О нашем Солнце
Собрали тут наши немногочисленные фото Солнца да и решили написать статейку о нашем светиле, которое вот так зорко следит за нами всеми :)
Масса Солнца составляет 99,866 % от суммарной массы всей Солнечной системы. Солнце состоит из водорода (~73% от массы и ~92% от объёма), гелия (~25% от массы и ~7% от объёма) и других элементов с меньшей концентрацией: железа, никеля, кислорода, азота, кремния, серы, магния, углерода, неона, кальция и хрома. Температура поверхности Солнца достигает 6000К. Поэтому Солнце светит почти белым светом, но прямой свет Солнца у поверхности нашей планеты приобретает некоторый жёлтый оттенок из-за более сильного рассеяния и поглощения коротковолновой части спектра атмосферой Земли, однако при ясном небе, вместе с голубым рассеянным светом от неба, солнечный свет вновь даёт белое освещение (интересно для фотографов :)
Снимок с вершины Мусалы, Болгария
Удалённость Солнца от Земли, 149,6 млн км, приблизительно равна астрономической единице (в сентябре 2012 года 28-я Генеральная ассамблея Международного астрономического союза в Пекине приняла решение привязать астрономическую единицу к системе СИ. Астрономическая единица _по определению_ равна в точности 149 597 870 700 метрам) Солнце находится на расстоянии около 26 000 световых лет от центра нашей галлактики - Млечного Пути и вращается вокруг него, делая один оборот более чем за 200 млн лет. Орбитальная скорость Солнца равна 217км/с - таким образом, оно проходит один световой год за 1400 земных лет, а одну астрономическую единицу - за 8 земных суток. В настоящее время Солнце находится во внутреннем крае рукава Ориона нашей Галактики, между рукавом Персея и рукавом Стрельца.
Это, кстати, солнечное затмение :)
Одна из распространённых теорий возникновения Солнечной системы предполагает, что её формирование было вызвано взрывами одной или нескольких сверхновых звёзд. Это предположение основано, в частности, на том, что в веществе Солнечной системы содержится аномально большая доля золота и урана, которые могли бы быть результатом эндотермических реакций, вызванных этим взрывом, или ядерного превращения элементов путём поглощения нейтронов веществом массивной звезды второго поколения.
Из дома :)
Наблюдаемый с Земли путь Солнца по небесной сфере изменяется в течение года. Путь, описываемый в течение года той точкой, которую занимает Солнце на небе в определённое заданное время, называется аналеммой (это для любителей кроссвордов :) и имеет форму цифры 8, вытянутой вдоль оси север - юг (по нашему верх-низ :) Колебание вдоль направления север - юг с амплитудой 47° (вызванное наклоном плоскости эклиптики к плоскости небесного экватора, равным 23,5°) является причиной смены времён года. Существует также другая компонента этой вариации, направленная вдоль оси восток - запад и вызванная увеличением скорости орбитального движения Земли при её приближении к перигелию и уменьшением - при приближении к афелию.
Вот, кстати, любопытный факт: Земля проходит через точку афелия в начале июля и удаляется от Солнца на расстояние 152 млн км, а через точку перигелия - в начале января и приближается к Солнцу на расстояние 147 млн км. Поскольку разница в расстоянии составляет примерно 5 млн км, то в афелии Земля получает примерно на 7% меньше тепла. Таким образом, зимы в северном полушарии немного теплее, чем в южном, а лето немного прохладнее.
Солнце - магнитоактивная звезда. Она обладает сильным магнитным полем, напряжённость которого меняется со временем и которое меняет направление приблизительно каждые 11 лет (северный магнитный полюс оказывается на юге, и наоборот), во время солнечного максимума. Вариации магнитного поля Солнца вызывают разнообразные эффекты, совокупность которых называется солнечной активностью и включает в себя такие явления, как солнечные пятна, солнечные вспышки, вариации солнечного ветра и т. д., а на Земле вызывает полярные сияния в высоких и средних широтах и геомагнитные бури, которые негативно сказываются на работе средств связи, средств передачи электроэнергии, а также негативно воздействует на живые организмы (вызывают головную боль и плохое самочувствие у людей, чувствительных к магнитным бурям)
Снимок с вершины Мусалы, Болгария
Солнце является молодой звездой третьего поколения (популяции I) с высоким содержанием металлов, то есть оно образовалось из останков звёзд первого и второго поколений (соответственно популяций III и II). Задумайтесь только: все вокруг нас (и мы сами) состоит из атомов, образовавшихся в результате гибели предыдущего поколения звезд (а водород, вообще, вечен :)!
Солнечный столб (см. ниже)
Текущий возраст Солнца (точнее - время его существования на главной последовательности), оценённый с помощью компьютерных моделей звёздной эволюции, равен приблизительно 4,57 млрд лет. Звезда такой массы, как Солнце, должна существовать на главной последовательности в общей сложности примерно 10 млрд лет. Таким образом, сейчас Солнце находится примерно в середине своего жизненного цикла. На современном этапе в солнечном ядре идут термоядерные реакции превращения водорода в гелий. Каждую секунду в ядре Солнца около 4 млн тонн вещества превращается в лучистую энергию, в результате чего генерируется солнечное излучение и поток солнечных нейтрино. Масса Солнца недостаточна для того, чтобы его эволюция завершилась взрывом сверхновой. Вместо этого, согласно существующим представлениям, через 4-5 млрд лет оно превратится в красный гигант. По мере того, как водородное топливо в ядре будет выгорать, его внешняя оболочка будет расширяться, а ядро - сжиматься и нагреваться.
Примерно через 7,8 млрд лет, когда температура в ядре достигнет приблизительно 100 млн К, в нём начнётся термоядерная реакция синтеза углерода и кислорода из гелия. На этой фазе развития температурные неустойчивости внутри Солнца приведут к тому, что оно начнёт терять массу и сбрасывать оболочку. По-видимому, расширяющиеся внешние слои Солнца в это время достигнут современной орбиты Земли. При этом исследования показывают, что ещё до этого момента потеря Солнцем массы приведёт к тому, что Земля перейдёт на более далёкую от Солнца орбиту и, таким образом, избежит поглощения внешними слоями солнечной плазмы. Несмотря на это, вся вода на Земле перейдёт в газообразное состояние, а её атмосфера будет сорвана сильнейшим солнечным ветром. Увеличение температуры Солнца в этот период таково, что в течение следующих 500-700 млн лет поверхность Земли будет слишком горяча для того, чтобы на ней могла существовать жизнь в её современном понимании. По мнению профессора Дж. Кастинга, исчезновение жизни из-за повышения температуры, вследствие увеличения яркости Солнца, возможно и до стадии красного гиганта - через 1 миллиард лет. После того как Солнце пройдёт фазу красного гиганта, термические пульсации приведут к тому, что его внешняя оболочка будет сорвана, и из неё образуется планетарная туманность. В центре этой туманности останется сформированный из очень горячего ядра Солнца белый карлик, который в течение многих миллиардов лет будет постепенно остывать и угасать. Данный жизненный цикл считается типичным для звёзд малой и средней массы.
Аэрошоу 100 лет ВВС
Внутреннее строение Солнца:
Солнечное ядро - центральная часть Солнца с радиусом примерно 150-175 тыс. км (то есть 20-25 % от радиуса Солнца), в которой идут термоядерные реакции. Плотность вещества здесь примерно 150 000 кг/м³ (в 150 раз выше плотности воды и в ~6,6 раз выше плотности самого плотного металла на Земле - осмия), а температура в центре ядра - более 14 млн К. Анализ данных, проведённый миссией SOHO, показал, что в ядре скорость вращения Солнца вокруг своей оси значительно выше, чем на поверхности. В ядре осуществляется протон-протонная термоядерная реакция, в результате которой из четырёх протонов образуется гелий-4. Ядро - единственное место на Солнце, в котором энергия и тепло получается от термоядерной реакции, остальная часть звезды нагрета этой энергией.
Камчатка, Вилючик
Зона лучистого переноса. В этой зоне перенос энергии происходит главным образом с помощью излучения и поглощения фотонов. При этом направление каждого конкретного фотона, излучённого слоем плазмы, никак не зависит от того, какие фотоны плазмой поглощались, поэтому он может как проникнуть в следующий слой плазмы в лучистой зоне, так и переместиться назад, в нижние слои. Из-за этого промежуток времени, за который многократно переизлучённый фотон (изначально возникший в ядре) достигает конвективной зоны, может измеряться миллионами лет. В среднем этот срок составляет для Солнца 170 тыс. лет. Перепад температур в данной зоне составляет от 2 млн К на поверхности до 7 млн К в глубине. Плотность вещества в данной зоне колеблется от 0,2 (на поверхности) до 20 (в глубине) плотностей воды.
Конвективная зона Солнца толщиной 200 000 км лежит ближе к поверхности, где температуры и плотности вещества уже недостаточно для полного переноса энергии путём переизлучения. Возникает вихревое перемешивание плазмы, и перенос энергии к поверхности (фотосфере) совершается преимущественно движениями самого вещества. С одной стороны, вещество фотосферы, охлаждаясь на поверхности, погружается вглубь конвективной зоны. С другой стороны, вещество в нижней части получает излучение из зоны лучевого переноса и поднимается наверх, причём оба процесса идут со значительной скоростью. Такой способ передачи энергии называется конвекцией. По мере приближения к поверхности температура падает в среднем до 5800 К, а плотность газа до менее 1/1000 плотности земного воздуха. Скорость потоков составляет в среднем 1-2 км/с, а максимальные её значения достигают 6км/с, что в конечном итоге вызывает эффект магнитного динамо и, соответственно, порождает магнитное поле, имеющее сложную структуру.
Где-то над Индигиркой...
Атмосфера Солнца:
Фотосфера (слой, излучающий свет) образует видимую поверхность Солнца. В абсолютных величинах фотосфера достигает толщины, по разным оценкам, от 100 до 400 км. Температура по мере приближения к внешнему краю фотосферы уменьшается с 6600 К до 4400К.
Хромосфера (от др.-греч. χρομα - цвет, σφαίρα - шар, сфера) - внешняя оболочка Солнца толщиной около 2000 км, окружающая фотосферу. Происхождение названия этой части солнечной атмосферы связано с её красноватым цветом, вызванным тем, что в видимом спектре хромосферы доминирует красная H-альфа линия излучения водорода из серии Бальмера.
Авачинская бухта
Корона - последняя внешняя оболочка Солнца. Корона в основном состоит из протуберанцев и энергетических извержений, исходящих и извергающихся на несколько сотен тысяч и даже более миллиона километров в пространство, образуя солнечный ветер. Средняя корональная температура составляет от 1 000 000 до 2 000 000 К, а максимальная, в отдельных участках, - от 8 000 000 до 20 000 000 К. Несмотря на такую высокую температуру, она видна невооружённым глазом только во время полного солнечного затмения, так как плотность вещества в короне мала. Необычайно интенсивный нагрев этого слоя вызван, по-видимому, эффектом магнитного пересоединения и воздействием ударных волн. Форма короны меняется в зависимости от фазы цикла солнечной активности: в периоды максимальной активности она имеет округлую форму, а в минимуме - вытянута вдоль солнечного экватора. Поскольку температура короны очень велика, она интенсивно излучает в ультрафиолетовом и рентгеновском диапазонах.
Существуют горячие активные и спокойные области, а также корональные дыры с относительно невысокой температурой в 600 000 К, из которых в пространство выходят магнитные силовые линии. Такая («открытая») магнитная конфигурация позволяет частицам беспрепятственно покидать Солнце, поэтому солнечный ветер испускается в основном из корональных дыр.
Солнечный ветер - поток ионизированных частиц (в основном протонов, электронов и α-частиц), распространяющийся с постепенным уменьшением своей плотности, до границ гелиосферы. В среднем Солнце излучает с ветром около 1,3·1036 частиц в секунду, что эквивалентно потере массы, равной земной, за 150 млн лет. Многие природные явления на Земле связаны с возмущениями в солнечном ветре, в том числе геомагнитные бури и полярные сияния. Первые прямые измерения характеристик солнечного ветра были проведены в январе 1959 года советской станцией «Луна-1».
Солнечная активность и солнечный цикл:
Одним из наиболее распространённых показателей уровня солнечной активности является число Вольфа, связанное с количеством солнечных пятен на видимой полусфере Солнца. Общий уровень солнечной активности меняется с характерным периодом, примерно равным 11 годам (так называемый «цикл солнечной активности» или «одиннадцатилетний цикл»). Этот период выдерживается неточно и в XX веке был ближе к 10 годам, а за последние 300 лет варьировался примерно от 7 до 17 лет. В 2000 году наблюдался максимум 23-го цикла солнечной активности. Существуют также вариации солнечной активности большей длительности. Так, во второй половине XVII века солнечная активность и, в частности, её одиннадцатилетний цикл были сильно ослаблены (минимум Маундера). В эту же эпоху в Европе отмечалось снижение среднегодовых температур (т. н. Малый ледниковый период).
Кстати, о ма́лом леднико́вом пери́оде (МЛП). Это был период глобального относительного похолодания, имевший место на Земле в течение XIV-XIX веков. Данный период является наиболее холодным по среднегодовым температурам за последние 2 тысячи лет. Малому ледниковому периоду предшествовал малый климатический оптимум (примерно X-XIII века) - период сравнительно тёплой и ровной погоды, мягких зим и отсутствия сильных засух.
Малый ледниковый период делится на 3 стадии:
1. Первая фаза (условно XIV-XV века). Исследователи полагают, что наступление малого ледникового периода было связано с замедлением течения Гольфстрима около 1300 года. Сильные дожди и необыкновенно суровые зимы привели к гибели нескольких урожаев и вымерзанию фруктовых садов в Англии, Шотландии, северной Франции и Германии. В Шотландии и северной Германии прекратилось виноградарство и производство вин. Зимние заморозки стали поражать даже северную Италию. Ф. Петрарка и Дж. Бокаччо фиксировали, что в XIV в. снег нередко выпадал в Италии. Прямым следствием первой фазы МЛП стал массовый голод первой половины XIV века. В русских землях первая фаза МЛП дала о себе знать в виде череды «дождливых лет» XIV века.
2. Вторая фаза (условно XVI век) ознаменовалась временным повышением температуры. Возможно, это было связано с некоторым ускорением течения Гольфстрима. Другое объяснение «межледниковой» фазы XVI века - максимальная солнечная активность, частично погасившая негативный эффект от замедления Гольфстрима. В Европе вновь было зафиксировано повышение среднегодовых температур, хотя уровень предшествовавшего климатического оптимума достигнут не был.
3. Третья фаза (условно XVII - начало XIX века) стала наиболее холодным периодом МЛП. Пониженная активность Гольфстрима совпала по времени с наиболее низким после V в. до н. э. уровнем солнечной активности (Маундеровским минимумом). После сравнительно тёплого XVI века в Европе резко снизилась среднегодовая температура. Гренландия - «Зелёная земля» - покрылась ледниками и с острова исчезли поселения викингов. Замёрзли даже южные моря. По Темзе и Дунаю катались на санках. Москва-река полгода была надёжной площадкой для ярмарок. Глобальная температура понизилась на 1-2 градуса по Цельсию. В России малый ледниковый период ознаменовался, в частности, исключительно холодным летом в 1601, 1602 и 1604, когда морозы ударяли в июле-августе, а снег ложился в начале осени. Необычные холода повлекли за собой неурожай и голод, а как следствие, по мнению некоторых исследователей - стали одной из предпосылок к началу Смутного времени. Зима 1656 года была столь суровой, что в вошедшей в южные районы Московского государства польской армии от морозов погибло две тысячи человек и тысяча лошадей. В Нижнем Поволжье в зиму 1778 года птицы замерзали в полёте и падали мёртвыми. В ходе русско-шведской войны 1808-1809 гг. русские войска по льду преодолели Балтийское море.
Самая большая группа солнечных пятен за всю историю наблюдений возникла в апреле 1947 года в южном полушарии Солнца. Группа была легко видна невооружённым глазом в предзакатные часы.
А теперь раскроем, наконец, "тайну" образования различных оптических эффектов, связанных с Солнцем.
Гало́ (от др.-греч. ἅλως - круг, диск; также а́ура, нимб, орео́л) - оптический феномен, светящееся кольцо вокруг объекта - источника света.Гало обычно появляется вокруг Солнца или Луны, иногда вокруг других мощных источников света, таких как уличные огни. Существует множество типов гало, но вызваны они преимущественно ледяными кристаллами в перистых облаках на высоте 5-10 км в верхних слоях тропосферы. Вид наблюдаемого гало зависит от формы и расположения кристаллов. Отражённый и преломлённый ледяными кристаллами свет нередко разлагается в спектр, что делает гало похожим на радугу.
Где-то над Киргизией...
Световой, или солнечный, столб представляет собой вертикальную полосу света, тянущуюся от солнца во время заката или восхода. Явление вызывается шестиугольными плоскими либо столбовидными ледяными кристаллами. Подвешенные в воздухе плоские кристаллы вызывают солнечные столбы, если солнце находится на высоте 6° над горизонтом либо позади него, столбовидные - если солнце находится на высоте 20° над горизонтом. Кристаллы стремятся занять горизонтальную позицию при падении в воздухе, и вид светового столба зависит от их взаимного расположения.
Паргелий (от др.-греч. παρα- и ἥλιος «солнце» - ложное солнце) - один из видов гало, выглядит как светлое радужное пятно на уровне солнца. Возникает вследствие преломления солнечного света в анизотропно ориентированных кристалликах льда, парящих в атмосфере. В «Слове о полку Игореве» упомянуто, что перед наступлением половцев и пленением Игоря «четыре солнца засияли над русской землей». Воины восприняли это как знак надвигающейся большой беды.
Вертолетодром п. Козыревск
В комментах, кстати, есть фотка этого эффекта в исполнении olly_ru пасиб )
Для следующих эффектов у нас пока нет иллюстраций, но их легко найти в инете по названиям эффекта:
Гло́рия (лат. gloria - украшение; ореол) - оптическое явление в облаках. Наблюдается на облаках, расположенных прямо напротив источника света. Наблюдатель должен находиться на горе или на самолёте, а источник света (Солнце или Луна) - за его спиной. Представляет собой цветные кольца света на облаке вокруг тени наблюдателя. Внутри находится голубоватое кольцо, снаружи - красноватое, далее кольца могут повторяться с меньшей интенсивностью. Угловой размер намного меньше, чем у радуги - 5…20°, в зависимости от размера капель в облаке. Глория объясняется дифракцией света, ранее уже отражённого в капельках облака так, что он возвращается от облака в том же направлении, по которому падал, то есть к наблюдателю.
Зени́тная дуга́ - один из видов гало, который часто называют перевёрнутой радугой. Обычно наблюдается, когда на небе есть перистые облака. Паргелический круг - белый, светлый (обычно радужный) круг, появляющийся в дневное время суток, огибающий все небо параллельно горизонту на высоте солнца; одна из форм гало. Название обусловлено тем, что все паргелии располагаются на этом кругу. Отраженное гало (образующие его лучи просто отражаются от поверхности кристаллов, не диспергируя внутри, поэтому он и не радужный).
Ну и напоследок еще пару кадров солнечного затмения. Заметили случайно, поэтому снято без подготовки с помощью оказавшихся под рукой предметов.
По материалам Википедии