naleśnika z łyżką masła pośrodku. Obie części były zbudowane z takiej samej materii, ale na obrzeżach dysku jej gęstość była znacznie mniejsza niż w centrum. W dysku znalazł się 1 materii chmury, reszta skupiła się w części centralnej. Część centralna zmieniła się w gwiazdę Słońce natomiast z dysku powstały planety, księżyce planetoidy i komety.

Slide 6

NIEZWYKLE EFEKTOWNA ERUPCJA SŁONECZNA Bryzgi chromosferyczne wyrzucane z powierzchni Słońca. Pod wpływem wysokiej temperatury następuje emisja promieniowania rentgenowskiego i nadfioletowego oraz wyrzucane są strumienie materii. Takie fajerwerki często towarzyszą znacznie większym erupcjom, znanym jako wyrzut materii z korony; w czasie takich zdarzeń miliardy ton gorącej plazmy zostają wyrzucone z prędkością milionów kilometrów na godzinę.

Slide 7

SŁOŃCE W miarę zapalania się części centralnej i gromadzenia w niej coraz większej ilości materii, wzrasta jej temperatura i gaz zaczął promieniować. Pod wpływem grawitacji kula zapadała się coraz bardziej, co powodowało kompresję i rozgrzanie spadającej materii. Temperatura wzrosła tak bardzo, że elektrony oderwały się od atomów; materia, z której miało powstać Słońce, przybrała postać gorącej mieszaniny ujemnie naładowanych elektronów i dodatnio naładowanych jąder atomowych.

Slide 8

GWIAZDA Słońce jest obiektem wyjątkowym, ale w istocie jest to typowa gwiazda, podoba do innych pod względem wielkości, masy, składu chemicznego i jasności.

Slide 9

Fizycy nazywają materię w takim stanie plazmą. Obecnie większość materii w Słońcu i gwiazdach to właśnie plazma. Postępujący wzrost temperatury wewnątrz wirującej kuli gazowej powodował, że cząstki materii poruszały się coraz prędzej. Głównym składnikiem rodzącego się Słońca był wodór, którego atom jest zbudowany z jednego protonu i związanego z nim elektronu. W wysokiej temperaturze elektrony oddzielają się od protonów, które bezładnie poruszają się z dużą prędkością i zderzają się ze sobą; w niskiej między protonami nie dochodzi do bezpośrednich zderzeń, ponieważ mają ładunek dodatni, a ładunki jednoimienne odpychają się wzajemnie. Gdy temperatura wewnątrz Słońca zbliżyła się do obecnej temperatury 15 milionów stopni Celsjusza, prędkość protonów wzrosła tak bardzo, że mogły one pokonać barierę elektrostatyczną, a zaczęły oddziaływać siłami jądrowymi. Tak rozpoczęły się reakcje syntezy jądrowej. Ten moment można uznać za narodziny gwiazdy.

Slide 10

CAŁKOWITE ZAĆMIENIE Zaćmienie Słońca 11 VII 1991 roku Księżyc zasłania słoneczną tarczę, dzięki czemu widać koronę, czyli atmosferę zewnętrzną Słońca. Ogromna energia, emitowana przez Słońce, pochodzi z reakcji termojądrowych w jego wnętrzu.

Slide 11

Efektem reakcji syntezy jest przekształcenie czterech protonów w jądro helu, złożone z dwóch protonów i dwóch neutronów, czemu towarzyszy powstanie innych cząstek i uwolnienie znacznej energii. To powoduje rozgrzanie wnętrza do jeszcze wyższej temperatury i pojawienie się ciśnienia, równoważącego grawitację. Tylko wewnątrz gwiazdy panuje ogromna temperatura i ciśnienie, konieczne do podtrzymania reakcji termojądrowych. Materia w warstwach powierzchniowych jest za zimna, aby mogły tam zachodzić takie reakcje. Po okresie rozbłysków Słońce stało się gwiazdą, która zużywa wodór; w reakcjach jądrowych powstaje hel i uwalnia się dostatecznie duża energia, by ciśnienie mogło zrównoważyć reakcję. Dzięki tym reakcjom Słońce emituje światło i ciepło.

Slide 12

FONTANNY ENERGII Na powierzchni Słońca występują rozbłyski, które uwalniają ogromną energię i strumień plazmy w ciągu kilku sekund.

Slide 13

PLAMY NA SŁOŃCU

Slide 14

KILKA FAKTÓW O SŁOŃCU: Średnia Słońca wynosi ponad milion czterysta tysięcy kilometrów. Boeing 747 lecący z prędkością 900kmh, potrzebowałyby ponad sześciu miesięcy, by oblecieć Słońce wzdłuż równika. Temperatura powierzchni Słońca wynosi około 5500 stopni Celsjusza, czyli jest znacznie wyższa niż temperatura topnienia tungstenu i wrzenia węgla. Gęstość materii wewnątrz Słońca jest większa niż jakiegokolwiek materiału na Ziemi, ale średnia nie przewyższa gęstości wody nawet o 50. Kwant energii w postaci promieniowania, wyprodukowany w reakcjach syntezy wewnątrz gwiazdy, potrzebuje od dziesięciu tysięcy do miliona lat na dotarcie do powierzchni. Dzieje się tak dlatego, że kwanty gamma początkowo nieustannie zderzają się z cząstkami wewnątrz Słońca. Po pokonaniu około 70 drogi kwant dociera do obszaru, w który ciśnienie jest już tak niskie, że słoneczna materia może wrzeć. Ogromne ilości rozgrzanego gazu unoszą się ku powierzchni, emitują energię, stygną i opadają, po czym cykl ten się powtarza. Gdy kwant promieniowania dotrze do powierzchni Słońca, na pokonanie odległości między Słońcem a Ziemią potrzebuje tylko ośmiu minut.

Slide 15

KORONA I WIATR Światło słoneczne pochodzi z warstwy powierzchniowej fotosfery, czyli widocznej, żółtej tarczy Słońca. Temperatura fotosfery wynosi 5500stponi Celsjusza. Ponad tą kulą leżą warstwy atmosfery słonecznej o mniejszej gęstości i wyższej temperaturze; ich promieniowanie ginie w blasku fotosfery, ale można je można je dostrzec podczas zaćmienia. Na przykład chromosfera to warstwa grubości około tysiąca kilometrów o jaskrawoczerwonej barwie, spowodowanej obecnością gazowego wodoru, która staje się widoczna wtedy, gdy Księżyc zablokuje promieniowanie fotosfery. Korona, włóknista, perłowo biała poświata o temperaturze miliona stopni, którą można dostrzec podczas całkowitego zaćmienia, rozciąga się na wiele milionów kilometrów ponad fotosferą i płynnie przekształca się w strumień cząstek, który ulatuje ze Słońca, mija planet i ginie w przestrzeni międzygwiazdowej. To tzw. wiatr słoneczny; przepływ cząstek z ładunkiem powoduje ściśnięcie linii pola ,magnetycznego Ziemi po stronie pod prąd, a rozciągnięcie ich po stronie z prądem i jest przyczyną burz magnetycznych, wywołujących zorze i zaburzenia łączności radiowej. Istnienie wiatru słonecznego wskazuje na inną ważną cechę Słońca obecność pola magnetycznego. Wygląd powierzchni Słońca od wzajemnego oddziaływania plazmy z polem magnetycznym. Zasadnicze znaczenie ma to, że linie sił pola ulegają zamrożeniu w plazmie. Plazma w ruchu ciągnie za sobą pole magnetyczne i na odwrót, zmiany konfiguracji pola wymagają ruchu plazmy. W istocie wiatr słoneczny to plazma o bardzo małej gęstości, która oddziałuje z ziemski polem magnetycznym

Slide 16

KOMETA - KAMIKAZE Kometa SOHO 6 zmierza ku swej zgubie. Gdy znajdzie się w koronie Słońca, wysoka temperatura spowoduje jej zniszczenie. Zarówno kometa, jak i korona są widoczne tylko dzięki zasłonięciu tarczy Słońca.

Slide 17

POWIERZCHNIA SŁOŃCA Oglądana z małej odległości powierzchnia Słońca wygląda jak sztormowy ocean. Tu i ówdzie wznoszą się protuberancje, gigantyczne kolumny i łuki materii. Protuberancje są związane z zaburzeniami pola magnetycznego Słońca, spowodowanymi turbulentnymi ruchami mas gazu w warstwie powierzchniowej oraz tym, że różne obszary Słońca wirują z niejednakową prędkością kątową. Plamy na Słońcu są w rzeczywistości jasne, gdyż ich temperatura wynosi ponad 3500 stopni Celsjusza, jednak wydają się ciemne, bo obserwujemy je na jaśniejszym tle słonecznej tarczy. Już starożytni astronomowie wiedzieli o istnieniu plam, ale sądzili, że są to cienie chmur w atmosferze Słońca. W 1610 roku Galileusz zaobserwował ruch plam w poprzek tarczy i stwierdził, że są to plamy na powierzchni obracającego się Słońca. W 1843 roku niemiecki astronom amator Heinrich Schwabe zwrócił uwagę, że plamy cykliczne pojawiają się i znikają. Dziś wiadomo, że cykl zmian trwa około 11 lat i jest związany z deformacjami pola magnetycznego Słońca.

Slide 18

SONDA ULYSSES I SOHO Do obserwacji Słońca służą dziś naziemne teleskopy, satelity i sondy kosmiczne.w 1990roku wyniesiono w przestrzeń kosmiczną sondę Ulysses; pierwszą, która opuściła płaszczyzną Układu Słonecznego i okrążyła Słońce, przelatując ponad biegunami w latach 1994 1995, w okresie minimum cyklu słonecznego. Gdy przeleci ponownie w latach 2000 2001, cykl będzie w fazie maksimum. W 1995 roku, gdy Ulysses kończył pierwszy przelot nad biegunami, astronomowie otrzymali nowy instrument do badania : Solar and Heiospheric Observatory, czyli SOHO (Obserwatorium Słoneczne i Heliosferyczne). W odróżnieniu od Ulyssesa, SOHO znajduje się blisko Ziemi, w odległości półtora miliona kilometrów. Sonda została skierowana do punktu L1 tzw. pierwszego punktu Lagrangea, w którym siły grawitacyjne Słońca i Ziemi równoważą się. Sonda SOHO krąży wokół tego punktu, pozostając w stałej odległości od Ziemi, a instrumenty na jej pokładzie monitorują zachowanie Słońca. SOHO zarejestrowała niewielkie fale sejsmiczne na powierzchni Słońca. Naziemne obserwatoria należą do Global Oscollation Network Group )GOHG) mirzą oscylacje Słońca, co pozwala badać jego wnętrze. Tak jak poznajemy wnętrze Ziemi, śledząc fale sejsmiczne wywołane trzęsieniami ziemi, tak samo heliosejsmografowie badają wnętrze Słońca, obserwują c jego drgania.

Slide 19

OBRAZ SŁOŃCA Obraz Słońca przesłany przez SOHO (Solar and Heliosperic Observatory). SOHO znajduje się w odległości półtora miliona kilometrów od Ziemi. Sonda obserwuje Słońce, krążąc po orbicie wokół punktu L1 miejsca, w którym siły przyciągania Słońca i Ziemi dokładnie się równoważą.