Sunspot Image Gallery Solen värmer vår planet, ger oss ljus och är avgörande för allt liv på jorden. Se fler solfläckbilder. Foto med tillstånd av NASA När är sista gången du tittade uppåt och förundrades över det mystiska, livgivande kraft som är solen?
Om du tror att hela stirrande-i-solen-gör att du blir blind (vilket faktiskt är sant), du gör förmodligen inte mycket sol. Men det är ett verkligt underverk:Solen värmer vår planet varje dag, ger det ljus som vi ser och är nödvändigt för livet på jorden. Det kan också orsaka celldöd och göra oss blinda. Den kan rymma 1,3 miljoner jordklot i dess sfär [källa:SpaceDaily]. Den producerar diktvärdiga solnedgångar och lika mycket energi som 1 biljon megatonbomber varannan [källa:Boston Globe].
Allt av det här, och vår sol är bara en vanlig genomsnittlig stjärna, enligt universella standarder. Det är egentligen bara närheten som gör den så speciell för jorden. Vi skulle inte vara här om solen inte var så nära.
Så, hur nära är solen? Och hur mycket utrymme tar det att rymma 1,3 miljoner jordarter? Och medan vi håller på:
I den här artikeln, vi kommer att undersöka den närmaste stjärnans fascinerande värld. Vi kommer att titta på solens delar, ta reda på hur det gör ljus och värme, och utforska dess främsta funktioner.
Solen har "brunnit" i mer än 4,5 miljarder år. Det är en massiv samling av gas, mestadels väte och helium. Eftersom det är så massivt, den har enorm tyngdkraft, tillräckligt med gravitationskraft för att hålla allt det vätgas och helium tillsammans (och för att hålla alla planeterna i sina banor runt solen).
Vi säger att solen brinner, men det brinner inte som vedeldning. Istället, solen är en gigantisk kärnreaktor.
Innehåll
Figur 1. Grundläggande översikt över solens delar. Blosset, solfläckar och framträdande klipps alla från verkliga SOHO -bilder. Foto med tillstånd av SOHO -konsortiet. Solen är en stjärna, precis som de andra stjärnorna vi ser på natten. Skillnaden är avstånd-de andra stjärnorna vi ser är ljusår borta, medan vår sol bara är cirka 8 ljusminuter bort - många tusentals gånger närmare.
Officiellt, solen klassas som en stjärna av G2 -typ, baserat på dess temperatur och våglängderna eller spektrum ljus som det avger. Det finns massor av G2:or där ute, och jordens sol är bara en av miljarder stjärnor som kretsar mitt i vår galax, består av samma ämne och komponenter.
Solen består av gas. Den har ingen fast yta. Dock, den har fortfarande en definierad struktur. De tre stora strukturella områdena av solen visas i den övre halvan av Figur 1 . De inkluderar:
Ovanför solytan är dess atmosfär, som består av tre delar, visas i den nedre halvan av Figur 1 :
Alla solens huvuddrag kan förklaras av de kärnreaktioner som producerar dess energi, av de magnetiska fälten som härrör från gasens rörelser och dess enorma tyngdkraft.
Det börjar i kärnan.
En kraftfull solstrålning utbröt från Sunspot 486 den 28 oktober, 2003. Bländningen skickade röntgenstrålar som färdades med ljusets hastighet mot jorden, orsakar en radiostorm i jonosfären. NASA/WireImage/Getty Images Kärnan börjar från mitten och sträcker sig utåt för att omfatta 25 procent av solens radie. Dess temperatur är högre än 15 miljoner grader Kelvin [källa:Montana]. I kärnan, tyngdkraften drar hela massan inåt och skapar ett intensivt tryck. Trycket är tillräckligt högt för att tvinga väteatomer att samlas i kärnfusionsreaktioner - något vi försöker efterlikna här på jorden. Två väteatomer kombineras för att skapa helium-4 och energi i flera steg:
Dessa reaktioner står för 85 procent av solens energi. Resterande 15 procent kommer från följande reaktioner:
Helium-4-atomerna är mindre massiva än de två väteatomerna som startade processen, så massskillnaden omvandlas till energi enligt beskrivning av Einsteins relativitetsteori (E =mc²). Energin avges i olika former av ljus:ultraviolett ljus, Röntgen, synligt ljus, infraröd, mikrovågor och radiovågor.
Solen avger också energipartiklar (neutrinoer, protoner) som utgör solvind . Denna energi slår jorden, där det värmer planeten, driver vårt väder och ger energi för livet. Vi skadas inte av det mesta av strålningen eller solvinden eftersom jordens atmosfär skyddar oss.
Efter att ha täckt kärnan, det är dags att sträcka sig utåt i solens struktur. Nästa upp är de strålande och konvektiva zonerna.
De strålningszon sträcker sig utåt från kärnan, står för 45 procent av solens radie. I denna zon, energin från kärnan förs utåt av fotoner, eller ljusenheter. När en foton skapas, den färdas cirka 1 mikron (1 miljonedel av en meter) innan den absorberas av en gasmolekyl. Vid absorption, gasmolekylen värms upp och avger en annan foton med samma våglängd. Den återutsända fotonen färdas ytterligare en mikron innan den absorberas av en annan gasmolekyl och cykeln upprepar sig; varje interaktion mellan foton och gasmolekyl tar tid. Cirka 10 25 absorption och återutsläpp sker i denna zon innan en foton når ytan, så det finns en betydande tidsfördröjning mellan en foton som är gjord i kärnan och en som når ytan.
De konvektionszon , vilket är de sista 30 procenten av solens radie, domineras av konvektionsströmmar som leder energin utåt till ytan. Dessa konvektionsströmmar är stigande rörelser av het gas bredvid fallande rörelser av kall gas, och det ser ut som glitter i en gryta med vatten. Konvektionsströmmarna bär fotoner utåt till ytan snabbare än den strålningsöverföring som sker i kärnan och strålningszonen. Med så många interaktioner som uppstår mellan fotoner och gasmolekyler i strålnings- och konvektionszonerna, det tar en foton ungefär 100, 000 till 200, 000 år att nå ytan.
Solfakta
Vi har äntligen tagit oss till ytan. Låt oss spåra genom atmosfären nästa. Precis som jorden, solen har en atmosfär. Dock, solens består av fotosfär, kromosfären och den korona .
De fotosfär är den lägsta delen av solens atmosfär och är den region som vi kan se. "Solens yta" avser vanligtvis fotosfären, åtminstone i lekmässiga termer. Den är 300–400 kilometer bred (180–240 mil) och har en medeltemperatur på 5, 800 grader Kelvin. Det verkar granulerat eller bubbligt, ungefär som ytan på en gryta med vatten. Stötarna är de övre ytorna på konvektionsströmcellerna under; varje granulering kan vara 600 miles (1, 000 kilometer) bred. När vi passerar genom fotosfären, temperaturen sjunker och gaserna, för de är svalare, avger inte så mycket ljusenergi. Detta gör dem mindre ogenomskinliga för det mänskliga ögat. Därför, den yttre kanten av fotosfären ser mörk ut, en effekt som kallas mörkare ben som står för den tydliga skarpa kanten av solens yta.
De kromosfär sträcker sig över fotosfären till cirka 1, 200 miles (2, 000 kilometer). Temperaturen stiger över kromosfären från 4, 500 grader Kelvin till cirka 10, 000 grader Kelvin. Kromosfären anses värmas upp av konvektion i den underliggande fotosfären. När gaser svallar i fotosfären, de producerar chockvågor som värmer den omgivande gasen och skickar den genomborrande genom kromosfären i miljontals små spetsar av het gas som kallas spicules . Varje spicule stiger till cirka 3, 000 miles (5, 000 kilometer) över fotosfären och varar bara några minuter. Spikuler kan också följa längs solens magnetfältlinjer, som görs av gasernas rörelser inuti solen.
De korona är det sista lagret av solen och sträcker sig flera miljoner mil eller kilometer utåt från de andra sfärerna. Det syns bäst under en solförmörkelse och i röntgenbilder av solen. Koronans temperatur är i genomsnitt 2 miljoner grader Kelvin. Även om ingen är säker på varför koronan är så varm, det tros vara orsakat av solens magnetism. Corona har ljusa områden (heta) och mörka områden som kallas koronala hål . Koronala hål är relativt svala och anses vara områden där partiklar av solvinden flyr.
Genom teleskopbilder kan vi se flera intressanta funktioner på solen som kan ha effekter här på jorden. Låt oss ta en titt på tre av dem:solfläckar, solpromenader och solfacklor.
Efter många veckor av en tom sol utan solfläckar, en liten ny solfläck dök upp den 23 september, 2008, markerar en ny solcykel. Foto med tillstånd av NASA Självklart, sfärerna pryds med intressanta funktioner och aktivitet. Vi tar en titt på dem här.
Mörk, kalla områden kallas solfläckar visas i fotosfären. Solfläckar visas alltid i par och är intensiva magnetfält (cirka 5, 000 gånger större än jordens magnetfält) som bryter igenom ytan. Fältlinjer lämnar genom en solfläck och går in igen genom den andra. Magnetfältet orsakas av rörelser av gaser i solens inre.
Solfläckaktivitet uppstår som en del av en 11-årig cykel som kallas solcykeln där det finns perioder med maximal och minimal aktivitet.
Det är inte känt vad som orsakar denna 11-åriga cykel, men två hypoteser har föreslagits:
Ibland, gasmoln från kromosfären kommer att stiga och orientera sig längs de magnetiska linjerna från solfläckar. Dessa gasbågar kallas sol- framträdanden .
Prominences kan pågå i två till tre månader och kan förlängas till 30, 000 miles (50, 000 kilometer) eller mer över solens yta. När man nått denna höjd, de kan bryta ut i några minuter till timmar och skicka stora mängder material som springer genom korona och utåt i rymden med 600 miles per sekund (1, 000 kilometer per sekund); dessa utbrott kallas koronala massutstötningar .
Ibland i komplexa solfläckgrupper, abrupt, våldsamma explosioner från solen inträffar. Dessa kallas solstormar .
Soluppblåsningar antas orsakas av plötsliga magnetfältförändringar i områden där solens magnetfält är koncentrerat. De åtföljs av utsläpp av gas, elektroner, synligt ljus, ultraviolett ljus och röntgenstrålar. När denna strålning och dessa partiklar når jordens magnetfält, de interagerar med det vid polerna för att producera auroror (borealis och australis). Solstrålar kan också störa kommunikationen, satelliter, navigationssystem och till och med elnät. Strålningen och partiklarna joniserar atmosfären och förhindrar rörelse av radiovågor mellan satelliter och marken eller mellan marken och marken. De joniserade partiklarna i atmosfären kan orsaka elektriska strömmar i kraftledningar och orsaka kraftöverskott. Dessa överspänningar kan överbelasta ett elnät och orsaka strömavbrott. Du kan lära dig mer om solstrålar genom att läsa Kan en extremt kraftfull soluppblåsning förstöra all elektronik på jorden?
All denna aktivitet kräver energi, som är begränsad. Så småningom, solen tar slut på bränsle.
När vår sol blir en röd jätte, dess radie kommer att vara ungefär 100 gånger vad den är nu. Planetära nebulosor är resterna av sollika stjärnor som har nått slutet av deras röda jättestadium. Foto med tillstånd av NASA Sun-Earth Day 2010 Solen har sken i cirka 4,5 miljarder år [källa:Berkeley]. Solens storlek är en balans mellan det yttre trycket som görs genom frigöring av energi från kärnfusion och tyngdkraften inåt. Under sina 4,5 miljarder år av liv, solens radie har blivit cirka 6 procent större [källa:Berkeley]. Den har tillräckligt med vätebränsle för att "brinna" i cirka 10 miljarder år, vilket betyder att det har lite mer än 5 miljarder år kvar, och under denna tid kommer den att fortsätta att expandera i samma takt [källa:Berkeley].
När kärnan tar slut på vätebränsle, det kommer att dra ihop sig under tyngdkraften; dock, en del vätesmältning kommer att inträffa i de övre skikten. Som kärnkontrakt, det värms upp och detta värmer de övre lagren och får dem att expandera. När de yttre skikten expanderar, solens radie kommer att öka och det blir ett röd jätte , en äldre stjärna.
Radien för den röda jättesolen kommer att vara 100 gånger vad den är nu, ligger strax bortom jordens bana, så jorden kommer att kasta sig in i kärnan i den röda jättesolen och förångas [källa:NASA]. Någon gång efter detta, kärnan blir tillräckligt varm för att få helium att smälta ihop till kol.
När heliumbränslet har tagit slut, kärnan kommer att expandera och svalna. De övre lagren kommer att expandera och mata ut material.
Till sist, kärnan svalnar till a vit dvärg.
Så småningom, det kommer att svalna till en nästan osynlig svart dvärg . Hela denna process kommer att ta några miljarder år.
Så under de kommande flera miljarder åren, mänskligheten är säker - när det gäller solens existens, åtminstone. Andra brister är någon gissning.
För mer information om solen och relaterade ämnen, titta på länkarna på nästa sida.
