太陽の大気と太陽活動。 太陽の構造と大気。 太陽風

太陽と記載されているにもかかわらず、 「黄色の小人」あまりにも素晴らしいので、私たちには想像することさえ困難です。 木星の質量が地球の質量の 318 倍であると言うと、信じられないことに思えます。 しかし、全物質の質量の 99.8% が太陽から来ていると知ると、それは単に理解を超えたものになります。

過去数年にわたり、私たちは「私たちの」スターがどのように機能するかについて多くのことを学びました。 人類は、太陽に物理的に接近して物質のサンプルを採取できる調査探査機を発明していません（そして発明する可能性は低い）ですが、太陽の構成についてはすでによく知っています。

物理学と能力の知識は、太陽が何でできているかを正確に言う機会を与えてくれます。 質量の 70% が水素、27% がヘリウム、その他の元素 (炭素、酸素、窒素、鉄、マグネシウムなど) - 2.5%.

しかし、幸いなことに、私たちの知識はこれらの無味乾燥な統計だけに限定されません。

太陽の内側には何があるのか

最新の計算によると、太陽の深部の温度は摂氏1,500万〜2,000万度に達し、星の物質の密度は1立方センチメートルあたり1.5グラムに達します。

太陽のエネルギー源は、地表深部で常に進行している核反応であり、そのおかげで星の高温が保たれています。 太陽の表面の下深くでは、水素が核反応によりヘリウムに変換され、それに伴うエネルギーの放出が起こります。
太陽の「核融合帯」はこう呼ばれています 太陽核半径は約 150 ～ 175,000 km (太陽の半径の最大 25%) です。 太陽核内の物質の密度は水の密度の 150 倍、地球上で最も密度の高い物質であるオスミウムの密度のほぼ 7 倍です。

科学者は、星の内部で起こる 2 種類の熱核反応を知っています。 水素サイクルそして 炭素循環。 太陽には主に流れます 水素サイクル、次の 3 つの段階に分けることができます。

• 水素原子核が重水素原子核（水素の同位体）に変わる
• 水素原子核はヘリウムの不安定同位体の原子核に変化する
• 最初と 2 番目の反応の生成物は、ヘリウムの安定同位体 (ヘリウム 4) の形成に関連しています。

毎秒 426 万トンの星の物質が放射線に変換されますが、太陽の重さに比べれば、この信じられないほどの値ですら無視できるほど小さいです。

熱は吸収によって太陽の内部から放出されます 電磁放射、下から来て、さらに再放出されます。

太陽の表面に近づくと、内部から放射されるエネルギーは主に太陽に伝達されます。 対流帯太陽使用プロセス 対流- 物質の混合（物質の暖かい流れは表面近くに上昇し、冷たい流れは下降します）。
対流帯は太陽の直径の約 10% の深さにあり、星の表面近くまで達しています。

太陽の雰囲気

対流帯の上では太陽大気が始まり、そこでは再び輻射によるエネルギー伝達が起こります。

光球呼ばれた 最下層 太陽大気— 目に見える太陽の表面。 その厚さは光学的厚さの約 2/3 に相当し、光球の絶対厚さは 100 ～ 400 km に達します。 太陽からの可視放射線の源は光球であり、その温度は 6600 K (最初) から 4400 K (光球の上端) の範囲にあります。

実際、太陽が明確な境界を持つ完全な円のように見えるのは、光球の境界で明るさが 1 秒角未満で 100 分の 1 に低下するからにすぎません。 このため、太陽円盤の端は中心に比べて著しく明るさが低くなり、その明るさは円盤の中心の明るさのわずか 20% にすぎません。

彩層- 2番 大気層太陽は、光球を取り囲む厚さ約 2000 km の星の外殻です。 彩層の温度は高度が 4000 度から 20,000 度に上昇するにつれて上昇します。地球から太陽を観察すると、彩層は密度が低いため見えません。 それは日食のときにのみ観察できます。太陽円盤の端の周りの強烈な赤い輝き、これは星の彩層です。

太陽コロナ- 太陽大気の最後の外殻。 コロナは、数十万キロメートル、さらには100万キロメートル以上離れた宇宙まで放射および噴火するプロミネンスと精力的な噴火で構成されており、 太陽風。 コロナの平均温度は最大 200 万 K ですが、2,000 万 K に達することもあります。ただし、彩層の場合と同様、太陽コロナは日食のときにのみ地球から見ることができます。 太陽コロナ内の物質の密度は低すぎるため、通常の条件下では観測できません。

太陽風

太陽風- 加熱された星の大気の外層から放出される荷電粒子 (陽子と電子) の流れで、惑星系の境界にまで広がります。 この現象により、発光体は毎秒数百万トンの質量を失います。

地球の軌道の近くでは、太陽風の粒子の速度は秒速 400 キロメートルに達し (恒星系の中を超音速で移動します)、太陽風の密度は 1 立方センチメートルあたり数個から数十個のイオン化粒子です。

惑星の大気を容赦なく「波立たせ」、そこに含まれるガスを地球に「吹き飛ばす」のは太陽風です。 オープンスペース、彼の責任が大きいです。 地球が太陽風に抵抗できるようにしているのは、太陽風からの目に見えない保護として機能し、大気原子の宇宙空間への流出を防ぐ惑星の磁場です。 太陽風が惑星の磁場と衝突すると、地球ではこれを次のように呼んでいる光学現象が発生します。 オーロラ磁気嵐を伴う。

しかし、太陽風の恩恵も否定できません。太陽系からの銀河由来の宇宙放射線を「吹き飛ばす」のが太陽風のおかげで、私たちの恒星系を外部の銀河放射線から守ってくれます。

オーロラの美しさを見ると、これらの閃光が太陽風と地球の磁気圏の目に見える兆候であるとは信じられません。

星は完全にガスでできています。 しかし、その外層は大気とも呼ばれます。

太陽の大気は 200 ～ 300 km から始まります。 太陽円盤の目に見える端よりも深い。 これらの大気の最も深い層は光球と呼ばれます。 光球の厚さは太陽半径の 3,000 分の 1 にすぎないため、慣例的に光球は太陽の表面と呼ばれることもあります。 光球のガス密度は地球の成層圏とほぼ同じですが、地球表面のガス密度の数百分の1です。 光球の温度は深さ 300 km で 8000 K まで下がります。 最上層では最大 4000 K。 高倍率の望遠鏡では、光球の微妙な細部を観察できます。光球はすべて、狭くて暗い経路のネットワークによって分離された小さな明るい粒子、つまり顆粒が散在しているように見えます。 粒状化は、上昇する暖かいガス流と下降する冷たいガス流の混合の結果です。 外層での温度差は比較的小さいですが、より深い対流ゾーンでは温度差が大きくなり、混合がより激しく発生します。 太陽の外層の対流は大きな役割を果たしており、 一般的な構造雰囲気。 最終的には、太陽磁場との複雑な相互作用の結果として生じる対流が、太陽活動のあらゆる多様な現象の原因となります。 光球は、太陽大気のより希薄な外層、彩層とコロナに徐々に移行します。

彩層（ギリシャ語で「光の球」）は、その赤紫色にちなんで名付けられました。 それは、皆既日食の間、太陽を食ったばかりの月の黒い円盤の周りに不規則な明るいリングとして見えます。 彩層は非常に不均一で、主に細長い舌（棘）で構成されており、燃えている草のような外観をしています。 これらの彩層ジェットの温度は光球よりも 2 ～ 3 倍高く、密度は数十万分の 1 です。 全長彩層 - 10〜15千km。 彩層内の温度の上昇は、対流帯から彩層に浸透する波と磁場の伝播によって説明されます。 物質は、まるで巨人の中で起こっているのとほぼ同じ方法で加熱します。 電子レンジ。 粒子の熱運動の速度が増加し、粒子間の衝突がより頻繁になり、原子は外側の電子を失い、物質は高温電離プラズマになります。 これらも同じです 物理的プロセス協力的で並外れた 高温彩層の上に位置する太陽大気の最外層。 日食の際には、奇妙な形をした「噴水」、「雲」、「漏斗」、「茂み」、「アーチ」、その他の明るく輝く彩層物質の形成が太陽の表面上で観察されることがよくあります。 これらは、太陽大気の最も野心的な形成であるプロミネンスです。 それらは彩層とほぼ同じ密度と温度を持っています。 しかし、それらはその上にあり、太陽大気のより高度で希薄化した上層に囲まれています。 プロミネンスは、その物質が太陽の活動領域の磁場によって支えられているため、彩層に落ちません。 いくつかの著名人は、 長い間目立った変化もなく、突然爆発したように見え、その物質は秒速数百キロメートルの速度で惑星間空間に投げ出されます。

彩層や光球とは異なり、太陽の大気の最も外側の部分であるコロナは非常に広大な範囲にあり、その範囲は数百万キロメートルに及び、これは太陽半径の数個分に相当します。 太陽コロナ内の物質の密度は、空気の密度よりもはるかにゆっくりと高度とともに減少します。 地球の大気。 コロナは全段階で最もよく観察される 日食. 主な特長コロナは放射構造です。 冠状光線にはさまざまな形状があり、短い場合もあれば長い場合もあり、真っ直ぐな場合もあれば、強く湾曲している場合もあります。 全体図太陽コロナは周期的に変化します。 これは太陽活動の 11 年周期によるものです。 全体的な明るさと太陽コロナの形状の両方が変化します。 黒点が最大の時代には、比較的丸い形をしています。 スポットが少ない場合、コロナの形状は細長くなり、コロナ全体の明るさは低下します。 したがって、太陽のコロナは大気の最も外側にあり、最も薄く、最も熱い部分です。 それは私たちに最も近い場所でもあることを付け加えましょう。それは太陽から絶えず移動するプラズマ流、つまり太陽風の形で太陽から遠くまで広がっていることがわかりました。 実際、私たちは太陽コロナに囲まれて暮らしていますが、地球の磁場の形をした信頼できる障壁によってその貫通放射線から保護されています。

プロミネンス

私たちが目にする太陽の表面は光球として知られています。 これは、コアからの光が最終的に表面に到達する領域です。 光球の温度は約6000Kで白く光ります。

光球の真上には、大気が数十万キロメートルにわたって広がっています。 太陽の大気の構造を詳しく見てみましょう。

大気中の最初の層には、 最低気温、光球の表面から約 500 km 上空に位置し、温度は約 4000 K です。星としては、これはかなり低温です。

彩層

次の層は彩層として知られています。 地表からわずか約1万kmの距離にあります。 彩層の上部では、温度が 20,000 K に達することがあります。彩層は、狭帯域の光学フィルターを使用する特別な装置がなければ目に見えません。 巨大な太陽プロミネンスは彩層内で 150,000 km の高さまで上昇することがあります。

彩層の上には遷移層があります。 この層の下では、重力が支配的な力になります。 遷移領域より上では、ヘリウムが完全にイオン化されるため、温度が急速に上昇します。

太陽コロナ

次の層はコロナで、太陽から数百万キロ離れた宇宙まで広がっています。 皆既日食の際、発光体の円盤が月に覆われると、コロナを見ることができます。 コロナの温度は表面の約200倍高い。

私たちに最も近い星は、もちろん太陽です。 宇宙パラメータによれば、地球から地球までの距離は非常に短く、太陽光は太陽から地球までわずか 8 分で到達します。

太陽は、これまで考えられていたような普通の黄色矮星ではありません。 これは太陽系の中心天体であり、その周りを惑星が公転し、多数の重元素が存在します。 これは、数回の超新星爆発の後に形成された星であり、その周りに惑星系が形成されました。 近い場所にあるため、 理想的な条件, 生命は第三惑星地球に誕生しました。 太陽はすでに50億歳です。 しかし、なぜ光るのか考えてみましょう。 太陽の構造とその特徴は何ですか? 彼にはどんな未来が待っているのでしょうか？ それは地球とその住民にどれほど重大な影響を与えますか? 太陽は、私たちを含む太陽系の 9 つの惑星すべてがその周りを公転する恒星です。 1 AU ( 天文単位) = 1 億 5,000 万 km – これは地球から太陽までの平均距離です。 太陽系には9つのものがある 主要な惑星、約100の衛星、多くの彗星、数万個の小惑星（小惑星）、流星、惑星間のガスや塵。 その中心にあるのが私たちの太陽です。

太陽は何百万年もの間輝き続けており、それは青緑青藻類の残骸から得られた現代の生物学的研究によって確認されています。 太陽表面の温度が10％でも変化すると、地球上のすべての生命が死んでしまいます。 したがって、私たちの星が人類や地球上の他の生物の繁栄に必要なエネルギーを均等に放射することが望ましいのです。 世界中の人々の宗教や神話において、太陽は常に主要な場所を占めてきました。 古代のほぼすべての民族にとって、太陽は最も重要な神でした。古代ギリシャ人の間ではヘリオス、古代エジプト人の太陽神ラー、そしてスラブ人のヤリロです。 太陽は暖かさと収穫をもたらし、誰もがそれを尊敬しました。太陽がなければ地球上に生命は存在しないからです。 太陽の大きさは印象的です。 たとえば、太陽の質量は地球の質量の 330,000 倍で、半径は 109 倍です。 しかし、私たちの星の密度は小さく、水の密度の1.4倍です。 表面上の斑点の動きはガリレオ・ガリレイ自身によって注目され、太陽が静止しているのではなく回転していることが証明されました。

太陽の対流帯

放射性帯は太陽の内径の約2/3で、半径は約14万kmです。 中心から離れると、光子は衝突の影響でエネルギーを失います。 この現象を対流現象といいます。 これは、沸騰したやかんの中で起こるプロセスを思い出させます。発熱体からのエネルギーは大量です。 さらに伝導によって奪われる熱の量。 お湯火の近くにあるものは上昇し、冷たいものは下降します。 このプロセスはコンベンションと呼ばれます。 対流の意味は、密度の高いガスが表面全体に分布し、冷却されて再び中心に向かうことです。 太陽の対流帯における混合プロセスは継続的に行われます。 望遠鏡で太陽の表面を見ると、その粒状構造、つまり顆粒を見ることができます。 顆粒でできている感じです！ これは、光球の下で対流が発生するためです。

太陽の光球

太陽の光球である薄い層（400 km）は、対流帯のすぐ後ろに位置し、地球から見える「本当の太陽表面」を表しています。 光球内の顆粒は、1885 年にフランス人のヤンセンによって初めて撮影されました。 平均的な粒子の大きさは 1000 km、速度 1 km/秒で移動し、約 15 分間存在します。 光球の暗い地層は赤道部で観察され、その後移動します。 このようなスポットの特徴は、強い磁場です。 そして、周囲の光球に比べて温度が低いため、暗い色が得られます。

太陽の彩層

太陽彩層 (色付き球) は、光球のすぐ後ろにある太陽大気の高密度の層 (10,000 km) です。 彩層は光球に近い位置にあるため、観察するのが非常に困難です。 それは、月が光球を覆うとき、つまり、最もよく見えます。 日食の間。

太陽のプロミネンスは水素の大量の放出であり、長い発光フィラメントに似ています。 プロミネンスは太陽の直径 (1.4 mm km) に達するほど遠くまで上昇し、秒速約 300 km の速度で移動し、温度は 10,000 度に達します。

太陽コロナは太陽の大気の外側の拡張層であり、彩層の上で発生します。 太陽コロナの長さは非常に長く、太陽の直径の数倍の値に達します。 科学者たちは、それが正確にどこで終わるのかという疑問に対する明確な答えをまだ得ていません。

太陽コロナの組成は、希薄化した高度に電離したプラズマです。 重イオン、ヘリウム核を持つ電子、陽子が含まれています。 コロナの温度は、太陽の表面に対して100万から200万度Kに達します。

太陽風は、太陽大気の外殻からの物質（プラズマ）の継続的な流出です。 それは陽子、原子核、電子で構成されています。 太陽風の速度は、太陽で起こるプロセスに応じて、300 km/秒から 1500 km/秒まで変化します。 太陽風が全身に広がる 太陽系そして、地球の磁場と相互作用して、 さまざまな現象、そのうちの1つはオーロラです。

太陽の特徴

太陽の質量: 2∙1030 kg (地球の質量 332,946)
直径: 1,392,000 km
半径: 696,000 km
平均密度：1,400kg/m3
軸の傾き: 7.25° (黄道面に対して)
表面温度：5,780K
太陽の中心の温度: 1500万度
スペクトルクラス: G2 V
地球からの平均距離: 1億5,000万km
年齢: 50億年
ローテーション期間: 25.380 日
輝度: 3.86∙1026 W
見かけの等級: 26.75m