Słońce

Technologia

29.12.2023 15:19

Nasza gwiazda: Słońce – co naprawdę o niej wiemy?

Kosmos Nauka
4
0
0
4
0

Słońce to unikatowy obiekt w całym Układzie Słonecznym. Ta ogromna, rozgrzana kula plazmy, która składa się z wodoru i helu, oddziałuje na wszystko w swoim otoczeniu. Jaki jednak los czeka naszą gwiazdę? Oto najważniejsze informacje o Słońcu.

Czy zastanawialiście się kiedyś, jaki los pisany jest Słońcu? Choć z perspektywy człowieka ten moment nie nadejdzie prędko, nasza gwiazda kiedyś umrze. W jaki dokładnie sposób? Wyjaśniamy to w artykule, ale wpierw poruszmy inne, istotne kwestie związane z życiodajnym ciałem niebieskim.

Słońce – podstawowe informacje

W ciepły dzień, gdy niebo jest całkowicie bezchmurne, nie sposób jest przeoczyć obecność Słońca na firmamencie. Stojąc na Ziemi wydawać się może, że Słońce jest zawsze takie samo – wiecznie dostarcza życiodajnej energii w takich samych proporcjach. Słońce to jednak obiekt dynamiczny, który podlega cyklicznym zmianom. Choć może być to zaskoczeniem, Słońce jest również gwiazdą zmienną, co wiąże się z 11-letnim cyklem zmian jego aktywności.

To wszystko sprawia, że na łonie astronomii wykształciła się osobna nauka, która skupia się na naturze jedynej gwiazdy Układu Słonecznego. Mowa tu o heliofizyce, która dostarcza odpowiedzi na temat masy, wieku, rozmiarów gwiazdy, ale również wielu innych zagadnień, które są z nią związane – jak choćby oddziaływanie na inne ciała niebieskie.

Słońce
Słońce stanowi jeden z kluczowych elementów Układu Słonecznego

Słońce jest najbliższą gwiazdą w stosunku do naszej planety i jedynym obiektem tego rodzaju w Układzie Słonecznym. Jest również największym ciałem niebieskim całego układu, stanowiąc 99,86% masy całego Układu Słonecznego. Jowisz, który jest drugim największym i najcięższym obiektem, waży mniej niż 0,1 masy Słońca.

Gwiazda jest również ogromna pod względem swoich wymiarów – jej średnica jest dziesięć razy większa, niż średnica Jowisza. Przekłada się to na 1392700 km, choć co warto zaznaczyć, Słońce w skali kosmosu jest gwiazdą przeciętnych rozmiarów.

Sprawdź też: Dlaczego Słońce świeci? Jakie mechanizmy stoją za blaskiem gwiazdy?

Bez względu na to, Słońce dominuje grawitacyjnie nad każdym ciałem niebieskim w swoim sąsiedztwie. I przez sąsiedztwo należy tu rozumieć obszar sięgający aż do hipotetycznego Obłoku Oorta. Każde ciało niebieskie, począwszy od ogromnego Jowisza, po najmniejszą asteroidę jest związane grawitacyjnie z gwiazdą. Bez Słońca, cała „zawartość” naszego układu uciekłaby w przestrzeń kosmiczną, swobodnie przez nią dryfując.

Słońce to również najgorętsze miejsce całego układu. Jądro słoneczne osiąga temperaturę 15 milionów °C. Powierzchnia (fotosfera) jest już zdecydowanie chłodniejsza, ponieważ jej rozgrzana do 5500°C, co stanowi ogromny kontrast w stosunku nie tylko do jądra. Mowa tu o koronie słonecznej, która rozgrzewa się bardziej, im dalej rozciąga się od fotosfery. Osiąga ona do 2 milionów °C – natura tego mechanizmu nadal pozostaje nieznana dla naukowców.

Słońce i planety
Planety, planety karłowate i Księżyc na tle Słońca

Słońce w liczbach

  • Średnica: 1392700 km;
  • promień: 695700 km;
  • masa: 1,989 x 1030 kg,
  • wiek: 4,6 miliarda lat,
  • typ gwiazdy: żółty karzeł,
  • czas pełnego obrotu wokół własnej osi: 25 dni (równik), 31 dni (bieguny) [mowa o dniach ziemskich],
  • prędkość orbitalna Słońca podczas obiegu centrum Drogi Mlecznej: 720 tysięcy km/h (200 km/s),
  • temperatura: od 5500 do 15 milionów stopni Celsjusza.
-75%
Kody rabatowe Morele Najlepsze promocje w jednym miejscu

Z czego zbudowane jest Słońce?

Słońce będąc gwiazdą, nie wyróżnia się na tle rodzaju pierwiastków, jakie je tworzą. Chodzi o to, że rodzaj pierwiastków, które je tworzą, są również obecne na Ziemi – to, co jednak różni oba ciała niebieskie to proporcje. Dwa podstawowe: wodór i hel stanowią kolejno 91 i 8 procent masy naszej gwiazdy. W przypadku naszej planety wodór nie jest nawet w pierwszej dziesiątce najczęściej spotykanych pierwiastków, a hel jest ekstremalnie rzadki.

Pozostały około 1% wchodzący w skład masy gwiazdy to 65 innych pierwiastków. Wśród nich najliczniejsze to tlen, węgiel, azot, żelazo, siarka, neon i magnez. Pierwiastki te stanowią jednak ułamek masy gwiazdy i ich proporcje są niezwykle małe w stosunku do wodoru lub helu.

Ziemia i Słońce
Bez Słońca życie na naszej planecie nie mogłoby wyewoluować

Ile waży Słońce w kilogramach?

Wspominaliśmy już, że masa naszej gwiazdy wynosi 1,989 x 1030, co stanowi 99,86% masy całego układu. Ten rodzaj zapisu może jednak sprawiać pewne trudności każdemu, kto nie ma na co dzień wiele do czynienia z notacją naukową. Jest ona pomocna w przypadku zapisu ogromnych liczb, a do takich z pewnością należy ciężar gwiazdy. Podejmijmy się jednak próbie konwersji jednostek i zapiszmy masę gwiazdy w kilogramach.

W celu zapewnienia przejrzystości posłużymy się przecinkami – sama liczba będzie absurdalnie długa! Pozbywając się notacji naukowej, masa Słońca wynosić będzie 1,989,000,000,000,000,000,000,000,000,000 kg! W związku z tym, że w kosmosie nie brakuje znacznie cięższych obiektów niż nasza gwiazda, notacja naukowa jest ogromnym ułatwieniem podczas zapisu tak oszałamiających wartości.

Sprawdź też: Ile waży Słońce, nasza gwiazda?

Czy Słońce się obraca?

Pomimo faktu, że gwiazda stanowi centrum całego układu i nie posiada stałej powierzchni (jak np. planety skaliste), podlega ona również obrotowi. Mowa tu ruchu obrotowym wokół własnej osi, któremu również podlega Ziemia i pozostałe planety. Gdyby nasza gwiazda posiadała kontynenty, ruch obrotowy byłby prostszy do obserwacji. Plazma na jej powierzchni podlega nieustannemu wirowaniu, przemieszczając się po całej powierzchni gwiazdy.

Średnio potrzeba 27 ziemskich dni, aby Słońce dokonało pełnego obrotu wokół osi. To średnia wartość, ponieważ nie jest ona tożsama dla każdego rejonu gwiazdy. Różne regiony Słońca cechuje inna szybkość obrotu – dla równika i jego okolic obrót zajmie 25 dni. Dla odmiany, w obszarze obu biegunów potrzeba będzie 31 dni ziemskich do pełnego obrotu.

rotacja Słońca
Liczba ziemskich dni, jaka jest potrzebna do jednego pełnego obrotu dookoła własnej osi w poszczególnych rejonach gwiazdy | Źródło: nasa.gov

Czym są plamy słoneczne?

Niekiedy na fotosferze Słońca (powierzchni gwiazdy) pojawiają się czarne obszary. Naukowcy określają je mianem plam słonecznych – są to tymczasowe obszary powierzchni, które kolorystycznie odcinają się od otaczającej je rozgrzanej plazmy. Czym one są?

Kontrast z otoczeniem nadaje im czarnej barwy, ale jest to mylące. Faktem jest jednak to, że są to obszary chłodniejsze – czarny obszar, który nazywany jest cieniem, schładza się do około 3480 stopni Celsjusza. Plamy słoneczne mogą rozciągać się na obszarze nawet 50 tysięcy kilometrów, a ich występowanie jest powiązane z polem magnetycznym gwiazdy. Astronomowie uważają, że wpływ magnetyzmu wywołuje ograniczenie promieniowania pochodzącego z jądra, co prowadzi do ochłodzenia danej powierzchni. W ten właśnie sposób formują się plamy słoneczne.

plamy słoneczne
Plamy słoneczne – czarny rejon (zwany cieniem) to najchłodniejsze miejsca na naszej gwieździe. Każdy cień jest otoczony odróżniającym się rejonem, który określany jest jako półcień

Jakim rodzajem gwiazdy jest Słońce?

W krótkich słowach: przeciętnym. Oczywiście w skali kosmicznej, jeżeli porównamy je na tle pozostałych obiektów tego rodzaju. Pomijając fakt znaczenia Słońca dla życia na Ziemi, jest to gwiazda średnich rozmiarów, o średniej masie i średnim wieku. W swoim obecnym stanie jest to żółty karzeł. Oznacza to, że Słońce jest obecnie w kwiecie wieku – żółte karły świecą około 10 miliardów lat. Słońce mając mniej niż 5 miliardów lat, jest w połowie swojego istnienia.

Warto dodać: stabilnego istnienia. Słońce będąc żółtym karłem, reprezentuje tzw. gwiazdy ciągu głównego. Oznacza to wszystkie obiekty, które zachowują równowagę hydrostatyczną. Tak ogromne obiekty jak gwiazdy mają również ogromną grawitację. To właśnie ta siła napiera ciągle w kierunku wnętrza, usiłując zmiażdżyć gwiazdę. To, co równoważy grawitację to reakcje termojądrowe, która naciskają w przeciwnym kierunku – na zewnątrz.

Ta jakże krucha stabilność pozwala utrzymać gwiazdę „przy życiu”. Z racji, że grawitacja nie może się „wyczerpać”, gwiazda nie może przeciwdziałać jej wiecznie. Wraz z wyczerpaniem się paliwa niezbędnego do podtrzymywania reakcji termojądrowych, rozpoczyna się proces śmierci gwiazdy. Słońce nie jest tu wyjątkiem i czeka je podobny los.

gwiazda
Słońce stanowi ponad 99% masy naszego Układu Słonecznego

Co stanie się ze Słońcem po wyczerpaniu zapasów wodoru?

W momencie wypalenia zapasów wodoru Słońce rozpocznie proces „umierania”. Na czym dokładnie będzie on polegał? Za około 5 miliardów lat nasza gwiazda utraci wszystkie zapasy wodoru w jądrze – pierwiastek ten zostanie zużyty w procesie fuzji termojądrowej. Siła grawitacji rozpocznie napieranie na jądro (nic nie będzie jej równoważyć), co doprowadzi do ponownego rozgrzania tego obszaru do wartości milionów stopni.

Jądro ponownie zacznie wypromieniowywać ciepło, co zainicjuje fuzję termojądrową w rejonach powierzchni gwiazdy, gdzie będą jeszcze znikome ilości wodoru. Gwiazda zacznie puchnąć, a jej zewnętrzne rejony ulegną ochłodzeniu (oddalając się od jądra). Efektem tego będzie zmiana koloru gwiazdy – Słońce nie będzie białe jak teraz. Wpierw zacznie przypominać pomarańczowy obiekt ogromnych rozmiarów (jak podczas zachodu Słońca), a następnie jej barwa zmieni się w czerwień. Proces ten zajmie około 2-3 miliony lat.

Sprawdź też: Ile lat ma Słońce? Czy jest starą gwiazdą? Skąd znamy wiek Słońca?

Rozmiary Słońca ulegną znacznemu powiększeniu, przy czym będzie się również wydawać (dla dalszego obserwatora), że gwiazda stała się jaśniejsza. Na tym etapie zniszczeniu ulegną trzy planety skaliste: Merkury, Wenus i Ziemia. Powiększające się Słońce je po prostu wchłonie, być może nawet zguba czeka też kolejne planety. Taki stan będzie jednak niemożliwy do utrzymania przez dłużej niż kilka milionów lat, począwszy od utraty zapasów wodoru.

czerwony gigant
U schyłku swojego istnienia, Słońce pochłonie naszą planetę. Zanim to nastąpi, życie jakie znamy ulegnie zagładzie na skutek wysokiej temperatury

Rozgrzane jądro będzie napierać na zewnętrzne warstwy gwiazdy, co doprowadzi do ich rozerwania. Fragmenty te zostaną wystrzelone w przestrzeń kosmiczną, po czym utworzą mgławicę planetarną dookoła pozostałości gwiazdy. Faza czerwonego giganta zostanie zakończona, pozostałością po tym będzie jądro gwiazdy, określane mianem białego karła.

Biały karzeł (będący w zasadzie jądrem gwiazdy pozbawionym warstw zewnętrznych) będzie gorący, jednak nie zbliży się do poziomu temperatur jądra gwiazdy ciągu głównego. Zazwyczaj obiekty tego typu nie przekraczają 20 tysięcy stopni C. Na przestrzeni kolejnych miliardów lat obiekt ten będzie stygł, aż do przemiany w czarnego karła. Osiągając ten stan, przestanie być gorącym obiektem, który oddaje ciepło ze swojego wnętrza.

Sprawdź też: Ile stopni ma Słońce? Czy to najgorętsza znana nam gwiazda?

Dlaczego Słońce nie zamieni się w czarną dziurę lub gwiazdę neutronową?

Koniec istnienia gwiazdy nie zawsze jest jednakowy. Nie każda gwiazda w kosmosie zamieni się w białego karła, który ostygnie do czarnego karła. Wielu innym pisany jest los znacznie bardziej spektakularny, jak zmiana w czarną dziurę lub gwiazdę neutronową. Dlaczego więc taki los nie jest pisany Słońcu?

Odpowiedź jest prosta: Słońce nie ma odpowiedniej masy, aby zakończyć swoje istnienie w inny sposób, niż biały karzeł. Jeżeli mowa jest o czarnych dziurach, obiektach o tak silnej grawitacji, że nawet światło nie jest w stanie ich opuścić, Słońce musiałoby być około 20 razy cięższą gwiazdą.

Czarna dziura i gwiazda neutronowa
Czarna dziura czy gwiazda neutronowa? Jaki los czeka Słońce?

Co w przypadku gwiazdy, która jest cięższa niż Słońce, ale nie na tyle, by osiągnąć 20 mas naszej gwiazdy? Obiekt ten kończy swoje istnienie w wybuchu supernowej, której pozostałością jest gwiazda neutronowa. Są to obiekty o niezwykle wysokiej gęstości, posiadające przy tym niezwykle długi czas istnienia. W ich przypadku mowa o trylionach lat, które są potrzebne do ostygnięcia. Po tym czasie taka gwiazda stanie się czarnym karłem.

Los gwiazdy neutronowej również nie jest pisany Słońcu. Posiada ona 1/10 masy, która jest niezbędna do przemiany w obiekt tego rodzaju.

Słońce praktycznie od początku istnienia rozumnego człowieka intryguje go. W dzisiejszych czasach wiemy na jego temat znacznie więcej, a zgromadzona wiedza pozwoliła znaleźć odpowiedzi na wiele nurtujących pytań. Mamy nadzieję, że po lekturze tego tekstu, nasza gwiazda będzie mieć dla Ciebie mniej tajemnic.

morele w google news
4
0

Podziel się:

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *