Здавна Сонце викликало захват у людей у всьому світі. Не випадково в самих різних куточках нашої планети існували, а подекуди існують і понині солярні міфи і культи, яким у тій чи іншій мірі властиво шанування Сонця. Вони відігравали важливу роль у релігії єгиптян, індійців, індійців, а також, на думку деяких вчених, у слов’янських релігіях. Ще не маючи обладнання, яким мають сучасні вчені, і не підозрюючи про те, яке внутрішню будову Сонця, наші предки розуміли, що воно – джерело життя на Землі.
Сонце — одна із зірок Чумацького Шляху, єдина зірка в Сонячній системі. По спектральної класифікації воно відноситься до класу жовтих карликів. Сонце – не дуже гаряча і порівняно невелика зірка, але відносно Землі величезні її розміри. У всіх точках Сонця завжди підтримується рівновага гравітації і тиску газу. Ці сили діють у протилежних один одному напрямках. Таким чином, завдяки оптимальному співвідношенню Сонце залишається досить стабільним астрономічним тілом. Склад і внутрішня будова Сонця в даний момент досить добре вивчені.
Склад Сонця
Сонце містить приблизно 75 % водню і 25 % гелію по масі (92,1 % водню і 7,8 % гелію за кількістю атомів). Інші елементи (кремній, кисень, азот, сірка, магній, кальцій, хром, залізо, нікель, вуглець і неон) складають лише 0,1 % від загальної маси.
Вчені довго намагалися скласти уявлення про склад і внутрішню будову Сонця, використовуючи такі методи астрономії, як спостереження, спектроскопія, теоретичний аналіз і т. д. В результаті вони прийшли до висновку, що завдяки вибуху народилася зірка, що складається переважно з гелію і водню. Їх співвідношення мінливе, тому що в глибині Сонця водень перетворюється в гелій з-за постійного процесу ядерного синтезу. Запуск цього процесу неможливий без вкрай високої температури і великої маси небесного тіла.
Внутрішня будова Сонця
Сонце є сферичним тілом, що знаходиться в рівновазі. На рівних відстанях від центру фізичні показники скрізь однакові, але вони невпинно змінюються, якщо рухатися від центру до умовної поверхні. Сонце має кілька шарів, і їх температура тим вище, чим вони ближче до середини. Не можна не згадати, що гелій і водень в різних шарах має різні характеристики.
Сонячне ядро
Ядро – центральна частина Сонця. Експериментальним шляхом встановлено, що сонячне ядро за розміром становить приблизно 25 % від усього радіуса Сонця і складається із сильно стисненого речовини. Маса ядра — майже половина від загальної маси Сонця. Умови в серцевині нашого світила екстремальні. Температура і тиск досягають там максимальних показників: температура ядра складає приблизно 14 млн К, а тиск в ньому досягає 250 млрд атм. Газ в сонячному ядрі більш ніж у 150 разів щільніше води. Це саме те місце, де протікає термоядерна реакція, що супроводжується виділенням енергії. Водень перетворюється в гелій, а разом з ним з’являються світло і тепло, які потім доходять до нашої планети і дають їй життя.
На відстані від ядра більш 30 % радіуса температура стає менше 5 млн градусів, тому ядерні реакції там вже майже не відбуваються.
Зона променистого перенесення
Зона променистого перенесення розташована біля кордону ядра. Імовірно вона займає близько 70 % всього радіусу зірки і складається з гарячого речовини, через яке теплова енергія передається від ядра до зовнішнього шару.
В результаті термоядерної реакції, що протікає в сонячному ядрі, утворюються різні радіаційні фотони. Пройшовши крізь зону променистого перенесення і всі наступні шари, вони викидаються в космос і блукають там разом з сонячним вітром, доходить від Сонця до Землі всього за 8 хвилин. Вченим вдалося встановити, що на подолання цієї зони фотонам потрібно приблизно 200 000 років.
Зона променистого перенесення є не лише Сонця, але і в інших зірок. Її величина та сила залежать від розміру зірки.
Конвективна зона
Зона конвекції – остання у внутрішньому будову Сонця та інших подібних йому зірок. Вона розташована зовні зони променистого перенесення і посідає останні 20 % від радіуса Сонця (близько третини від обсягу зірки). Енергія в ній передається конвекцією. Конвекція – це передача тепла струменями і потоками, за допомогою активного перемішування. Цей процес нагадує кипіння води. Потоки гарячого газу переміщуються до поверхні і віддають тепло назовні, а остиглий газ спрямовується назад, углиб Сонця, завдяки чому реакція ядерного синтезу триває. По мірі наближення до поверхні температура речовини в конвективній зоні падає до 5800 К. Конвективна зона, як і зона променистого перенесення, є майже у всіх зірок.
Всі перераховані вище шари Сонця не наблюдаемы.
Атмосфера Сонця
Над конвективною зоною розташовано кілька спостережуваних шарів Сонця – атмосфера. Її хімічний склад визначається методом спектрального аналізу. Внутрішня будова атмосфери Сонця включає три шари: фотосфери (в перекладі з грецької – “світловий сфери”), хромосфери (“пофарбованої сфери”) і корони. Саме в останніх двох шарах виникають магнітні спалаху.
Фотосфера
Фотосфера – єдиний видимий з нашої планети шар Сонця. Температура фотосфери – 6000 Що Вона світиться біло-жовтим світлом. Саме середина цього шару і вважається умовною поверхнею Сонця і використовується для розрахунку відстаней, тобто відліку висоти і глибини.
Товщина фотосфери – близько 700 км, вона складається з газу і випускає доходить до Землі сонячне випромінювання. Верхні шари фотосфери більш холодні і розряджені, ніж нижні. Хвилі, що виникають в конвективній зоні і фотосфері, передають механічну енергію вищерозміщених областях і нагрівають їх. Внаслідок цього верхня частина фотосфери є найхолоднішою – близько 4500 К. З обох боків від них температура швидко підвищується.
Хромосфера
Хромосфера – наступна за фотосферой, сильно розріджена повітряна оболонка Сонця, що складається переважно з водню. У зв’язку з її надзвичайною яскравістю її можна побачити лише при повному сонячному затемненні. Слово “хромосфера” в перекладі з грецького означає “забарвлена сфера”. Коли Місяць затуляє Сонце, хромосфера завдяки присутності водню стає рожевою. Цей шар холодніше попереднього, оскільки його щільність нижче. Температура газів у верхніх шарах хромосфери становить 50 000 К.
На висоті 12 000 км над фотосферой лінія спектра водню стає невиразною. Трохи вище зафіксовані сліди кальцію. Його лінія спектру кінчається ще через 2 000 км. Чим далі від поверхні Сонця, тим газ гаряче і більше розряджений.
Корона
Над висотою в 14 000 км над фотосферой починається корона – третя зовнішня оболонка Сонця. Корона складається з енергетичних вивержень і протуберанців – особливих плазмових утворень. Її температура варіюється від 1 до 20 млн До, є також корональні діри з температурою 600 тис. До, звідки виходить сонячний вітер. Починаючи від нижньої частини, температура зростає, а на висоті 70 000 км від поверхні Сонця починає знижуватися.
Верхня межа корони поки не встановлена, як і точна причина незвично високої температури. Як і хромосфера, сонячна корона теж видно лише під час затемнень або при використанні спеціального обладнання. Сонячна корона є потужним джерелом постійного рентгенівського та ультрафіолетового випромінювання.
На сьогоднішній день людству досить багато відомо про внутрішню будову Сонця і про процеси, що відбуваються в ньому. Прояснення їх природи багато в чому сприяв технічний прогрес. Завдяки отриманню знань про Сонце можна скласти уявлення і про інших зірках. Але оскільки спостерігати за Сонцем можна лише здалеку, у нього залишилося ще чимало нерозгаданих таємниць.
