Rok 2007 definovali astronomové jako "Rok Slunce". Leonardo bude pravidelně informovat o všech novinkách, které se v oboru sluneční fyziky objeví. Na úvod bychom vám chtěli připomenout základní údaje o nejbližší hvězdě, která umožňuje život na Zemi, ale která nám zároveň způsobuje řadu komplikací.
Zajímavá je i historie představ o Slunci, které bylo od pradávna personifikováno jako absolutní vládce všeho živého. Dokonce i filosofie se okolo ústřední úlohy Slunce různě točila. To vše se Vám postupně pokusíme přiblížit, centrem naší pozornosti bude ale pochopitelně Slunce jako astrofyzikální objekt a vysvětlení různých pochodů na Slunci, které do značné míry ovlivňují život na naší planetě.
Základní charakteristiky Slunce
Slunce se nachází někde ve svém mladším středním věku. Vzniklo před 4,6 miliardami let a bude žít a svítit ještě dalších 7 miliard let. Je z astronomického hlediska nepříliš velkou hvězdou a leží asi 30 000 světelných let od středu naší galaxie, Mléčné dráhy. Hmotu Slunce tvoří převážně vodík, menší množství helium a nepatrný zbytek další chemické prvky. Hustota sluneční hmoty je v jeho centru velmi vysoká a směrem k povrchu klesá. V průměru je ale hustota Slunce jen o něco málo větší než hustota vody. Slunce je plynné těleso, které rotuje a má výrazné magnetické pole, které ovlivňuje celou sluneční soustavu.
Kde bere Slunce energii?
Energetickým zdrojem Slunce a tím i celé sluneční soustavy je jeho jádro, které má hustotu stokrát větší než voda a teplotu 15 milionů Kelvinů. Jádro Slunce tvoří gigantický reaktor, v němž probíhá řada termonukleárních reakcí. Základní reakcí je takzvaný proton-protonový řetězec. Zjednodušeně to znamená, že z atomů vodíku vzniká helium a uvolňuje se energie. Každou sekundu se změní přibližně 700 milionů tun vodíku na 695 tun helia a zbytek se přemění právě na energii. Elektromagnetické záření odnáší 96 % vzniklé energie, zbylá čtyři procenta připadají na sluneční neutrina. Na Slunci ubývá vodíku a přibývá helia, z toho se dá určit jeho stáří. Země přijímá od Slunce energii 1,4 kW na čtvereční metr.
Struktura Slunce
Jádro Slunce obklopuje takzvaná vrstva v zářivé rovnováze. Je široká 500 000 kilometrů a fotony zde putují z jádra k povrchu asi 100 000 let. Tento pohyb fotonů je na první pohled neuvěřitelně pomalý, malá rychlost je ale způsobena pohlcováním fotonů hmotou a jejich následným vyzařováním v náhodných směrech. Za touto vrstvou následuje konvektivní zónaširoká 200 000 km, kde proudí horká sluneční hmota směrem vzhůru a po vyzáření části energie klesá zpět. Na povrchu Slunce je fotosféra, která má teplotu asi 5800 Kelvinů. Dále následuje chromosféra, která je relativně řídká a její teplota roste směrem od Slunce. Chromosféru pravděpodobně ohřívají rozpady různých typů nestabilit plazmatu. A poslední vrstvou Slunce je sluneční koróna, řídká atmosféra Slunce, která není ohraničena a její teplota je vyšší než teplota fotosféry. Právě paradoxně vysoká teplota koróny je jedním z předmětů intenzivního výzkumu.
Jak se Slunce projevuje navenek?
Nejvýraznějším projevem sluneční aktivity jsou protuberance. Jedná se o výtrysky sluneční hmoty 15 až 100 tisíc kilometrů nad povrch Slunce. Vytvářejí se tak oblasti relativně hustší a chladnější hmoty v koróně. Protuberance jsou buď klidné, které trvají až měsíce, nebo aktivní, jejichž doba života je pouze minuty až hodiny. Při slunečních erupcíchmůže dojít až k odtržení oblaku plazmatu se zamrzlým magnetickým polem, který putuje sluneční soustavou. V zemské atmosféře může způsobit výrazné polární záře a magnetické bouře. Sluneční skvrnyjsou oblasti na povrchu Slunce ve fotosféře, kde magnetické pole zabraňuje proudění, a tak se vytvářejí oblasti s nižší povrchovou teplotou, které se jeví jako tmavší skvrny. Spikulejsou úzké výtrysky plynů z fotosféry přes chromosféru do sluneční koróny. Šířka proudu je obvykle kolem 1000 km, výška kolem 15000 km. Výtrysky mají dobu života 5 až 7 minut, rychlost vyvrhované hmoty je 20- 30 km za sekundu. Sluneční vítrje proud nabitých částic vyvržených ze Slunce. Teplota koróny je tak vysoká, že sluneční gravitace již nedokáže částice slunečního větru udržet. Jde hlavně o protony, alfa částice neboli jádra helia a o elektrony. Dosud není objasněn mechanismus, který urychluje částice na tak vysokou rychlost.
Jak se Slunce zkoumá?
V CERNu se připravuje série experimentů na téma globálního oteplování. Skeptici totiž tvrdí, že není způsobeno lidskou činností, ale že hlavní příčinou změn klimatu je Slunce. Sluneční erupce a výtrysky koronální hmoty patří k nejenergetičtějším procesům v naší sluneční soustavě. Až dosud je o podstatě těchto jevů známo jen málo. Proto byla 23. září z japonského Uchinoura Space Center vypuštěna kosmická stanice Solar-B, která je určena k jejich objasnění. Hlubší porozumění procesů na Slunci bude mít totiž dopad na celou fyziku. Od sondy Solar-B se očekává, že bude schopna jasně identifikovat specifické pohyby magnetického pole a specifický typ magnetického pole na povrchu Slunce a jeho koronární odezvu. Sonda je sice určena k fyzikálnímu zkoumání základních procesů na Slunci, nicméně NASA doufá, že pomocí této sondy bude možno určit i bezpečná období, kdy nedojde ke slunečním erupcím a kdy se budou moci astronauti odvážit do volného kosmického prostoru. Ke zkoumání procesů na Slunci a jejich důsledků se plánuje celá řada dalších experimentů. Naším cílem je o všech vás postupně informovat. Považujte proto toto shrnutí za podklad pro porozumění novinkám ze sluneční fyziky, kterými vás chceme v Roce Slunce zásobovat.
[
