Где заходит солнце и как оно восходит

• 4 Ноября, 2018
• 
  Советы туристу
  
• Иван Лапаев

Восход и заход Солнца — это естественные процессы, происходящие регулярно в нашей Вселенной. Правда, если быть точными, то Солнце не восходит и заходит, а остается неподвижным. Вопреки расхожему мнению наших древних предков, это не небесное светило вращается вокруг нашей планеты, а Земля вместе с семью другими планетами вращается вокруг Солнца, попутно вращаясь еще и вокруг своей оси, по направлению с запада на восток.

Знание о том, с какой стороны восходит Солнце, может пригодиться туристу, как способ ориентирования по местности и даже послужить заменой компаса. Кроме того, есть любители полюбоваться закатом. Из статьи читатели могут узнать, где Солнце заходит и восходит.

Общая информация

Если спросить у людей: «С какой стороны встает Солнце?», то большинство ответит на этот «глупый» по их мнению, вопрос так: «Солнце восходит на востоке». На самом деле это утверждение неправильное. Так же, как и стандартный ответ на вопрос: «Где Солнце заходит?». Оба ответ не верные. Точнее они правильные, но только в отношении двух дней в году. Это 23 сентября и 21 марта, так называемые дни осеннего и весеннего равноденствия. Как несложно догадаться из их названия, в эти дни сутки поделены поровну — 12 часов дня и 12 часов ночи. Именно поэтому Солнце встает четко на востоке и заходит четко на западе.

В другое же время Солнце движется по небосклону совершенно иначе, совершая либо более короткую траекторию движения (тогда ночь длиннее дня) или более длинную (тогда день длиннее ночи).

Также необходимо назвать еще 2 знаменательные даты — 22 декабря и 21 июня. Это дни зимнего и летнего солнцестояния соответственно. Исходя из названия, нетрудно догадаться, что в эти дни солнце наиболее долго находится в небе. Только в день зимнего солнцестояния это действительно по отношению к Южному полушарию, а в случае с летним солнцестоянием относится к Северному полушарию. Но почему же?

Виды полушарий и различия между ними

Всего существует 4 вида полушарий — Южное и Северное, Западное и Восточное. Коротко описывая Западное и Восточное, нужно отметить, что они отличаются по часовым поясам. То есть, когда в Западном полушарии день, то в Восточном ночь и наоборот. Это происходит из-за того, что Земля вращается вокруг своей оси. В разное время суток Земля «подставляет» Солнцу разные свои части.

Но нас интересуют Северное и Южное полушария. Они отличаются по временам года. То есть, если в Северном зима, то в Южном лето и наоборот. Весна и осень соответственно тоже поменяны местами. Это происходит благодаря вращению Земли вокруг Солнца и ее неравномерному освещению.

Где заходит Солнце и где оно восходит?

Если рассматривать Северное полушарие, то летом Солнце восходит между севером и востоком, а заходит между севером и западом. Зимой встает между югом и востоком, а заходит между западом и югом. Осенью и весной Солнце встает между северо-востоком и юго-востоком, а заходит между северо-западом и юго-западом. В дни осеннего и весеннего равноденствия, как уже было отмечено, оно восходит и заходит строго на востоке и западе соответственно.

В Южном полушарии все наоборот. Этим и объясняется отличие времен года.

Необходимо упомянуть о том, что контраст между ночью и днем тем выше, чем севернее располагается рассматриваемая местность в Северном полушарии, и чем южнее в Южном. То есть, если сформировать определенное правило, то оно будет звучать так: чем ближе территория к полюсу, тем сильнее будет проявляться разница ночи и дня. И соответственно чем ближе территория к экватору, тем меньше проявляется разница дня и ночи.

Если рассматривать на конкретном примере, то на полюсах ночи длятся по нескольку месяцев, как и дни. А на экваторе разницы между ночью и днем практически нет. Из-за этого на экваторе никогда не бывает зимы и лета, здесь всегда одинаковая освещенность.

Заключение

Знание о том, где Солнце заходит и где оно восходит, может пригодиться не только для саморазвития, но и на практике. Например, отправившись в поход, вы всегда сможете определить сторону света по положению Солнца, что естественно сильно поможет вам в вопросе ориентации на местности.

Похожие статьи

Советы туристу

Что делать в Сочи с детьми, когда идет дождь?

Советы туристу

Куда сходить с ребенком в Витязево: самые популярные развлечения и места отдыха, советы, фото и отзывы

Советы туристу

Куда и как уехать из России

Советы туристу

Берлин: что посмотреть и куда сходить, рекомендации туристам

Советы туристу

Отпуск в России: куда лучше поехать отдыхать

Советы туристу

Куда сходить в Домодедово: самые популярные места

Где восход солнца компас.

Определение сторон горизонта по солнцу и часам

Новый выпуск «Клуба почемучек» тоже будет на выезде.
Видимо, я уже так привыкла по пятницам отвечать на вопросы и ставить опыты, что и в отпуске на отдыхе не могу от этой привычки избавиться:) Поэтому занятия мы проводим из Верхнезаморского — крымского поселка на Азовском море.

На этот раз нас с детьми заинтересовал вопрос: «Как определить стороны света?«.
Дело в том, что на днях мы делали флюгер. И нам понадобилось отметить на нем стороны света, чтобы можно было узнать, с какой стороны дует ветер.
Есть несколько способов это определить.

Способ 1. Определяем стороны света по восходу и закату солнца.

Этот способ самый простой. Его знает даже моя шестилетняя Катя. Солнце встает на востоке, а заходит на западе. Значит, если встать так как перед географической картой, т.е. чтобы правая рука была там, где всходит солнце (восток), а левая  — где (запад), то впереди будет север, а позади юг.
Этот способ годится только для примерного определения сторон света, так как зависит от времени года. Идеально он работает только два дня в году: в день весеннего и осеннего равноденствия.
Для ориентировки флюгера его можно использовать только как вспомогательный к остальным.
О них я расскажу ниже ниже.

Способ 2. Определяем стороны света по длине тени.

Когда солнце находится в наивысшей точке небосклона (в зените), то оно показывает строго на юг. А  значит в противоположной стороне находится север, по бокам  — запад и восток. Но как определить, когда именно солнце в зените?
Очень просто — по длине тени. В тот момент, когда солнце находится в наивысшей точке, тени от предметов самые короткие.
Значит, нам нужно в течении дня измерять тень от какого-нибудь предмета (например, мы отмечали длину тени от палки-гномона в наших солнечных часах). И определить самую маленькую тень.
Конец тени и будет указывать на север.
Обратите внимание, что надо замерить, когда будет самая короткая тень. А не тень в полдень. Потому что солнечное время и время на часах не совпадает.
Почему? Это отдельный интересный вопрос, надеюсь, мы до него когда-нибудь доберемся.

Способ 3. Определяем стороны света покомпасу.

Этот способ я поставила на третье место, хотя он чаще всего приходит на ум. Но дело в том, что не всегда под рукой есть компас. Поэтому этим элементарным способом не везде можно воспользоваться. (Например, у нас сейчас, когда мы делаем флюгер, компаса нет). Да и для малышей компас — сложный прибор. Принципы его работы им понять нелегко, поэтому то, что стрелка компаса «знает», где север, они воспринимают как какое-то волшебство, а не научный факт. И как обращаться с компасом их еще надо научить. Например,мы в свое время для этого играли в моряков.

Способ 4. Определяем стороны света с помощью иголки.

Но если вы уже знакомы с компасом, и проблема лишь в его отсутствии, то можно заменить компас намагниченной иголкой. Об этом способе я уже рассказывала в посте о свойствах магнита.
Для этого понадобится посудина с водой, растительное масло или небольшой кусочек плавучего материала (пробки или пенопласта), стальная иголка и что-то, чем ее можно намагнитить.
У нас магнита не оказалось, и мы использовали для  намагничивания иголки обычные стальные ножницы. Уточню — ножницы должны быть из металла, способного намагничиваться. Ими надо быстро-быстро пощелкать, и тогда в металле образуется магнитное поле. А потом потереть иголку о ножницы, чтобы передать ей магнитные свойства. После этого иголка становится стрелкой компаса: она стремиться развернуться по лини север-юг.
Если ее смазать растительным маслом (или воткнуть ее в кусочек пробки) и положить на поверхность воды, то иголке ничто не помешает встать в нужное положение. 

У этого способа только один недостаток — так можно определить направление север-юг, но в какой именно стороне север, а в какой юг, надо определить дополнительными способами. Например, способом № 1.

Способ 5. Определяем стороны света по Полярной звезде.

Полярная звезда  находится практически в точке Северного полюса мира (т.е. при вращении Земли она остается неподвижной на небосводе). Это очень удобно для ориентирования — она всегда видна точно на севере. А найти ее на ночном небе очень просто. При некоторой тренировке это смогут и дошкольники. Для начала надо научится находить на небе ковш Большой Медведицы. После этого надо мысленно провести линию через две звезды, образующие дальний от  «ручки» бок ковша. Если эту линию продолжить дальше, то она упрется в яркую звезду — это и будет альфа Малой Медведицы, Полярная звезда. Значит, в той стороне север.

Способ 6.  Определяем стороны света с помощью компьютерных приложений.

Существует множество компьютерных программ, которые могут помочь сориентироваться по сторонам света. 

Например, можно  воспользоваться обычной Google Maps. На этой карте  можно разглядеть весь мир в огромном разрешении. Поэтому, если вам надо определить, с какой стороны света от вас вон то дерево, то надо всего лишь найти на карте его и ваше местоположение. А сама карта уже сориентирована по сторонам света как обычно: верх-север, низ-юг,  лево-запад, право-восток.

Существуют и специальные приложения для мобильников. В современных моделях бывает встроенный компас. Но можно дополнительно поставить программу (у нас стоит java applet «Compass»), которая определяет стороны света по расположению солнца. Программе нужна информация о полушарии, в котором вы находитесь. Используя текущее время, она строит на экране перекрестие север-юг, запад-восток. После этого вам останется всего лишь повернуть мобильник на солнце — туда, где оно в этот момент находится. И тогда перекрестие на экране совпадет с реальными направлениями на стороны света.

Способ 7.  Определяем стороны света по природным объектам.

Это самый ненадежный способ.

Все мы помним со школы, чтона стволах одиноко стоящих деревьев и на камнях с северной стороны больше мха. Или что с северной стороны бок у муравейника более крутой.
Но попробуйте как-нибудь на практике применить эти знания. Окажется, что не все так однозначно. На расположение мха влияет множество других факторов, например, затененность рельефа, наличие водных источников, ветра, дующие в этой местности, и еще куча других причин.А с муравейниками я совсем не могу ничего определить — их форма, на мой взгляд, зависит только от того места, на котором он расположен. Так же шатко выглядят и другие лесные приметы: покраснение бочков ягод брусники и земляники с южной стороны, поворот на солнце головок череды (где у нас ее найти?) и т.п. Они, видимо, верны статистически, да еще и «работают» не для каждой местности. Поэтому определение сторон света по природным объектам лучше использовать в комплексе с другими способами.

Мы с детьми проверили все эти способы определения сторон света (кроме последнего, так как ни мха, ни муравейников, ни цветов, ни ягод поблизости не было — вокруг голая степь).
И все они дали практически одинаковый результат.
Поэтому мы смело можем считать, что наш флюгер сориентирован по сторонам света правильно!

Подробно | Солнце — Исследование Солнечной системы НАСА

Введение

Солнце — желтый карлик возрастом 4,5 миллиарда лет — горячий светящийся шар из водорода и гелия — в центре нашей Солнечной системы. Это около 93 миллионов миль (150 миллионов километров) от Земли, и это единственная звезда нашей Солнечной системы. Без энергии Солнца жизнь, какой мы ее знаем, не могла бы существовать на нашей родной планете.

С нашей точки зрения на Земле Солнце может выглядеть как неизменный источник света и тепла в небе. Но Солнце — динамичная звезда, постоянно меняющаяся и посылающая энергию в космос. Наука об изучении Солнца и его влияния на всю Солнечную систему называется гелиофизикой.

Солнце — самый большой объект в нашей Солнечной системе. Его диаметр составляет около 865 000 миль (1,4 миллиона километров). Его гравитация удерживает Солнечную систему вместе, удерживая все, от самых больших планет до мельчайших обломков на орбите вокруг нее.

Несмотря на то, что Солнце является центром нашей Солнечной системы и играет важную роль в нашем выживании, по своим размерам это всего лишь средняя звезда. Были найдены звезды в 100 раз больше. И многие солнечные системы имеют более одной звезды. Изучая наше Солнце, ученые могут лучше понять работу далеких звезд.

Самая горячая часть Солнца — его ядро, где температура достигает 27 миллионов °F (15 миллионов °C). Та часть Солнца, которую мы называем его поверхностью — фотосфера — имеет относительно прохладную температуру 10 000 °F (5500 °C). В одной из самых больших загадок Солнца внешняя атмосфера Солнца, корона, становится тем горячее, чем дальше она простирается от поверхности. Температура короны достигает 3,5 миллионов °F (2 миллионов °C) — намного, намного горячее, чем фотосфера.

2 декабря 2020 года исполнилось 25 лет Солнечной и гелиосферной обсерватории, или SOHO. С момента своего запуска миссия наблюдала за Солнцем.

Тёзка

Тёзка

У Солнца было много имен. Латинское слово для Солнца — «sol», которое является основным прилагательным для всего, что связано с Солнцем: солнечное. Гелиос, бог Солнца в древнегреческой мифологии, также дает свое имя многим терминам, связанным с Солнцем, таким как гелиосфера и гелиосейсмология.

Потенциал для жизни

Потенциал для жизни

Солнце не могло приютить жизнь в том виде, в каком мы его знаем, из-за его экстремальных температур и радиации. Однако жизнь на Земле возможна только благодаря солнечному свету и энергии.

Размер и расстояние

Размер и расстояние

Наше Солнце — звезда среднего размера с радиусом около 435 000 миль (700 000 километров). Многие звезды намного крупнее, но Солнце намного массивнее нашей родной планеты: чтобы соответствовать массе Солнца, потребуется более 330 000 земных масс, а для заполнения объема Солнца потребуется 1,3 миллиона земных масс.

Солнце находится на расстоянии около 93 миллионов миль (150 миллионов километров) от Земли. Его ближайший звездный сосед — тройная звездная система Альфа Центавра: красный карлик Проксима Центавра находится на расстоянии 4,24 световых года, а Альфа Центавра A и B — две солнцеподобные звезды, вращающиеся вокруг друг друга, — на расстоянии 4,37 световых года. Световой год — это расстояние, которое свет проходит за один год, что равно примерно 6 триллионам миль (90,5 триллиона километров).

Орбита и вращение

Орбита и вращение

Солнце расположено в галактике Млечный Путь в спиральном рукаве, называемом Отрог Ориона, который простирается наружу из рукава Стрельца.

На этой иллюстрации показаны спиральные рукава нашей галактики Млечный Путь. Наше Солнце находится в шпоре Ориона. Предоставлено: НАСА/Адлер/У. Чикаго/Уэслиан/Лаборатория реактивного движения-Калифорнийский технологический институт | Полная подпись и изображение

Солнце вращается вокруг центра Млечного Пути, увлекая за собой планеты, астероиды, кометы и другие объекты в нашей Солнечной системе. Наша Солнечная система движется со средней скоростью 450 000 миль в час (720 000 километров в час). Но даже при такой скорости Солнцу требуется около 230 миллионов лет, чтобы совершить один полный оборот вокруг Млечного Пути.

Солнце вращается вокруг своей оси, вращаясь вокруг галактики. Его вращение имеет наклон в 7,25 градуса по отношению к плоскости орбит планет. Поскольку Солнце не твердое, разные его части вращаются с разной скоростью. На экваторе Солнце делает один оборот примерно каждые 25 земных дней, а на полюсах Солнце делает один оборот вокруг своей оси каждые 36 земных дней.

Луны

Как звезда Солнце не имеет лун, но планеты и их лун вращаются вокруг Солнца.

Кольца

Кольца

Солнце должно было быть окружено газопылевым диском в начале своей истории, когда Солнечная система только формировалась, около 4,6 миллиарда лет назад. Часть этой пыли все еще существует сегодня в нескольких пылевых кольцах, окружающих Солнце. Они отслеживают орбиты планет, гравитация которых притягивает пыль к Солнцу.

Формация

Формация

Солнце образовалось около 4,6 миллиарда лет назад в гигантском вращающемся облаке газа и пыли, называемом солнечной туманностью. По мере того, как туманность разрушалась под действием собственной гравитации, она вращалась быстрее и сплющивалась в диск. Большая часть материала туманности была притянута к центру, чтобы сформировать наше Солнце, что составляет 99,8% массы нашей Солнечной системы. Большая часть оставшегося материала сформировала планеты и другие объекты, которые сейчас вращаются вокруг Солнца. (Остальные остатки газа и пыли были унесены ранним солнечным ветром молодого Солнца.)

Как и у всех звезд, у нашего Солнца рано или поздно закончится энергия. Когда оно начнет умирать, Солнце расширится до красного гиганта и станет настолько большим, что поглотит Меркурий и Венеру, а возможно, и Землю. Ученые предсказывают, что Солнце прошло чуть меньше половины своего жизненного цикла и просуществует еще 5 миллиардов лет или около того, прежде чем станет белым карликом.

3D-модель Солнца, нашей звезды. Авторы и права: Приложения и разработка технологий визуализации НАСА (VTAD)

› Параметры загрузки

Структура

Структура

Солнце представляет собой огромный шар из водорода и гелия, удерживаемых вместе собственной гравитацией.

Солнце имеет несколько областей. Внутренние области включают ядро, зону излучения и зону конвекции. Двигаясь наружу, следует видимая поверхность или фотосфера, затем хромосфера, за ней переходная зона, а затем корона – обширная внешняя атмосфера Солнца.

Когда материал покидает корону со сверхзвуковой скоростью, он становится солнечным ветром, который образует огромный магнитный «пузырь» вокруг Солнца, называемый гелиосферой. Гелиосфера простирается за орбиту планет нашей Солнечной системы. Таким образом, Земля существует внутри атмосферы Солнца. За пределами гелиосферы находится межзвездное пространство.

Ядро — самая горячая часть Солнца. Ядерные реакции здесь, когда водород превращается в гелий, питают солнечное тепло и свет. Температура достигает 27 миллионов ° F (15 миллионов ° C), а его толщина составляет около 86 000 миль (138 000 километров). Плотность ядра Солнца составляет около 150 граммов на кубический сантиметр (г/см³). Это примерно в 8 раз больше плотности золота (190,3 г/см³) или в 13 раз больше плотности свинца (11,3 г/см³).

Энергия ядра выносится наружу за счет излучения. Это излучение отражается вокруг радиационной зоны, и ему требуется около 170 000 лет, чтобы добраться от ядра до вершины конвекционной зоны. Двигаясь наружу, в зоне конвекции, температура падает ниже 3,5 миллионов ° F (2 миллиона ° C). Здесь большие пузыри горячей плазмы (суп из ионизированных атомов) движутся вверх к фотосфере, которую мы считаем поверхностью Солнца.

Поверхность

Поверхность

У Солнца нет твердой поверхности, как у Земли и других каменистых планет и лун. Часть Солнца, обычно называемая его поверхностью, называется фотосферой. Слово «фотосфера» означает «световая сфера», что вполне уместно, поскольку именно этот слой излучает наиболее видимый свет. Это то, что мы видим с Земли своими глазами. (Надеюсь, это само собой разумеется, но никогда не смотрите прямо на Солнце, не защитив глаза.)

Хотя мы называем это поверхностью, фотосфера на самом деле является первым слоем солнечной атмосферы. Это около 250 миль толщиной, с температурой, достигающей около 10 000 градусов по Фаренгейту (5 500 градусов по Цельсию). Это намного холоднее, чем пылающее ядро, но все еще достаточно горячо, чтобы заставить углерод, такой как алмазы и графит, не просто плавиться, а кипеть. Большая часть солнечной радиации уходит из фотосферы в космос.

Атмосфера

Атмосфера

Над фотосферой находится хромосфера, переходная зона и корона. Не все ученые называют переходную зону отдельной областью — это просто тонкий слой, где хромосфера быстро нагревается и становится короной. Фотосфера, хромосфера и корона являются частью атмосферы Солнца. (Иногда корону небрежно называют «атмосферой Солнца», но на самом деле это верхняя атмосфера Солнца. )

В атмосфере Солнца мы видим такие особенности, как солнечные пятна, корональные дыры и солнечные вспышки.

Видимый свет от этих верхних областей Солнца обычно слишком слаб, чтобы его можно было увидеть на фоне более яркой фотосферы, но во время полных солнечных затмений, когда Луна закрывает фотосферу, хромосфера выглядит как тонкий красный ободок вокруг Солнца, в то время как корона образует красивую белую корону («корона» означает корону на латыни и испанском языке) с плазменными полосами, сужающимися наружу, образуя формы, похожие на лепестки цветов.

В одной из самых больших загадок Солнца корона намного горячее, чем слои непосредственно под ней. (Представьте, что уходит от костра только для того, чтобы согреться.) Источник нагрева короны — главная нерешенная загадка в изучении Солнца.

Магнитосфера

Магнитосфера

Солнце создает магнитные поля, которые распространяются в космос и образуют межпланетное магнитное поле — магнитное поле, пронизывающее нашу солнечную систему. Поле переносится через Солнечную систему солнечным ветром — потоком электрически заряженного газа, дующим от Солнца во всех направлениях. Огромный пузырь пространства, в котором преобладает магнитное поле Солнца, называется гелиосферой. Поскольку Солнце вращается, магнитное поле закручивается в большую вращающуюся спираль, известную как спираль Паркера. Эта спираль имеет форму, похожую на узор воды из вращающегося садового полива.

Солнце не всегда ведет себя одинаково. Он проходит фазы высокой и низкой активности, составляющие солнечный цикл. Примерно каждые 11 лет географические полюса Солнца меняют свою магнитную полярность, то есть северный и южный магнитные полюса меняются местами. Во время этого цикла фотосфера, хромосфера и корона Солнца меняются от тихих и спокойных до бурно активных.

Высота цикла солнечной активности, известная как солнечный максимум, является временем значительного увеличения активности солнечных бурь. Солнечные пятна, извержения, называемые солнечными вспышками, и корональные выбросы массы обычны во время солнечного максимума. Последний солнечный цикл — Солнечный цикл 25 — начался в декабре 2019 года.когда произошел солнечный минимум, по данным Группы прогнозов солнечного цикла 25, международной группы экспертов, спонсируемой НАСА и NOAA. Теперь ученые ожидают, что активность Солнца поднимется до следующего прогнозируемого максимума в июле 2025 года.

Солнечная активность может высвобождать огромное количество энергии и частиц, некоторые из которых воздействуют на нас здесь, на Земле. Как и погода на Земле, условия в космосе, известные как космическая погода, всегда меняются в зависимости от активности Солнца. «Космическая погода» может мешать спутникам, GPS и радиосвязи. Он также может вывести из строя энергосистемы и вызвать коррозию трубопроводов, по которым транспортируются нефть и газ.

Самая сильная геомагнитная буря за всю историю наблюдений — событие Кэррингтона, названное в честь британского астронома Ричарда Кэррингтона, который наблюдал солнечную вспышку 1 сентября 1859 года, вызвавшую это событие. Телеграфные системы по всему миру вышли из строя. Искровые разряды поражали телеграфистов и поджигали их телеграфную бумагу. Незадолго до рассвета следующего дня небо над Землей вспыхнуло красными, зелеными и пурпурными полярными сияниями — результатом взаимодействия энергии и частиц Солнца с атмосферой Земли. По сообщениям, полярные сияния были настолько яркими, что газеты можно было читать так же легко, как и при дневном свете. Полярные сияния, или северное сияние, были видны на юге вплоть до Кубы, Багамских островов, Ямайки, Сальвадора и Гавайев.

Еще одна солнечная вспышка 13 марта 1989 года вызвала геомагнитные бури, которые нарушили передачу электроэнергии с электростанции Hydro Québec в Канаде, погрузив 6 миллионов человек во тьму на 9 часов. Вспышка 1989 года также вызвала скачки напряжения, расплавившие силовые трансформаторы в Нью-Джерси.

В декабре 2005 года рентгеновские лучи солнечной бури нарушили связь спутник-земля и навигационные сигналы Глобальной системы позиционирования (GPS) примерно на 10 минут.

Центр прогнозирования космической погоды NOAA следит за активными областями на Солнце и выпускает часы, предупреждения и оповещения об опасных явлениях космической погоды.

Ресурсы

Ресурсы

• Гелиофизика НАСА
• Гелиопедия
• Миссии по изучению Солнца
• Центр прогнозирования космической погоды NOAA

Солнце Земли: факты о возрасте, размере и истории Солнца

Одно из первых изображений, сделанных солнечным орбитальным аппаратом ЕКА/НАСА во время его первого близкого прохождения к Солнцу в 2020 году.
(Изображение предоставлено: Solar Orbiter/EUI Team/ESA & NASA; CSL, IAS, MPS, PMOD/WRC, ROB, UCL/MSSL)

Солнце находится в центре Солнечной системы, где оно является самым большим объектом. Он содержит 99,8% массы Солнечной системы и примерно в 109 раз больше диаметра Земли — около одного миллиона Земель может поместиться внутри Солнца.

Поверхность Солнца имеет температуру около 10 000 градусов по Фаренгейту (5 500 градусов по Цельсию), а температура в ядре достигает более 27 миллионов F (15 миллионов C) из-за ядерных реакций. По данным НАСА, нужно было бы взрывать 100 миллиардов тонн динамита каждую секунду, чтобы соответствовать энергии, производимой солнцем .

Солнце — одна из более чем 100 миллиардов звезд Млечного Пути . Она вращается на расстоянии около 25 000 световых лет от галактического ядра, совершая один оборот каждые 250 миллионов лет или около того. Солнце относительно молодо и входит в поколение звезд, известных как Население I, которые относительно богаты элементами тяжелее гелия. Старшее поколение звезд называется Населением II, и, возможно, существовало более раннее поколение Населения III, хотя о членах этого поколения пока ничего не известно.

  Связанный: Насколько горячо солнце?

Как образовалось солнце

Солнце родилось около 4,6 миллиарда лет назад. Многие ученые считают, что Солнце и остальная часть Солнечной системы образовались из гигантского вращающегося облака газа и пыли, известного как солнечная туманность. Когда туманность схлопывалась из-за гравитации, она вращалась быстрее и сплющивалась в диск. Большая часть материала была стянута к центру, чтобы сформировать солнце.

Связанные: Как образовалось солнце?

У Солнца достаточно ядерного топлива, чтобы оставаться таким, как сейчас, еще 5 миллиардов лет. После этого он раздуется и станет красным гигантом (откроется в новой вкладке). В конце концов, он сбросит свои внешние слои, а оставшееся ядро ​​разрушится и превратится в белого карлика (откроется в новой вкладке). Медленно белый карлик исчезнет и войдет в свою заключительную фазу как тусклый, холодный теоретический объект, иногда известный как черный карлик (откроется в новой вкладке).

Связанный: Когда солнце умрет?

Схема, показывающая Солнце в центре нашей Солнечной системы (не в масштабе). (Изображение предоставлено NASA/JPL-Caltech)

(откроется в новой вкладке)

Внутренняя структура и атмосфера Солнца

Солнце и атмосфера Солнца (откроется в новой вкладке) разделены на несколько зон и слоев. Внутреннее пространство Солнца изнутри наружу состоит из ядра, радиационной зоны и конвективной зоны. Солнечная атмосфера над ней состоит из фотосферы, хромосферы, переходной области и короны. Дальше — солнечный ветер , истечение газа из короны.

Ядро простирается от центра Солнца примерно на четверть пути к его поверхности. Хотя он составляет всего около 2% объема Солнца, его плотность почти в 15 раз превышает плотность свинца, и он содержит почти половину массы Солнца. Далее следует радиационная зона, которая простирается от ядра до 70 % пути до поверхности Солнца, составляя 32 % объема Солнца и 48 % его массы. Свет от ядра рассеивается в этой зоне, так что для прохождения одного фотона часто может потребоваться миллион лет.

Зона конвекции достигает поверхности Солнца и составляет 66% объема Солнца, но лишь немногим более 2% его массы. В этой зоне преобладают бурлящие «конвекционные ячейки» газа. Существуют два основных типа ячеек солнечной конвекции — ячейки грануляции шириной около 600 миль (1000 километров) и ячейки супергрануляции диаметром около 20 000 миль (30 000 км).

Фотосфера — самый нижний слой солнечной атмосферы, излучающий свет, который мы видим. Его толщина составляет около 300 миль (500 км), хотя большая часть света исходит из его нижней трети. Температура в фотосфере колеблется от 11 000 F (6 125 C) внизу до 7 460 F (4 125 C) наверху. Далее идет хромосфера, которая более горячая, до 35 500 F (19,725 C) и, по-видимому, полностью состоит из остроконечных структур, известных как спикулы, обычно около 600 миль (1000 км) в поперечнике и до 6000 миль (10 000 км) в высоту.

После этого находится переходная область толщиной от нескольких сотен до нескольких тысяч миль, которая нагревается короной над ней и испускает большую часть своего света в виде ультрафиолетовых лучей. Вверху находится сверхгорячая корона, состоящая из таких структур, как петли и потоки ионизированного газа. Температура короны обычно колеблется от 900 000 F (500 000 C) до 10,8 миллионов F (6 миллионов C) и даже может достигать десятков миллионов градусов, когда происходит солнечная вспышка. Материя короны сдувается солнечным ветром.

Связанный: Космическая погода: Солнечные пятна, солнечные вспышки и выбросы корональной массы

Магнитное поле Солнца

Магнитное поле Солнца обычно примерно в два раза сильнее магнитного поля Земли. Однако на небольших участках он сильно концентрируется, достигая в 3000 раз большей силы, чем обычно. Эти перегибы и завихрения в магнитном поле возникают из-за того, что Солнце вращается быстрее на экваторе, чем в более высоких широтах, и потому, что внутренние части Солнца вращаются быстрее, чем поверхность.

Связанный: Огромные магнитные «веревки» приводят в действие мощные солнечные взрывы

Эти искажения создают особенности, начиная от солнечных пятен и заканчивая впечатляющими извержениями, известными как вспышки , и выбросами корональной массы. Вспышки — самые сильные извержения в Солнечной системе, в то время как выбросы корональной массы (открывается в новой вкладке) менее сильны, но связаны с огромным количеством материи — один выброс может выбросить в космос примерно 20 миллиардов тонн (18 миллиардов метрических тонн) вещества. .

Химический состав Солнца

Как и большинство других звезд, Солнце состоит в основном из водорода, за которым следует гелий. Почти все оставшееся вещество состоит из семи других элементов — кислорода, углерода, неона, азота, магния, железа и кремния. На каждый миллион атомов водорода на Солнце приходится 98 000 гелия, 850 кислорода, 360 углерода, 120 неона, 110 азота, 40 магния, 35 железа и 35 кремния. Тем не менее, водород — самый легкий из всех элементов, поэтому на его долю приходится примерно 72% массы Солнца, а на гелий — около 26%.

Связанный: Из чего сделано солнце? (открывается в новой вкладке)

Посмотрите, как работают солнечные вспышки, солнечные бури и мощные солнечные извержения, в этой инфографике SPACE.com. Посмотреть полную инфографику солнечной бури можно здесь. (Изображение предоставлено Karl Tate/SPACE.com)

Солнечные пятна и солнечные циклы

Солнечные пятна — это относительно холодные темные образования на поверхности Солнца, которые часто имеют примерно круглую форму. Они появляются там, где плотные пучки силовых линий магнитного поля из недр Солнца прорываются через поверхность.

Количество солнечных пятен меняется в зависимости от солнечной магнитной активности — изменение этого числа от минимального нуля до максимального примерно в 250 солнечных пятен или скоплений солнечных пятен, а затем обратно до минимума известно как солнечный цикл (открывает в новой вкладке) и составляет в среднем около 11 лет. В конце цикла магнитное поле быстро меняет полярность.

  Связанное: Самое большое солнечное пятно за 24 года поражает ученых, но также озадачивает

История наблюдения за солнцем

Солнечный орбитальный аппарат ESA-NASA и солнечный зонд NASA Parker в настоящее время изучают солнце с беспрецедентно подробного расстояния, чем любой космический корабль до него. (Изображение предоставлено: Solar Orbiter: ESA/ATG medialab; Parker Solar Probe: NASA/Johns Hopkins APL). и наблюдения за затмениями. Многие считали, что Солнце вращается вокруг Земли, а древнегреческий ученый Птолемей формализовал эту «геоцентрическую» модель в 150 г. до н.э. Затем, в 1543 году, Николай Коперник описал гелиоцентрическую (солнцецентрированную) модель Солнечной системы, а в 1610 году открытие Галилео Галилеем спутников Юпитера подтвердило, что не все небесные тела тела кружили вокруг Земли.

Чтобы узнать больше о том, как устроены Солнце и другие звезды, после первых наблюдений с помощью ракет ученые начали изучать Солнце с околоземной орбиты. НАСА запустило серию из восьми орбитальных обсерваторий, известную как Орбитальная солнечная обсерватория в период с 1962 по 1971 год. Семь из них были успешными, они проанализировали солнце в ультрафиолетовом и рентгеновском диапазонах и сфотографировали сверхгорячую корону. среди прочих достижений.

В 1990 году НАСА и Европейское космическое агентство запустили зонд «Улисс» , чтобы провести первые наблюдения за его полярными регионами. В 2004 году космический корабль НАСА «Генезис» доставил образцы солнечного ветра на Землю для изучения. В 2007 году миссия НАСА с двумя космическими аппаратами Солнечно-земных отношений (STEREO) вернула первые трехмерные изображения Солнца. НАСА потеряло связь со STEREO-B в 2014 году, который оставался вне связи, за исключением короткого периода в 2016 году. STEREO-A остается полностью функциональным.

Солнечная и гелиосферная обсерватория (SOHO), которая в прошлом году отпраздновала 25-летие пребывания в космосе, стала одной из самых важных миссий на сегодняшний день. Разработанный для изучения солнечного ветра, а также внешних слоев и внутренней структуры Солнца, он показал структуру солнечных пятен под поверхностью, измерил ускорение солнечного ветра, обнаружил корональные волны и солнечные торнадо, обнаружил более 1000 комет. и произвел революцию в нашей способности прогнозировать космическую погоду.

Обсерватория солнечной динамики (SDO), запущенная в 2010 году, вернула невиданные ранее детали материала, выходящего наружу и прочь от солнечных пятен, а также очень крупные планы активности на поверхности Солнца. и первые измерения солнечных вспышек с высоким разрешением в широком диапазоне длин волн экстремального ультрафиолета.

Новейшим дополнением к флоту наблюдения за Солнцем являются солнечный зонд NASA Parker , запущенный в 2018 году, и Solar Orbiter ESA/NASA , запущенный в 2020 году. Оба этих космических корабля вращаются вокруг солнце ближе, чем любой космический корабль до него, проводя дополнительные измерения окружающей среды в окрестностях звезды.

Во время своего близкого прохода солнечный зонд Parker погружается во внешнюю атмосферу Солнца, корону, выдерживая температуру выше одного миллиона градусов по Фаренгейту. В ближайшем будущем солнечный зонд Parker пролетит всего 4 миллиона миль (6,5 миллиона километров) до поверхности Солнца (расстояние между Солнцем и Землей составляет 93 миллиона миль (150 миллионов километров)). Измерения, которые он производит, помогают ученым больше узнать о том, как энергия течет через солнце, о структуре солнечного ветра и о том, как энергетические частицы ускоряются и переносятся.

Связанный: NASA Parker Solar Probe приближается к солнцу, поскольку цикл космической погоды ускоряется с высокотехнологичными камерами и телескопами, которые делают снимки поверхности Солнца с самого близкого расстояния. Технически для солнечного зонда Parker было невозможно нести камеру, которая смотрела бы прямо на поверхность солнца.

В ближайшее время Solar Orbiter пройдет на расстоянии около 26 миллионов миль (43 миллиона км) от звезды — примерно на 25% ближе, чем Меркурий . Во время своего первого перигелия, точки на его эллиптической орбите, ближайшей к Солнцу, космический корабль приблизился к Солнцу примерно на половину расстояния от Земли. Изображения, полученные во время первого перигелия, опубликованные в июне прошлого года, были самыми близкими изображениями солнца из когда-либо сделанных и выявили ранее невиданные особенности на поверхности звезды — миниатюрные вспышки, получившие название костров. (откроется в новой вкладке)

После того, как Solar Orbiter совершит несколько близких проходов, диспетчеры миссии начнут поднимать его орбиту из плоскости эклиптики, в которой вращаются планеты, чтобы дать возможность камерам космического корабля сделать первые в истории снимки полюсов Солнца крупным планом. Картирование активности в полярных регионах поможет ученым лучше понять магнитное поле Солнца, которое определяет 11-летний солнечный цикл.

Эта статья была обновлена ​​9 июня 2021 года старшим автором Space.com Терезой Пултаровой.

Присоединяйтесь к нашим космическим форумам, чтобы продолжать обсуждать последние миссии, ночное небо и многое другое! А если у вас есть новость, исправление или комментарий, сообщите нам об этом по адресу: [email protected].

Чарльз К. Чой — автор статей для Space.com и Live Science. Он охватывает все, что связано с человеческим происхождением и астрономией, а также физику, животных и общие научные темы. Чарльз имеет степень магистра гуманитарных наук Университета Миссури-Колумбия, Школу журналистики и степень бакалавра гуманитарных наук Университета Южной Флориды. Чарльз побывал на всех континентах Земли, пил прогорклый чай с маслом яка в Лхасе, плавал с морскими львами на Галапагосских островах и даже взбирался на айсберг в Антарктиде.