Sol | |
En solstråle set i ultraviolet med falske farver . | |
Observerede data | |
---|---|
Halve storakse i kredsløb af Jorden (1 AU ) |
149.597.870 km |
Tilsyneladende størrelse | -26,832 |
Absolut størrelse | 4,74 |
Orbital egenskaber | |
Afstand fra midten af Mælkevejen |
2,52 × 10 17 km (8,2 kpc ) |
Galaktisk periode | 2.26 × 10 8 år |
Fart | 217 km / s |
Fysiske egenskaber | |
Gennemsnitlig diameter | 1.392.684 km |
Ækvatorial radius | 696.342 km |
Ækvatorial omkreds | 4.379 × 10 6 km |
Fladning ved polerne | 9 × 10-6 |
Areal | 6.087 7 × 10 12 km 2 |
Bind | 1.412 × 10 18 km 3 |
Masse ( M ☉ ) | 1.989 1 × 10 30 kg |
Volumenmasse | |
- gennemsnit | 1.408 kg m −3 |
- I centrum | 150.000 kg m −3 |
Overfladens tyngdekraft | 273,95 m s −2 |
Slip hastighed | 617,54 km / s |
Temperatur | |
- I centrum | 15,1 MK |
- på overfladen | mellem 3.500 ° C og 5.900 ° C |
- krone | 1.000.000 ° C |
Energistrøm | 3.826 × 10 26 W |
Spektral type | G2 V |
Metallicitet | Z = 0,0122 |
Rotation | |
Akset vippes | |
/ Ekliptikplan | 7,25 ° |
/ galaktisk plan ( Mælkevejen ) |
67,23 ° |
Højre opstigning af nordpolen | 286,13 ° |
Afklaring af Nordpolen | 63,87 ° |
Hastighed, breddegrad 0 ° | 7.008,17 km t −1 |
Rotation periode | |
- breddegrad 0 ° | 24 dage |
- breddegrad 30 ° | 28 d |
- breddegrad 60 ° | 30,5 d |
- breddegrad 75 ° | 31,5 d |
- gennemsnit | 27,28 d |
Fotosfærisk sammensætning (masse) | |
Brint | 73,46% |
Helium | 24,85% |
Ilt | 0,77% |
Kulstof | 0,29% |
Jern | 0,16% |
Neon | 0,12% |
Kvælstof | 0,09% |
Silicium | 0,07% |
Magnesium | 0,05% |
Svovl | 0,04% |
Den Solen er den stjerne af solsystemet . I den astronomiske klassifikation er det en gul dværgtype stjerne med en masse på ca. 1,989 1 × 10 30 kg , sammensat af brint (75 volumenprocent eller 92 volumenprocent) og helium (25 vægtprocent eller 8 vægtprocent) bind). Solen er en del af galaksen kaldet Mælkevejen og ligger ca. 8 kpc (∼26.100 al ) fra det galaktiske centrum i Orions arm . Solen kredser omkring det galaktiske centrum på 225 til 250 millioner år ( galaktisk år ). Omkring ham drejer jorden (med en hastighed på 30 km / s ), syv andre planeter , mindst fem dværgplaneter , meget mange asteroider og kometer og et støvbånd . Solen alene repræsenterer ca. 99,854% af massen af det således dannede solsystem, Jupiter repræsenterer mere end to tredjedele af resten.
Den solenergi der transmitteres af solstråling gør det muligt at livet på Jorden af indtagelse af lysenergi (lys) og termisk energi (varme), tillader tilstedeværelsen af vand i den flydende tilstand og fotosyntese af planterne . Den solens UV bidrager til desinfektion naturlige overfladevand og ødelægge det visse uønskede molekyler (når vandet ikke er for uklare ). Den naturlige polarisering af sollys (inklusive om natten efter spredning eller refleksion, af månen eller af materialer som vand eller plantehudbånd) bruges af mange arter til orientering.
Solstråling er også ansvarlig for klimaer og de fleste af vejr fænomener observeret på Jorden. Faktisk er Jordens globale strålingsbalance sådan, at den termiske tæthed på jordens overflade i gennemsnit er 99,97% eller 99,98% af solens oprindelse. Som med alle andre kroppe udsendes disse termiske strømme kontinuerligt ud i rummet i form af infrarød termisk stråling ; Jorden forbliver således i " dynamisk ligevægt ".
Den halv-store akse på Jordens bane omkring Solen, almindeligvis benævnt "Jord-til-sol-afstand", svarende til 149.597.870.700 ± 3 m , er den oprindelige definition af astronomisk enhed (AU). Det tager 8 minutter og 19 sekunder for sollys at nå jorden.
Den astronomiske symbol og astrologiske Solen er en cirkel prik : .
Ordet sol kommer fra den gallo-romerske * SOLICULU , form af populær latin * soliculus (ikke attesteret), formindskende for klassisk latinsk sol , solis betegner stjernen og guddommeligheden. Latin- sol fortsættes på de fleste romanske sprog: italiensk sål , spansk, portugisisk og catalansk sol .
Solen er en gul dværg stjerne , der består af 74% hydrogen , 24% helium, og en fraktion af tungere grundstoffer. De ildfaste elementer (i), der kan observeres på Solens overflade, har en overflod, der er lavere end den, der observeres i de fleste stjerner med lignende karakteristika. Denne forskel i sammensætning skyldtes den tidlige dannelse af Jupiter, som ville have isoleret ildfast støv langt fra solen i stedet for at blive fanget af de telluriske planeter .
Solen er spektraltypen G2 V . "G2" betyder, at det er varmere ( ca. 5.770 Kelvin på overfladen) og lysere end gennemsnittet med en gullig farve næsten hvid. Dens spektrum indeholder bånd af ioniserede og neutrale metaller samt svage bånd af brint. Suffikset " V " (eller "lysstyrkeklasse") indikerer, at det i øjeblikket udvikler sig, da flertallet af stjernerne i hovedsekvensen af Hertzsprung-Russell-diagrammet : det trækker sin energi fra reaktioner fra kernefusion, der transformeres i dens kerne , hydrogen i helium , og er i en tilstand af hydrostatisk ligevægt , der ikke gennemgår kontinuerlig sammentrækning eller ekspansion.
Der er over 100 millioner stjerner af samme spektraltype i Mælkevejen , hvilket gør solen til en ret almindelig stjerne, skønt den faktisk er lysere end 85% af stjernerne i galaksen, som for det meste er af røde dværge .
Solen drejer sig om midten af Mælkevejen, hvorfra den er omkring 26.673 lysår væk . Dens periode med galaktisk revolution er omkring 220 millioner år, og dens hastighed er cirka 250 km / s svarende til et lysår hvert 1400 år eller deromkring eller en astronomisk enhed hver otte dag.
I denne galaktiske revolution har Solen, ligesom de andre stjerner på skiven, en oscillerende bevægelse omkring det galaktiske plan : solens galaktiske bane præsenterer sinusformede bølger vinkelret på dens revolution. Solen krydsede dette plan ca. hvert 30. million år, fra den ene side og derefter den anden - galaktisk nord-syd retning, derefter omvendt - og ville bevæge sig væk fra det højst ca. 230 lysår , mens de forbliver i den galaktiske skive. Massen på den galaktiske disk tiltrækker stjerner, der har et andet revolutionsplan end den galaktiske disk.
I øjeblikket ville solsystemet være 48 lysår over (nord) for det galaktiske plan og stige med en hastighed på 7 km / s .
Solen roterer også på sig selv med en periode på cirka 27 jorddage. I virkeligheden er det ikke et solidt objekt, men det gennemgår en differentieret rotation : det drejer hurtigere ved ækvator ( 25 dage ) end ved polerne ( 35 dage ). Udledt fra tyngdekraftens vibrationsmetoder kunne hjerteens rotationshastighed også bestemmes: ca. en omdrejning om ugen, dvs. 3,8 gange hurtigere end de ydre og mellemliggende lag.
Solen er også i oversættelse omkring solsystemets barycenter , hvor sidstnævnte muligvis er lidt mere end en solradius fra centrum af stjernen (uden for dens overflade) på grund af massen af Jupiter (ca. en tusindedel af solens masse).
Den ældste registrerede solformørkelse stammer fra 1223 f.Kr. AD , det er repræsenteret på et lerbord i byen Ugarit (i dag i Syrien ). Omkring 800 f.Kr. AD , var den første plausible observation af et solplet i Kina . Cirka 400 år senere troede de første civilisationer, at jorden var flad, og at solen var en gud.
Den græske filosof Anaxagora fremfører ideen om, at solen er en stor krop, fjernt fra jorden. Han estimerer sin radius til 56 km . Hans ideer strider mod troen på hans tid, hvilket førte til, at han blev truet og derefter endelig forvist fra Athen .
Det første forsøg på matematisk beregning af afstanden Jord-Sol blev foretaget i 250 f.Kr. AD , af Aristarchus fra Samos . Claude Ptolemy erklærer i 150 apr. AD , at Jorden er en stationær krop i centrum af universet. Ifølge ham er det solen, månen og de andre planeter, der drejer sig om jorden.
Tættere på vores tid præsenterede Copernicus i 1543 ( revolutioner af himmelkuglerne ) sin model af universet , hvor solen er i centrum, og planeterne drejer sig om det.
I 1610 observerede Scheiner og Galileo uafhængigt solpletter med deres astronomiske briller.
Kort efter, i 1644, formulerede Descartes en teori, ifølge hvilken solen er en stjerne blandt mange andre. Mellem 1645 og 1715 er den periode, hvor få solpletter blev observeret; denne periode kaldes “ Maunder minimumet ”.
Den franske astronom Pierre-Simon de Laplace forklarede i 1796 hypotesen om tågen, ifølge hvilken solen og solsystemet blev født af tyngdekollapset af en stor sky af diffus gas.
I 1811 etablerede den franske fysiker og astronom François Arago den gasformige natur på solens overflade, hvilket viste, at lyset, der udsendes fra den, ikke er polariseret.
Det var i 1845, at det første billede af solen blev taget af de franske fysikere Hippolyte Fizeau og Léon Foucault . Det første forhold mellem sol- og geomagnetisk aktivitet fandt sted i 1852 (første observation i 1859 af amatørastronom Richard Carrington ).
Observation af den samlede solformørkelse i 1860 muliggør den første registrering af en koronal masseudstødning.
I det sidste århundrede, i 1908, fandt den første registrering af magnetfelterne af solpletter sted af den amerikanske astronom George Ellery Hale . Elleve år senere, i 1919, giver Hales polaritetslover bevis for den magnetiske solcyklus . I 1942 blev der observeret for første gang en emission af solradiobølger, derefter blev der i 1946 foretaget den første observation af ultraviolette solstråler ved hjælp af en sonderaket, og koronatemperaturen blev vurderet til 2 millioner ° C ved anvendelse af spektrale linjer . Den første observation af solrøntgenstråler ved hjælp af en sonderaket kan dateres tilbage til 1949. I 1954 bemærkede vi, at intensiteten af strålerne, der kommer fra solen, varierede over en 11-årig solcyklus. En massiv observation af solpletter blev udført i 1956. En første observation af solvinden i 1963 af Mariner 2- sonden . I 1973 og 1974 observerede Skylab solen og opdagede de koronale huller. I 1982 fandt den første observation af neutronerne i et solplet sted ved hjælp af SMM-sonde ( Solar Maximum Mission ). I 1994 og 1995 fløj Ulysses (sonde lanceret af Discovery Shuttle i 1990) over solens polarområder.
Solen er en stjerne, der er omkring 4,57 milliarder år gammel, lige under halvdelen af sin vej ned i hovedsekvensen . Hypotesen fra 1970'erne, om at en supernova ville være ved oprindelsen af stjernetågen, der fødte solen, er ikke længere troværdig. En modellering udført i 2012 foreslår et scenarie i tre faser for at forklare dannelsen af solen og overflod af magnesium 26 og nikkel 60 i meteoritter. Disse elementer er produkterne ved nedbrydning af to radioaktive isotoper (med en relativt kort halveringstid), født i stjernerne: aluminium 26 (halveringstid på 717.000 år) og jern 60 (halveringstid på 2, 6 Ma ) . For at forstå tilstedeværelsen af disse grundstoffer i solens kemi måtte vi forestille os et trin for jern 60 og et andet for aluminium 26.
Scenario: 4,6 Ga siden kollapsede en tåge, og en første generation af stjerner (± 5.000) blev født. Efter 5 Ma dør den mest massive i supernovaer og spreder deres elementer, herunder isotopen jern 60. Efter 2 Ma kollapser en sky rig på jern 60, og der dannes nye stjerner. Denne anden generation inkluderer meget massive stjerner (mere end 30 solmasser ), der skubber vinde fyldt med aluminium 26. Efter 100.000 år komprimerer vinden fra en af disse meget massive stjerner materialet omkring det. Der dannes en skal af gas og støv rig på jern 60 og aluminium 26, som til sidst kollapser og føder en tredje generation af stjerner 4.568 for 2 Ga siden : Solen og et hundrede d 'tvillingestjerner. Et par millioner år senere dør den meget massive stjerne ved procesens oprindelse i en supernova. Det kaldes Coatlicue, hvilket betyder "solens mor" i Aztec-kosmogoni. Solens søstre (identisk i kemisk sammensætning) spredes i Mælkevejen. Solen forbliver alene; asteroiderne, der omgiver det, holder spor af dets slægtsforskning i form af derivaterne af jern 60 og aluminium 26: nikkel 60 og magnesium 26.
I øjeblikket, i hjertet af solen, smelter hvert sekund ca. 627 millioner ton brint til at producere ca. 622,7 millioner ton helium. Forskellen i masse på 4,3 millioner tons (en masse af størrelsen af størrelsen på pyramiden i Giza ) svarer til den producerede lysenergi (4 × 10 26 joule). Denne energi vandrer langsomt ved stråling og ved konvektion mod soloverfladen og udsendes i rummet i form af elektromagnetisk stråling ( lys , solstråling ) og partikelstrøm ( solvind ).
Solen er i sin lineære fase , hvor Solen gradvist udtømmer sine brint reserver , dens lysstyrke øges med ca. 7% pr milliard år, som følge af stigningen i antallet af fusionsreaktioner ved langsom kontraktion af hjertet. Denne lineære fase begyndte, da solen var omkring 500 millioner år gammel og vil vare, indtil den hydrostatiske balance er brudt . Solen var derfor mindre lys tidligere og vil være lysere i fremtiden.
Når den er 10,5 milliarder år gammel, vil den hydrostatiske balance blive forstyrret. Solen vil have omdannet alt brint i sit hjerte til helium. Heliumkernen trækker sig sammen og opvarmes skarpt, mens en ydre krone af hjertet smelter brintet ind i helium. Dens overfladiske lag, der er udvidet af den stigende varmestrøm og dermed delvis frigjort fra tyngdekraften, vil gradvist blive skubbet tilbage: Solen vil udvide sig, først langsomt over 500 millioner år, derefter hurtigere over yderligere 500 millioner år. forvandles til en rød kæmpe . I slutningen af denne proces vil solen være omkring 100 gange diameteren af den nuværende og være næsten 2.000 gange lysere. Dens fotosfære vil overstige kredsløbet omkring Merkur og Venus . Den Jord , hvis det stadig eksisterer, vil være noget mere end en forkullet ørken. Denne røde kæmpe fase vil vare omkring 1 milliard år, og solen vil miste omkring en tredjedel af sin masse.
Ved afslutningen af sin røde kæmpe fase vil dens heliumhjerte være i en degenereret tilstand , dens temperatur, der stiger ved sammentrækning af helium produceret af den ydre krone af hjertet, vil nå omkring 100 millioner Kelvin, der igangsætter reaktionerne fra smeltende helium for at give kulstof (se tredobbelt alfa-reaktion ) såvel som ilt. Denne antændelse af helium vil være pludselig: det vil være flashen af helium , efterfulgt af en omlægning af sollagene, der får dens diameter til at falde, indtil den stabiliserer sig i en størrelse på flere gange (op til 10 gange) sin nuværende størrelse , omkring 10 millioner kilometer i diameter. Det vil være blevet en underkæmpe med omkring 50 gange dets nuværende lysstyrke.
Heliumfusionsperioden vil vare omkring 100 millioner år, heliumkernerne vil kombinere tre og tre for at danne kulstofkerner, som vil befolke hjertet af den røde kæmpe med produktion af lidt ilt ved at tilføje en ekstra heliumkerne til kulstof . I løbet af denne fase bliver solen større og lysere igen.
Endelig, når helium i centrum af hjertet transformeres fuldstændigt til kulstof og ilt, bliver det igen en rød kæmpe, dette vil være fasen i den asymptotiske gren af kæmperne , som vil vare cirka 20 millioner år. I denne fase finder 2 fusionsringe sted i kernen: en ekstern en, der smelter brint, en indvendig en, der smelter helium. I denne konfiguration vil solen være meget ustabil: fusionskronerne skiftevis varierer i kraft. Dette vil producere kraftige impulser, som til sidst vil sprænge de ydre lag væk. Solen vil have mistet omkring halvdelen af sin masse.
Solen vil ikke længere være massiv nok til at komprimere sin kulstofkerne nok og nå den temperatur på 600 millioner K, der er nødvendig for at kulstoffet smelter , hvilket producerer neon, natrium og magnesium.
Materialet fra de ydre lag spredes gennem rummet og giver anledning til en planetarisk tåge . Planetnebulaen vil være en sky af meget varm gas (over 10.000 K ), der hovedsageligt består af brint og helium, der ikke forbruges i fusioner, og lidt kulstof. Det vil tjene som en vugge for nye stjerner. Kulstofkernen, der ikke har mere brændstof til at levere den energi, der er nødvendig for at modvirke tyngdekraften, vil kollapse på sig selv og danne en hvid dværg af en størrelse, der kan sammenlignes med jordens. Densiteten vil være så høj, at hjertet vil rumme degenereret elektronisk materiale . Overfladetemperaturen på den hvide dværg vil nå 50.000 K (varme lagret under hjertets sammenbrud). Denne varme udsendes ved stråling af hvid farve. Den strålende overflade er ekstremt lille, og den hvide dværg vil tage flere milliarder år at køle af. Når temperaturen er lav nok, vil den termiske stråling være så svag, at den hvide dværg vil være usynlig. Hun vil afslutte sit liv som en sort dværg , et himmelsk lig, der er så koldt, at det ikke længere udsender noget lys.
Dette scenario er karakteristisk for stjerner med lav til medium masse; på ~ 0,5 til ~ 4 M .
Selvom solen er en mellemstor stjerne, udgør den alene omkring 99,854% af solsystemets masse . Dens form er næsten perfekt sfærisk med en anslået poludfladning på ni milliontedele, hvilket betyder, at dens polære diameter kun er ti kilometer mindre end dens ækvatoriale diameter.
I modsætning til jordbundne genstande har solen ikke en veldefineret ydre grænse. Densiteten af dens gasser falder nogenlunde eksponentielt, når man bevæger sig væk fra centrum. På den anden side er dens interne struktur veldefineret.
Den Solens radius måles fra dens centrum til fotosfæren . Fotosfæren er det lag, under hvilket gasser kondenseres nok til at være uigennemsigtige, og ud over hvilke de bliver gennemsigtige. Fotosfæren er således det lag, der er mest synligt for det blotte øje. Det meste af solmassen er koncentreret inden for 0,7 radius fra centrum.
Solens indre struktur kan ikke observeres direkte. På samme måde som seismologi , ved at studere bølgerne produceret af jordskælv , tillader at bestemme Jordens indre struktur , bruger vi helioseismologi til indirekte at måle og visualisere Solens indre struktur. Den computersimulering anvendes også som et teoretisk værktøj til at probe de dybere lag.
Solens kerne (eller kerne) anses for at strække sig fra centrum til omkring 0,25 solradius . Dens tæthed er større end 150 000 kg m -3 ( 150 gange den for vand) og har en temperatur omkring 15 millioner af kelvin (der er tydeligt overfladetemperaturen på omkring 5800 grader Kelvin). Det er i hjertet, at de eksoterme termonukleare reaktioner (nuklear fusion) opstår, som i tilfælde af solen omdanner hydrogen til helium (for detaljerne i disse reaktioner, se artiklen proton-protonkæde ).
Hvert sekund, ca. 619 millioner af tons af hydrogen (3,4 x 10 38 protoner eller brintkerner) omdannes til 614 millioner tons helium og frigiver en energi svarende til udslettelse af 4,26 millioner tons materiale, og producerer 383 yottajoules (383 × 10 24 J ) pr. Sekund, svarende til eksplosionen på 91,5 × 10 15 tons TNT .
Hastigheden for nuklear fusion er proportional med densiteten af kernen, så det er en selvregulerende proces: enhver let stigning i fusionshastigheden får kernen til at varme op og ekspandere, hvilket igen reducerer fusionshastigheden. Omvendt afkøles og fortætter ethvert mindre fald i smeltehastigheden kernen, hvilket får smelteniveauet til at vende tilbage til dets startpunkt.
Da der ikke produceres nogen varme uden for kernen, kommer al varmen i resten af stjernen fra den, energien passerer gennem mange lag til fotosfæren, inden den flygter ud i rummet som solstråling eller partikelstrøm .
Energien af højenergi fotoner ( X- stråler og gamma -stråler ) frigivet under fusionsreaktioner tager lang tid til at passere gennem zoner af stråling og konvektion, før de når overfladen af Solen Hjertets transittid på overfladen anslås til at være mellem 10.000 og 170.000 år. Efter at have passeret gennem konvektionslaget og nået fotosfæren flygter fotoner ud i rummet, stort set i form af lys . Hver gammastråle produceret i Solens centrum omdannes i sidste ende til flere millioner lysfotoner, der flygter ud i rummet. Af neutriner frigives også ved fusionsreaktionerne, men i modsætning til fotoner interagerer de med stof og frigives straks. I årevis blev antallet af neutrinoer produceret af solen målt med en tredjedel lavere end den teoretiske værdi: dette var problemet med solneutrinoer , som blev løst i 1998 takket være en bedre forståelse af svingningsfænomenet .
Strålingszonen eller strålingszonen er ca. mellem 0,25 og 0,7 solradius . Solmaterialet der er så varmt og så tæt, at overførslen af varme fra centrum til de yderste lag sker ved termisk stråling alene . Brint og helium ioniseret Udsend fotoner rejser en kort afstand før de reabsorberes af andre ioner. De højenergi fotoner ( X- stråler og gamma -stråler ) frigives under fusionsreaktioner tage lang tid at nå overfladen af Solen, bremset ved interaktionen med stof og af den permanente fænomenet absorption og re-emission på lavere niveauer energi i solkappen. Energitransittiden for en foton fra kernen til overfladen anslås til at være mellem 10.000 og 170.000 år. I denne zone er der ingen termisk konvektion , for selvom materialet afkøles, når det bevæger sig væk fra kernen, forbliver den termiske gradient lavere end den adiabatiske gradient . Der falder temperaturen til 2 millioner Kelvin.
Konvektionszonen eller konvektionszonen strækker sig fra 0,8 solradius fra centrum til den synlige overflade af solen. Det er adskilt fra strålingszonen med et ca. 3000 km tykt lag , takoklinen , som ifølge nylige undersøgelser kunne være sæde for kraftige magnetfelter og ville spille en vigtig rolle i solens dynamo . I konvektionszonen er materialet hverken tæt nok eller varmt nok til at evakuere varme ved stråling: det er derfor ved konvektion , i en lodret bevægelse, at varmen ledes mod fotosfæren. Temperaturen går fra 2 millioner til ~ 5.800 Kelvin. Materialet nåede overfladen, afkølet, styrter tilbage til bunden af konvektionszonen for at modtage varme fra den øverste del af strålingszonen osv. De således dannede gigantiske konvektionsceller er ansvarlige for solgranuleringerne, der kan observeres på stjernens overflade. Turbulens, der forekommer i dette område, producerer en dynamoeffekt, der er ansvarlig for den nord-syd magnetiske polaritet på Solens overflade.
Den Fotosfæren er en ydre del af stjernen, der producerer synligt lys, blandt andet . Det er mere eller mindre omfattende: mindre end 0,1% af radius for dværgstjerner, dvs. et par hundrede kilometer; et par snesevis af procent af stjernens radius for den mest kæmpe, hvilket ville give dem en sløret omrids i modsætning til solen med skarpe kanter.
Lyset, der produceres der, indeholder alle oplysninger om stjernens temperatur, overfladegravitation og kemiske sammensætning. For solen er fotosfæren omkring 400 kilometer tyk. Dets gennemsnitlige temperatur er 6000 K . Det definerer den effektive temperatur i Solen er 5781 K . På billedet af solfotosfæren kan vi se den mørkeste midterkant, der er et af fotosfærens egenskaber. Analysen af spektret af solfotosfæren er meget rig på information, især om solens kemiske sammensætning. Fotosfæren er udtværet med en granulering, der giver det udseende som en appelsinskal. Disse er kugler med en diameter på ca. 1000 km , der består af varm gas, der stiger op mod overfladen med næsten 500 meter i sekundet, hvilket giver det dette udseende. Når overfladen er nået, udstråler de deres energi og når de er afkølet, springer de tilbage i stjernen. Hver granuleringssfære varer i gennemsnit otte minutter.
Solens struktur ud over fotosfæren er almindeligt kendt som solatmosfæren . Det inkluderer tre hovedområder: kromosfæren , koronaen og heliosfæren . Kromosfæren er adskilt fra fotosfæren af minimumstemperaturzonen og fra koronaen af en overgangszone . Heliosfæren strækker sig langt ude i solsystemet, hvor den er begrænset af heliopausen . Af en grund, der stadig er uklar, er kromosfæren og koronaen varmere end solens overflade. Selvom det kan studeres detaljeret med spektroskopiske teleskoper , er solatmosfæren aldrig så tilgængelig som under de totale solformørkelser .
ChromosphereDen laveste temperatur zone som adskiller photosphere fra kromosfæren tilbyder en tilstrækkelig lav temperatur (~ 4000 Kelvin) for simple molekyler ( carbonmonoxid , vand ), der findes der, kan påvises ved deres absorptionsspektrum . Den aktuelle kromosfære er omkring 2.000 kilometer tyk. Dens temperatur øges gradvist med højden og når maksimalt 100.000 Kelvin på topmødet. Dens spektrum domineres af udstråling og absorption bands . Dets navn, der kommer fra den græske rodchroma (farve), blev givet til det på grund af den vedvarende lyserøde blitz, det antyder under samlede solformørkelser.
KronetDen overgangszonen mellem kromosfæren og koronaen er stedet for en hurtig stigning i temperatur, der kan nærme 1 million Kelvin. Denne stigning er forbundet med en faseovergang, hvor helium bliver totalt ioniseret under virkningen af meget høje temperaturer. Overgangszonen har ikke en klart defineret højde. Groft danner det en glorie, der overhænger kromosfæren i form af spikler og filamenter. Det er sæde for en kaotisk og permanent bevægelse. Svært at opfatte fra Jorden på trods af brugen af koronografer , analyseres det lettere af ruminstrumenter , der er følsomme over for ekstrem ultraviolet stråling i spektret.
Solkoronaen består af 73% brint og 25% helium. Temperaturerne er i størrelsesordenen en million grader.
Meget større end selve solen strækker solkoronaen sig fra overgangszonen og forsvinder gradvist ud i rummet blandet med heliosfæren af solvind . Den nedre corona, tættest på overfladen af Solen, har en partikeldensitet mellem 1 × 10 14 m -3 og 1 x 10 16 m -3 , eller mindre end en milliarddel af partiklen densiteten af jordens atmosfære. Ved havoverfladen Dens temperatur, som kan nå op på 5 millioner Kelvin, står i kontrast til temperaturen i fotosfæren. Mens ingen teori fuldt ud forklarer denne forskel endnu, kan noget af denne varme komme fra en proces med magnetisk genforbindelse .
HeliosfærenBegyndende omkring 20 solstråler (0,1 AU ) fra Solens centrum strækker heliosfæren sig til de fjerne strækninger af solsystemet . Vi indrømmer, at det begynder, når solvindstrømmen bliver hurtigere end Alfvén-bølgerne (strømmen siges derefter at være superalfvenisk ): turbulenserne og de dynamiske kræfter, der forekommer uden for denne grænse, har ingen indflydelse på strukturen af solkoronaen, fordi information kan kun bevæge sig med hastigheden af Alfvén-bølger . Solvinden bevæger sig derefter kontinuerligt gennem heliosfæren og danner solmagnetfeltet i form af en Parker-spiral, indtil den møder heliopausen , mere end 50 AU fra solen. Det25. august 2012, Voyager 1 blev den første probe til at krydse heliopausen. Hver af de to Voyager- prober opdagede betydelige energiniveauer, da de nærmede sig denne grænse.
Solen er en magnetisk aktiv stjerne. Da solen er en kugle af gas og plasma , er dens rotation ikke begrænset til en solid rotation. Vi kan således observere en differentieret rotation i henhold til breddegraden. Dette betyder, at solens overflade roterer med en anden hastighed omkring sin akse afhængigt af breddegrad. Denne rotation er hurtigere ved ækvator end ved polerne. Forskellige magnetohydrodynamiske effekter styrer denne differentierede rotation, men der er endnu ikke Enighed blandt forskere om at forklare årsagen til denne rotation.
Den sol-cyklus er vekslen mellem minima og maksima af sol aktivitet (udseende af solpletter, intensitet og kompleksitet af det magnetiske felt). Solcyklussen forbliver uforklarlig i dag . Nogle dynamomodeller er nævnt for at give forklaringer, men ingen selvkonsistente modeller i dag er i stand til at gengive solcykler.
Den Solvinden er en strøm af partikler fra den ekspanderende solens korona . En del af partiklerne i solkoronaen har en termisk hastighed, der er høj nok til at overstige solens tyngdeafgivningshastighed. De forlader derefter kronen og går radialt i det interplanetære rum. På grund af gelsætningen, der styrer opførslen af meget lave resistive plasmaer (ideel MHD), såsom i koronaen, hvor det magnetiske Reynolds-tal er meget højt, bærer plasmaet (materien) magnetfeltet med sig. Sådan forsynes solvinden med et oprindeligt radialt magnetfelt. Fra Alfven-afstanden, som beskriver styrkebalancen mellem reaktionen på feltlinjernes krumning og vinkelmomentet på grund af solens rotation, feltkurver. Denne krumning skyldes solens rotation. Der er en analogi med en roterende sprinkler, der producerer vandstråler, hvis figurer danner spiraler. I tilfælde af solen kaldes denne spiral Parkers spiral , opkaldt efter manden, der forudsagde den i 1950'erne.
Denne vind af partikler og dette spiralmagnetiske felt er understøttelsen af Solens indflydelse omkring solsystemet. Sådan defineres heliosfæren .
Selvom alle detaljerne om solpletternes tilblivelse endnu ikke er belyst, er det blevet vist (ved observation af Zeeman-effekten ), at de er resultatet af intens magnetisk aktivitet inden for konvektionszonen. Det resulterende magnetfelt sinker konvektion og begrænser overfladen varmetilførsel til fotosfæren , de overflade plasma køler og kontrakter.
Solpletter er fordybninger på soloverfladen. De er derfor 1.500 til 2.000 Kelvin køligere end nærliggende regioner, hvilket er nok til at forklare, hvorfor de derimod ser meget mørkere ud end resten af fotosfæren. Men hvis de blev isoleret fra resten af fotosfæren, ville solpletterne, hvor trods alt, en temperatur hersker tæt på 4000 Kelvin, virke 10 gange lysere end fuldmånen. SoHO- rumsonde har vist, at solpletter reagerer på en mekanisme svarende til cykloner på jorden. Der er to dele inden for solpletten: den centrale skyggezone (ca. 4000 Kelvin) og den perifere penumbra-zone (ca. 4700 Kelvin). Diameteren på de mindste solpletter er normalt mere end dobbelt så stor som jordens. I perioder med aktivitet er det undertiden muligt at observere dem med det blotte øje på den nedgående sol med passende øjenbeskyttelse.
Solpletovervågning er en fantastisk måde at måle solaktivitet på og forudsige dens indvirkning på Jorden. Et solplet har en gennemsnitlig levetid på to uger. I det XIX th århundrede tyske astronom Heinrich Schwabe var den første til at gennemføre en systematisk kortlægning af solpletter, som tillod ham at fremhæve en tidsmæssig hyppigheden af deres forekomst. Alle de udførte målinger indikerer en hovedcyklus med en periode, der varierer mellem 9 og 13 år (statistisk gennemsnit 11,2). I hver periode vises et maksimum af aktivitet (hvor pletterne formere sig) og et minimum af aktivitet. Den sidste maksimale aktivitet blev registreret i 2001 med en særlig markeret gruppe af pletter (billede) .
En soludbrud eller sol storm er en primær begivenhed i aktiviteten af Solen Variationen i antallet af solstråler gør det muligt at definere en solcyklus med en gennemsnitlig periode på 11,2 år. Solstråler følger tre faser, som hver kan vare fra et par sekunder til et par timer afhængigt af udbruddets intensitet.
De terrestriske virkninger af solaktivitet er mangfoldige, de mest spektakulære er fænomenet polarlys (også kaldet nordlyset på den nordlige halvkugle og sydlyset på den sydlige halvkugle). En prognose for solaktivitet er særlig vigtig for rummissioner. En metode baseret på forholdet mellem flere på hinanden følgende perioder blev etableret af Wolfgang Gleissberg.
Den Jorden har en magnetosfære som beskytter den mod solvind , men når disse er mere intens, deformerer de magnetosfæren og ioniseres solpartikler krydse den langs linjer af felterne . Disse partikler ioniserer og exciterer partikler i den øvre atmosfære. Resultatet af disse reaktioner er skabelsen af ioniserede skyer, der reflekterer radiobølgerne og udsendelsen af synligt lys af atomer og molekyler, der er ophidset i den polære aurora.
Solar vind kan også forstyrre de kommunikationsmidler og navigation hjælp af satellitter: lav højde satellitter kan blive beskadiget ved ionisering af ionosfæren .
Solen alene udgør omkring 99,854% af solsystemets samlede masse , med de resterende 0,146% inklusive planeter (for det meste Jupiter ), kometer og asteroider .
Kviksølv | 6.023.600 | Jupiter | 1.047 |
Venus | 408.523 | Saturn | 3 498 |
Jord og måne | 328.900 | Uranus | 22.869 |
marts | 3.098.710 | Neptun | 19 314 |
Den filosof græske Anaxagoras ( V th århundrede f.Kr.. ) Var en af de første vestlige at foreslå en videnskabelig teori om Solen, hævdede, at det var en glødende masse større end Peloponnes og ikke den vogn af Helios . Denne dristighed førte til, at han blev fængslet og dømt til døden for ateisme, skønt han senere blev befriet takket være Perikles indblanding . For filosoffen Theophrastus ( III th århundrede . F.Kr. ), er Solen lavet af små lette partikler, opsamlet på grund af den fugtige udånding; ved agglomerering udgør de solen.
På XVI th århundrede , Kopernikus teoretiseret, at Jorden drejede rundt om solen, returnere der med den antagelse, foretaget af aristarchos III th århundrede f.Kr.. BC I begyndelsen af det XVII th århundrede , Galileo indviet observation teleskop af solen og overvågede solpletter , mistanke om, at de er på overfladen af stjernen, og han ikke af 'objekter passerer mellem Solen og Jorden var; han hævdede således, at solen hverken var perfekt eller uforanderlig, hvilket bidrog til hans alvorlige problemer med de kirkelige myndigheder. Næsten hundrede år senere nedbrudte Newton sollys ved hjælp af et prisme og afslørede det synlige spektrum, mens William Herschel i 1800 opdagede infrarøde stråler . Den XIX th århundrede oplevede betydelige fremskridt, navnlig inden for observation spektroskopi af Solen under ledelse af Joseph von Fraunhofer , der observerede absorption linjer af solens spektrum, som han gav hans navn.
Kilden til solenergi var den vigtigste gåde i de tidlige år i den moderne videnskabelige tidsalder. Først blev der foreslået flere teorier, men ingen viste sig at være virkelig tilfredsstillende. Lord Kelvin foreslog en model, der antydede, at Solen var et flydende legeme, som gradvist afkøledes ved at stråle fra en varmereserve, der var lagret i centrum. Kelvin og Helmholtz forsøgte at forklare solenergiproduktion ved hjælp af teorien kendt som Kelvin-Helmholtz-mekanismen . Imidlertid overskred Solens estimerede alder ifølge denne mekanisme ikke 20 millioner år, hvilket var meget lavere end det, der blev antydet af geologi . I 1890 , Joseph Norman Lockyer , opdageren af helium , foreslog en meteorit teori om dannelsen og udviklingen af Solen
Det var først i 1904, og Ernest Rutherfords arbejde blev endelig tilbudt en sandsynlig hypotese. Rutherford antog, at energi blev produceret og vedligeholdt af en intern varmekilde, og at radioaktivitet var kilden til den energi. Ved at demonstrere forholdet mellem masse og energi ( E = mc 2 ) bragte Albert Einstein et væsentligt element til forståelsen af solenergigeneratoren. I 1920 , Jean Perrin , efterfulgt af Sir Arthur Eddington foreslog den teori, at centrum af Solen var sæde for ekstreme tryk og temperaturer , der tillader kernefusion reaktioner der transformerede brint i helium og frigiver energi proportionalt. Til et fald i masse. Overvægten af brint i solen blev bekræftet i 1925 af Cecilia Payne-Gaposchkin . Denne teoretiske model blev suppleret i 1930'erne med astrofysikernes arbejde Subrahmanyan Chandrasekhar , Hans Bethe og Carl von Weizsäcker , der detaljeret beskrev de to vigtigste energiproducerende nukleare reaktioner i hjertet af Solen. Endelig i 1957 tilvejebragte en artikel med titlen Syntese af elementerne i stjernerne den endelige demonstration af, at de fleste af elementerne i universet blev dannet under virkningen af nukleare reaktioner i hjertet af stjerner som solen. Kaldet stjernenukleosyntese .
De første sonder designet til at observere solen fra det interplanetære rum blev lanceret af NASA mellem 1959 og 1968 : disse var Pioneer 5 , 6, 7, 8 og 9 missioner . De kredsede om solen i en afstand svarende til Jordens bane, og de aktiverede de første detaljerede analyser af solvinden og solmagnetfeltet. Pioneer 9 forblev operationel i særlig lang tid og sendte information indtil 1987 .
I 1970'erne forsynede to missioner forskere med vital information om solvinden og solkoronaen. Den tysk - amerikanske sonde Helios 1 studerede solvinden fra perihelionen i en mindre bane end Mercury . Den amerikanske Skylab- station , der blev lanceret i 1973 , omfattede et solobservationsmodul kaldet Apollo Telescope Mount og befalet af astronauterne om bord på stationen. Skylab foretog de første observationer af overgangszonen mellem kromosfæren og koronaen og de ultraviolette emissioner fra koronaen. Missionen muliggjorde også de første observationer af koronale masseudstødninger og koronale huller , fænomener, som vi nu ved, er tæt knyttet til solvinden.
I 1980 den NASA lancerede satellit Solar Maximum Mission (bedre kendt under navnet SolarMax ), designet til observation af stråler gamma , X og ultraviolet udsendes af soludbrud i perioder med høj solaktivitet . Et par måneder efter lanceringen placerede en elektronisk fejl satellitten i standbytilstand , og flyet forblev inaktivt i de næste tre år. I 1984 opfangede STS-41-C- missionen i Space Shuttle Challenger-programmet imidlertid satellitten og gjorde det muligt at reparere den. SolarMax var derefter i stand til at udføre tusindvis af observationer af solkoronaen og solpletter, indtil den blev ødelagt iJuni 1989.
Den japanske satellit Yohkoh ( Sunbeam ), der blev lanceret i 1991 , observeret soludbrud på røntgen bølgelængder . Dataene indberettes af mission tillod forskerne at identificere forskellige typer af nødblus, og viste, at koronaen over regioner af peak aktivitet var langt mere dynamisk og aktiv end tidligere antaget. Yohkoh gennemgik en hel solcyklus, men brød sammen som et resultat af en ringformet solformørkelse14. december 2001. Det blev ødelagt ved genindtræden i atmosfæren i 2005 .
En af de vigtigste solopgaver til dato er Solar and Heliospheric Observatory eller SoHO, der i fællesskab blev lanceret af Den Europæiske Rumorganisation og NASA den December 2 , 1995. Oprindeligt planlagt til to år, er SoHO-missionen stadig aktiv indtil nu i 2020 . Det har vist sig at være så succesfuldt, at der er planlagt en udvidelsesmission kaldet Solar Dynamics Observatory i 2008 . Placeret ved L 1 mellem jorden og solen (som disse to himmellegemers tiltrækningskraft er lig med) sender SoHO kontinuerligt billeder af solen i forskellige bølgelængder. Ud over denne direkte observation af Solen har SoHO muliggjort opdagelsen af et stort antal kometer , hovedsageligt meget små kometer, der berører solen og ødelagt under deres passage, græsende kometer .
Alle observationer registreret af disse satellitter er taget fra ekliptikens plan . Som et resultat var de kun i stand til kun at observere solens ækvatoriale regioner. I 1990 blev Ulysses- sonden imidlertid lanceret for at undersøge solens polarområder. Hun satte sig først mod Jupiter og brugte sin gravitationshjælp til at adskille sig fra ekliptikens plan. Heldigvis var hun ideelt placeret til at observere, iJuli 1994, kollisionen mellem kometen Shoemaker-Levy 9 og Jupiter. En gang i den planlagte bane studerede Ulysses solvinden og magnetfeltets styrke ved høje solbreddegrader og fandt, at solvinden ved polerne var langsommere end forventet (omkring 750 km s -1 ), og at store magnetiske bølger kom ud fra det, der deltager i spredningen af kosmiske stråler .
Genesis- missionen blev lanceret af NASA i 2001 med det formål at fange pletter af solvind for at opnå en direkte måling af sammensætningen af solmateriale. Hun blev alvorligt beskadiget, da hun vendte tilbage til jorden10. september 2004, men en del af prøverne kunne gemmes og analyseres i øjeblikket.
STEREO-missionen ( Solar TErrestrial RElation Observatories ) blev lanceret den25. oktober 2005af NASA aktiveret tredimensionel observation af solen fra rummet for første gang. Denne mission, der består af to næsten identiske satellitter, bør give en bedre forståelse af forholdet mellem solen og jorden, især ved at tillade observation af CME'er (koronale masseudstødninger) op til det jordbaserede elektromagnetiske miljø.
Hinode- sonden, der blev lanceret i september 2006, bekræfter tilstedeværelsen af magnetiske bølger i kromosfæren og solkoronaen samt Alfvén-bølger, der er ansvarlige for den betydelige temperaturstigning mellem kromosfæren (4000 til 8000 Kelvin) og kronen (1 til 2 millioner grader).
Den Parker sonde lanceret den12. august 2018 sigter mod at studere solkoronaen, den ydre del af solens atmosfære, der strækker sig op til flere millioner kilometer fra stjernen.
At se på solen med det blotte øje, selv kort, er smertefuldt og endda farligt for øjnene.
Et blik på solen resulterer i delvis og midlertidig blindhed (mørke pletter i synet). Under denne handling rammer ca. 4 milliwatt lys nethinden , varmer den lidt op og muligvis beskadiger den. Den hornhinden kan også blive påvirket.
Generel udsættelse for sollys kan også være en fare. I årenes løb gør UV- eksponering linsen gul eller reducerer dens gennemsigtighed og kan bidrage til dannelsen af grå stær .
Observation med en optisk enhedSe på solen gennem de optiske apparater, der forstørres - for eksempel kikkert , teleobjektiv, et teleskop eller et teleskop - blottet for tilpasset filter (solcreme) er ekstremt farligt og kan forårsage uoprettelig skade på nethinden, linsen og hornhinden.
Med kikkerten rammer ca. 500 gange mere energi nethinden, som næsten umiddelbart kan ødelægge nethindeceller og føre til permanent blindhed.
En metode til at se Solen sikkert er at projicere sin billede på en skærm ved hjælp af en brydning af teleskop med en aftagelig okular (andre typer af teleskoper kan blive beskadiget af denne behandling).
Filtre, der bruges til at observere solen, skal være specielt fremstillet til dette formål. Nogle filtre tillader UV- eller infrarøde stråler at passere igennem , hvilket kan skade øjet. Filtre skal placeres over objektivobjektivet eller blændeåbningen, men aldrig over okularet, da dets egne filtre kan knuses under påvirkning af varme.
Overeksponerede - og derfor sorte - fotografiske film er ikke tilstrækkelige til at observere solen i fuld sikkerhed, fordi de tillader for meget infrarød at passere igennem. Det anbefales at bruge specielle briller lavet af Mylar , et sort plastmateriale, der kun tillader en meget lille brøkdel (1/100.000) af lyset at passere igennem.
FormørkelserDe formørkelser delvise sol er særligt farlige, fordi eleven udvider en funktion af den samlede lys af synsfeltet og ikke på den lyseste punkt i den nuværende felt. Under en formørkelse er det meste af lyset blokeret af månen, men de ikke-skjulte dele af fotosfæren er stadig lige så lyse. Under disse forhold udvides pupillen til at nå 2 til 6 millimeter, og hver celle udsat for solstråling modtager ca. 10 gange mere lys end når man ser på solen uden en formørkelse. Dette kan beskadige eller endda dræbe disse celler, hvilket skaber små blinde pletter i synet.
Formørkelser er endnu farligere for uerfarne observatører og børn, fordi der ikke er nogen opfattelse af smerte under denne celledestruktion. Observatører er måske ikke klar over, at deres vision bliver ødelagt.
Solopgang og solnedgangUnder daggry og daggry dæmpes solstråling ved Rayleigh-spredning og Mie-spredning på grund af en længere passage gennem jordens atmosfære , så meget at solen kan observeres med det blotte øje uden stor fare. På den anden side bør du undgå at se på det, når dets lys dæmpes af skyer eller tåge, fordi dets lysstyrke kan øges meget hurtigt, så snart det kommer ud. Tåget vejr, atmosfærisk støv og uklarhed er alle faktorer, der hjælper med at dæmpe strålingen.
Solen er et meget stærkt symbol for mænd. Det indtager en dominerende plads i enhver kultur.
Generelt er det et maskulin og aktivt princip. Imidlertid betragtede nogle nomadiske folk i Centralasien det for at være et feminint princip (Solmoderen); det er også tilfældet med shintoisterne , for hvem solen er kami Amaterasu , den store gudinde, søster til Tsukuyomi , månens kami . Selv på det tyske sprog er solen feminin ifølge hans artikel ( die Sonne ). I nordisk mytologi er børnene til Mundilfari og Glaur Sol (gudinde for solen) og Máni ( månens gud), en idé, som JRR Tolkien tog op i sit arbejde.
Ofte repræsenterer solen magt. Denne stjerne giver liv, og hvis solen forsvandt, eller selv hvis dens stråler ikke længere nåede os, ville livet blive slukket på Jorden, deraf symbolet på livet (livgiver).
I det gamle Egypten er Ra (eller Ra ) solguden, og Akhenaten vil gøre ham til sin eneste gud under navnet Aten . I det græske Pantheon er det Apollo , søn af Zeus og titanium Leto . Guden Helios personificerer solen i det gamle Rom og Grækenland . Den Aztekerne kaldte ham Huitzilopochtli , gud af Solen og af krig, føreren af verden. Hvis han ikke er forbundet med en gud, har folk associeret ham med sig selv som kongen af Frankrig Louis XIV med tilnavnet solkongen (kronet af Gud). Den japanske kejserlige familie siges at stamme fra Amaterasu , solgudinden. Det Japan er også kendt som " Land of the Rising Sun ".
I alkymi er Solens og guldsymbolet en cirkel med et punkt i centrum : ( Unicode- tegn U + 2609: ☉). Det repræsenterer interiøret med alt, hvad der drejer sig om det. I astronomi som i astrologi er symbolet det samme.
Soleil bruges også metaforisk i poesi til "dag, dag" og analogt med betydningen "bred dagslys" , "offentligt liv" og "stor mand" (se solkongen ). Disse forskellige betydninger findes i mange omskrivninger , der kendetegner ham: øjet af himlen , føreren af stjernerne , sjælen i verden , herre stjernerne , faderen til den dag , den ældste søn af naturen , den store lommelygte. , osv