3.5.1. Солнце

Солнце представляет собой огромный плазменный шар с очень высокой температурой. Состоит на 71% из водорода, на 26% из гелия и небольшого количества других элементов. Диаметр Солнца составляет 1392 тыс. км (в 116 раз больше диаметра Земли). Масса Солнца – 1,989∙10³⁰ кг (в 332946 раз больше массы Земли). Средняя плотность вещества Солнца 1,41 г/см³ , плотность в ядре – около 100 г/см³. Плотность в наружных слоях Солнца в сотни раз меньше плотности воздуха у поверхности Земли. Давление в недрах Солнца 3,4∙10¹⁶ Па – в сотни миллиардов раз больше атмосферного у поверхности Земли. Температура в ядре Солнца – 14 миллионов градусов, температура на поверхности - 5700° С. Мощность излучения солнца 3,86∙10²³ кВт, ежесекундно масса Солнца уменьшается на 4,3 млн. тонн за счет излучения. Ускорение свободного падения на поверхности Солнца – 27,9 g. Частицы плазмы на Солнце движутся со скоростями в сотни и тысячи километров в секунду.

Солнце вращается вокруг своей оси, делая один оборот за 25 суток (по экватору). Один оборот вокруг центра Галактики Солнце делает за 225 млн. лет. Возраст Солнца 4,5 – 5 млрд. лет.

Солнце состоит из нескольких слоев. В центре расположено ядро, температура которого 14 млн. градусов. Радиус ядра около 140000 км. В ядре происходят ядерные реакции: превращение водорода в гелий с выделением огромного количества энергии. Энергия, генерируемая в ядре, через промежуточные слои передается наружу. На это требуется около 10 млн. лет. Ядро окружено радиоактивным слоем, в котором происходят процессы поглощения и отражения света. По мере удаления от центра фотоны за счет столкновения теряют свою энергию. Далее тепло к поверхности передается за счет конвекции. В конвективной зоне, окружающей радиоактивный слой, постоянно происходит процесс перемешивании: горячий газ распределяется по поверхности, охлаждается на ней, затем устремляется вновь к центру. За конвективной зоной следует фотосфера толщиной около 400 км. Здесь возникает излучение, посылаемое Солнцем в мировое пространство. Именно фотосфера видима с Земли. Эффективная температура фотосферы 5700 – 5780° С.

На фотосфере регулярно возникают темные образования, называемые солнечными пятнами. Темный цвет пятен объясняется тем, что они имеют более низкую температуру по сравнению с окружающей их фотосферой – примерно на 1000 – 1500 градусов ниже. Размеры пятен от 7000 до 50000 км. Средняя продолжительность жизни пятна от двух недель до нескольких месяцев. За это время меняются его размеры и форма, пятна перемещаются по поверхности Солнца. Пятна обычно возникают целыми группами.

Перед образованием пятен на небольших участках фотосферы появляются яркие области – факелы. Факелы и солнечные пятна свидетельствуют об активных процессах, протекающих на Солнце. Общее число активных областей на Солнце регулярно меняется. Средний цикл повторений составляет 11 лет. В 1908 г. Иоганн Галле установил, что пятна имеют мощные магнитные поля – до 0,25 Тл (магнитное поле Земли составляет 0,0001 Тл).

За фотосферой следует хромосфера, толщина которой 10 – 20 тыс. км. Хромосфера представляет собой слой раскаленных газов с температурой в несколько десятков тысяч градусов. Над хромосферой расположена солнечная корона, состоящая из сильно разреженной высокоионизированной плазмы с температурой 1 – 2 млн. градусов. Хромосферу и корону можно наблюдать в период солнечных затмений.

Над активными областями хромосферы и короны иногда наблюдаются вспышки и протуберанцы. Вспышки - направленный поток заряженных частиц, образующихся при внезапном сжатии вещества хромосферы вследствие резких изменений магнитных полей. Проходя через корону, этот поток увлекает за собой частицы плазмы и создает мощное излучение, состоящее из радиоволн, рентгеновских, ультрафиолетовых, видимых и космических лучей. Поток частиц, возникающих при вспышке на Солнце, достигает Земли примерно через сутки. Они оказывают воздействие на земную атмосферу, особенно на верхние слои, увеличивают ионизацию атмосферы Земли.

Проходя через солнечную корону, корпускулярный поток вытягивает ее вещество в длинные лучи, называемые протуберанцами. Протуберанцы могут подниматься на расстояние, сравнимое с диаметром Солнца. Это происходит со скоростью до 300 км/с при температуре около 10000° С.

Солнце излучает «солнечный ветер» - непрерывное истечение плазмы, состоящей из электронов, протонов, ионизированных атомных ядер. Солнечный ветер излучается со скоростью в несколько сот километров в секунду, распространяется по всей Солнечной системе, доходит до Земли, где при взаимодействии с магнитным полем вызывает ряд явлений, в том числе полярные сияния.