Słońce

Rysunek 1. Obraz Słońca.

Słońce jest gwiazdą znajdującą się w centrum naszego Układu Słonecznego. Składa się głównie z wodoru – około trzech czwartych swojej całkowitej masy – i helu – około jednej czwartej swojej całkowitej masy. Pozostała część jego masy to inne pierwiastki występujące w znacznie mniejszych ilościach, które składają się na niecałe dwa procent masy Słońca. Pierwiastki te obejmują węgiel, azot, tlen, neon, magnez, krzem, siarkę i żelazo. Ponad 50 innych pierwiastków występuje w ilościach śladowych. Temperatura powierzchni Słońca wynosi 5778 K (5505°C).

Energia ze Słońca

Energia ze Słońca jest niezbędna do życia na Ziemi. Nie tylko pozwala ona istnieć życiu, ale jest również źródłem większości energii, z której korzystają ludzie. Biomasa, paliwa kopalne i niektóre odnawialne źródła energii, takie jak wiatr i energia słoneczna, pochodzą ze Słońca. Paliwa kopalne to po prostu energia słoneczna zmagazynowana w formie wtórnej. Pierwotna energia ze Słońca jest przechwytywana w procesie fotosyntezy i przechowywana w wiązaniach chemicznych w miarę wzrostu roślin. Energia ta jest następnie uwalniana miliony lat później, gdy rośliny przekształcą się w paliwa kopalne. Wszystkie paliwa kopalne są ostatecznie energią pochodzącą ze światła słonecznego. Energia słoneczna docierająca do Ziemi jest znacząca, nawet po przejściu przez setki kilometrów atmosfery ziemskiej. Promieniowanie słoneczne, które dociera do Ziemi ma znaczną ilość energii. Przy pełnym natężeniu, moc promieniowania słonecznego docierającego do Ziemi przy powierzchni górnej atmosfery wynosi około 1367 W/m2. Biorąc pod uwagę fakt, że tylko połowa Ziemi zwrócona jest w stronę Słońca, a także uwzględniając różne ilości światła słonecznego, które docierają na różnych szerokościach geograficznych oraz ilość atmosfery, przez którą światło słoneczne musi przejść, średnia moc wynosi około 340 W/m2.

Oprócz dostarczania energii, energia słoneczna ogrzewa Ziemię do punktu, w którym nadaje się ona do zamieszkania (struktura atmosfery również pomaga zapewnić, że budżet energetyczny Ziemi utrzymuje stałą, możliwą do utrzymania temperaturę). Słońce tworzy również wzorce pogodowe, prądy oceaniczne i prądy powietrzne.

Warstwy Słońca

Satelity zostały wystrzelone w celu ciągłego badania Słońca. Satelity te obserwują Słońce w różnych długościach fal, co pomaga stworzyć obraz opisujący wewnętrzne funkcjonowanie Słońca. Uważa się, że Słońce składa się z 6 różnych regionów:

• Rdzeń: Wewnętrzna 1/5 promienia Słońca jest znana jako jego jądro. Wewnątrz rdzenia zachodzi fuzja jądrowa, a więc tam, skąd pochodzi energia Słońca. W jądrze znajduje się duża koncentracja atomów wodoru, które w wyniku grawitacji są popychane w kierunku centrum Słońca. Kiedy duża liczba atomów wodoru jest wtłoczona w mały obszar, robi się gorąco – temperatura wewnątrz jądra wynosi około 13,6 miliona stopni. Kiedy wodór jest rozgrzany do takiej temperatury, porusza się coraz szybciej i szybciej, zderzając się ze sobą coraz częściej. Kiedy szybko poruszające się atomy wodoru zderzają się ze sobą, czasami zainicjują reakcję fuzji jądrowej poprzez wykorzystanie tunelowania kwantowego.
• Strefa radiacyjna: Ta warstwa jest strefą otaczającą jądro. Energia wytworzona w procesie fuzji jądrowej w jądrze jest w postaci wysokoenergetycznych fotonów. Fotony te przemieszczają się na zewnątrz w procesie radiacyjnym. Fotony te poruszają się szybko – z prędkością światła – ale ich częste zderzenia z innymi cząstkami powodują bardzo powolny ruch poza strefę promieniowania, ponieważ nie poruszają się one po prostej drodze na zewnątrz.
• Strefa konwekcji: Obszar ten tworzy zewnętrzną powłokę Słońca. Energia w tej strefie jest przekazywana bardzo szybko poprzez konwekcję. Gorętszy gaz ze strefy radiacyjnej rozszerza się i wznosi przez strefę konwekcji. Może to zrobić, ponieważ strefa konwekcyjna jest chłodniejsza niż strefa promieniowania, a zatem mniej gęsta. W miarę unoszenia się gaz ochładza się, opadając z powrotem w dół. Gdy zbliża się do strefy promieniowania, ponownie się ogrzewa i wznosi. Proces ten powtarza się, tworząc prądy konwekcyjne.
• Fotosfera: Ta część Słońca jest cienką warstwą i jest to warstwa, w której emitowane jest światło. Fotosfera jest więc warstwą Słońca, którą widzimy z Ziemi.
• Chromosfera: Jest to czerwono-pomarańczowa warstwa gazu. Generalnie nie można jej dostrzec gołym okiem, gdyż światło fotosfery przeważa nad nią. Jednakże, podczas zaćmienia Słońca może być widoczna. Może być również widoczny w prominencjach.
• Korona: Jest to słaba warstwa plazmy otaczająca powierzchnię Słońca. Można ją zobaczyć gołym okiem tylko podczas zaćmienia Słońca. Temperatury w koronie mogą zbliżać się do dwóch milionów stopni.

Rysunek 2. To jest trójwymiarowy model Słońca dostarczony przez NASA. Przeciągnij obraz dookoła, aby spojrzeć na Słońce pod różnymi kątami.

Do dalszego czytania

Więcej informacji o energii pochodzącej ze Słońca, zobacz:

• Fuzja jądrowa na Słońcu
• Promieniowanie słoneczne
• Insolacja

Więcej informacji o tym, jak ta energia jest ważna na Ziemi, zobacz:

• Energia słoneczna dla Ziemi
• Temperatura Ziemi
• Moc słoneczna