Saulė yra artimiausia Žemei žvaigždė, centrinis ir pats didžiausias Saulės sistemos kūnas. Tai G2 spektrinės klasės ir V šviesio klasės geltonoji nykštukė, esanti savo stabiliausioje gyvavimo stadijoje.
Nors danguje ji atrodo kaip vientisas diskas, iš tiesų tai sudėtingas, nevienalytis plazmos rutulys, kurio procesai lemia visą kosminę aplinką aplink mus.
Svarbiausia techninė informacija apie Saulę:
- Atstumas: Nuo Galaktikos centro nutolusi apie 28 000 šviesmečių, o virš Galaktikos plokštumos iškilusi 30 šviesmečių.
- Temperatūra: Branduolyje siekia 15,7 mln. K, o matomame paviršiuje – apie 5500 °C.
- Masės praradimas: Dėl spinduliavimo ir Saulės vėjo žvaigždė kas sekundę netenka apie 9 mln. tonų masės.
- Matomumas: Iš Žemės matoma 31,45–32,53′ kampu, o jos vidutinis ryškis yra minus 26,7.
Saulės šerdis: termobranduolinis variklis
Saulės viduje, pačiame centre, yra 0,35 Saulės spindulio šerdis. Tai sritis, kurioje gimsta visa energija, vėliau pasiekianti Žemę šviesos ir šilumos pavidalu. Čia medžiagos tankis yra milžiniškas – net 162 g/cm³, o temperatūra pakyla iki sunkiai suvokiamų 15,7 mln. K.
Tokiomis ekstremaliomis sąlygomis vyksta termobranduolinės protoninio ciklo reakcijos. Vandenilio atomų branduoliai jungiasi tarpusavyje, virsta heliu ir išlaisvina milžinišką energijos kiekį.
Šis procesas yra toks intensyvus, kad vien dėl spinduliavimo Saulė per sekundę praranda 4,5 mln. tonų masės:
Energijos kelionė: nuo spinduliavimo iki konvekcijos
Virš šerdies plyti apie 0,5 Saulės spindulio storio sluoksnis, vadinamas spindulinio pernešimo zona. Šioje srityje energija keliauja fotonų pavidalu.
Tai itin lėtas procesas, nes fotonai nuolat susiduria su medžiagos dalelėmis, yra sugeriami ir vėl išspinduliuojami, kol galiausiai pasiekia išorinius sluoksnius.
Toliau seka išorinis, maždaug 0,15 Saulės spindulio storio konvekcijos sluoksnis. Čia energijos perdavimo principas pasikeičia.
Karštos plazmos srautai kyla į viršų, atiduoda energiją atmosferai, atvėsta ir vėl grimzta gilyn. Šis nuolatinis medžiagos maišymasis sukuria aktyvų ir dinamišką žvaigždės paviršiaus vaizdą.
Matomasis paviršius ir atmosferos sluoksniai
Plika akimi (naudojant filtrus) matomas spindintis Saulės paviršius yra apatinis atmosferos sluoksnis – fotosfera.
Tai sritis, iš kurios šviesa ištrūksta į kosminę erdvę. Fotosferos paviršius nėra lygus; jame matomos granulės (konvekcinių ląstelių viršūnės), fakelai ir tamsesnės, vėsesnės sritys – Saulės dėmės.
Virš fotosferos kyla kiti atmosferos sluoksniai:
- Chromosfera: Ją galima pamatyti tam tikro bangos ilgio šviesoje. Čia stebimi flokulai ir galingi chromosferos žybsniai, kurie į aplinką išmeta didelius energijos kiekius.
- Vainikas: Tai išorinė, pati rečiausia atmosferos dalis, geriausiai matoma visiško Saulės užtemimo metu arba per specialų prietaisą – koronografą. Vainiko fone dažnai stebimi protuberantai – milžiniški plazmos debesys, pakibę magnetiniuose laukuose.
Cheminė sudėtis ir elementų gausa
Saulės masę sudaro beveik visa periodinė lentelė, tačiau dominuoja vos keli elementai. Didžioji dalis, apie 74,7 %, yra vandenilis – pagrindinis termobranduolinių reakcijų kuras. Helis sudaro apie 23,7 % masės, o visi kiti cheminiai elementai – likusius 1,6 %.
Nors kitų elementų procentinė dalis atrodo maža, Saulės atmosferoje jų identifikuota net 73. Tai apima anglies, deguonies, geležies ir kitų sunkesnių elementų pėdsakus, kurie yra kritiškai svarbūs astrofizikams, tiriantiems žvaigždžių evoliuciją ir cheminę Visatos istoriją.
Saulės aktyvumas ir 11 metų ciklas
Mūsų žvaigždė pasižymi kintamu aktyvumu, kuris turi dėsningą ~11 metų periodą. Šio ciklo metu periodiškai kinta matomų dėmių, fakelų ir protuberantų kiekis. Tai tiesiogiai veikia „kosminius orus“ – nuo Saulės aktyvumo priklauso magnetinės audros Žemėje, kurios gali sutrikdyti palydovų darbą ar elektros tinklus.
Saulės magnetinis laukas yra itin dinamiškas. Bendras srauto tankis siekia
tačiau Saulės dėmėse jis gali koncentruotis iki 0,3 T.
Tokia magnetinė įtampa sukelia galingus išsiveržimus, kurie į tarpžvaigždinę erdvę pasėja elektringųjų dalelių vėją, radijo bangas ir rentgeno spindulius.
Helioseismologija: kaip girdime žvaigždės vidų?
Mokslas, leidžiantis pažvelgti į Saulės vidų nenaudojant tiesioginių stebėjimų, vadinamas helioseismologija. Saulės paviršiuje nuolat vyksta neradialinės pulsacijos – tai garso bangos, kurios sklinda per visą žvaigždės tūrį.
Matuodami šiuos virpesius, mokslininkai gali tiksliai nustatyti sluoksnių gylį, temperatūrą ir cheminę sudėtį ten, kur nepasiekia joks teleskopas.
Šie tyrimai patvirtina, kad Saulė nėra rami struktūra. Ji nuolat pulsuoja, o jos vidaus medžiaga juda skirtingais greičiais, priklausomai nuo platumos ir gylio. Tai sukuria vadinamąjį „dinamo efektą“, kuris ir palaiko galingą Saulės magnetinį lauką.
Saulės vėjas ir jo įtaka sistemai
Iš karštojo Saulės vainiko į tarpplanetinę erdvę nuolat srūva elektringųjų dalelių srautas, vadinamas Saulės vėju. Jis užpildo visą Saulės sistemą ir suformuoja heliosferą – savotišką apsauginį burbulą, saugantį mus nuo dalies energingos galaktinės spinduliuotės.
Saulės vėjas nusineša maždaug tiek pat masės, kiek Saulė praranda dėl spinduliavimo. Susidūręs su Žemės magnetiniu lauku, šis srautas sukelia įspūdingas šiaurės pašvaistes, tačiau kartu primena mums apie nenutrūkstamą ryšį tarp mūsų planetos ir šios galingos geltonosios nykštukės.
