Slunce - Životodárná energie

Slunce - Životodárná energie
Sdílej
 
Bez slunečního záření by život na Zemi vůbec existoval. Uvědomovaly si to už staré civilizace a Slunce stavěly do pozice boha.


Vlastnosti Slunce a změny v jeho aktivitě se naší planety dotýkají víc, než se obecně ví. Je tedy v našem zájmu o Slunci vědět co nejvíc. Slunce samozřejmě ovlivňuje i klima či počasí. Zdánlivý pohyb Slunce na obloze byl také hlavním zdrojem pro kalendář i časomíru.

Co to vlastně je?


Slunce je jedna z hvězd naší galaxie. Je to obrovská koule žhavých plynů, v jejím jádru probíhají stabilní termonukleární reakce. Při těchto reakcích se za obrovských teplot a tlaků jádra nejlehčích prvků spojují v jádra prvků těžších. Tyto procesy jsou zdrojem obrovské energie a díky ní Slunce vyzařuje do všech směrů zejména částice světla, fotony.

Ty na své cestě osvětlují a zahřívají i naši planetu. Mezi těmito plyny tvoří většinu vodík (73,5 % hmotnosti), který je zmíněnými reakcemi přeměňován na hélium (25 % hmotnosti). Dotyčné plyny tam existují spíše jako atomová jádra, kterým byly ve vysoké teplotě odtrženy elektrony. Místo elektricky neutrálních atomů tedy máme nabité ionty. Takto ionizované hmotě se říká plazma. Každou vteřinu vyzáří Slunce tolik energie, že by to mohlo pokrýt potřeby lidstva na 1000 let.

Fotony z nitra se postupně, po mnoho desítek tisíců až milionů let, prodírají k povrchu Slunce. Lidstvo se už přes 50 let snaží reakce z nitra Slunce napodobit na Zemi. To je však tvrdý oříšek. Je potřeba uměle dosáhnout v poměrně malém zařízení podmínek, jakých příroda dosahuje v extrémně horkém nitru rozlehlých hvězd, kde je žhavý materiál stlačen a stabilizován obrovskou tíhou horních vrstev. Předpokládá se, že tento úkol je v průmyslovém měřítku splnitelný zhruba do konce 21. století. Termonukleární reakce zatím umíme vyvolat jen ve formě exploze.

Sluneční energie pohání řadu pozemských procesů. Např. atmosférické cykly, vývoj podnebí, počasí, teplot. Díky ní máme kapalnou vodu, rostliny mohou fotosyntetizovat a živočichové se orientovat zrakem. Vlivy změn sluneční aktivity na zdraví obyvatel se zatím nepodařilo prokázat.

Proč je žluté


Vše, co o Slunci víme, jsme se dozvěděli z pozorování jeho povrchu a okolí, hlavně z analýzy jeho tzv. světelného či elektromagnetického spektra. Spektrum získáme tak, že si světelné (elektromagnetické) záření rozložíme podle vlnových délek (kratší vlnové délky odpovídají větší energii fotonů a naopak). Zjistíme, že denní světlo obsahuje mnoho barev, od červené přes oranžovou, žlutou, zelenou, modrou až k fialové. Vně této oblasti se nachází záření okem neviditelné, avšak měřitelné různými přístroji (radiové, infračervené, ultrafialové, rentgenové, gama). Celkově se Slunce zdá žluté. Způsobuje to jeho povrchová teplota kolem 5800-6000 Kelvinů (5526,85º C–5726,85º C).
Spektrum Slunce obsahuje i tmavé absorpční čáry, které ukazují na přítomnost dalších prvků vedle vodíku a hélia (kyslík, uhlík, dusíku...

Sluneční vítr


Kromě elektromagnetického záření (fotonů) ze Slunce vylétávají různé nabité částice, kterým se souhrnně říká "sluneční vítr" a které ovlivňují magnetické pole Země i naši atmosféru. Zvláštními posly jsou lehká a elektricky neutrální neutrina, jsou obtížně zachytitelná téměř jakoukoliv látkou a přinášejí tedy rychlou informaci přímo z nitra Slunce. Projevy aktivity Slunce se mění. Zářivý výkon Slunce roste o 10 % za 1 miliardu let.

Existují i kratší cyklické změny, které mají periody 11, 22 i více let. Souvisejí s množstvím poruch a bouří na Slunci (proudy plazmatu generují silná magnetická pole, která zpětně působí na plazma samotné). Velké výrony hmoty ze Slunce mohou nepřímo škodit družicím i astronautům a projevují se i na Zemi jako geomagnetické bouřky či polární záře.

Zatmění Slunce


Zatmění Slunce nastane, když je Měsíc v novu (vidíme pouze část, která je ve stínu; takže nevidíme vlastně nic) a Slunce, Měsíc a Země leží na jedné přímce. Poslední úplné zatmění Měsíce bylo v ČR 21. 2. 2008 a na další si počkáme až do 15. 6. 2011. Při zatmění se setmí a ochladí.

Slunce se nikdy (ani během zatmění) nesmí pozorovat nechráněným okem a při použití dalekohledu je naprosto nutné použít speciální filtr nebo promítnout obraz na plátno či papír. Astronomové pozorují Slunce hlavně pomocí speciálních šachtových dalekohledů nebo umělých družic Země. Ke Slunci nebo na dráhy kolem něj bylo také vysláno několik sond.

Spolkne nás rudý obr


Slunce je žlutá hvězda hlavní posloupnosti. Kolem centra Galaxie obíhá ve vzdálenosti 24 000-26 000 světelných let, rychlostí 250 km/s, oběh trvá 225-250 mil. let. Slunce je staré asi 4,6 miliard let, bude svítit dalších 5-7 miliard let. Pak se stane rudým obrem, nejbližší planety budou pohlceny. Po vyhasnutí termojaderných reakcí jádro zkolabuje a změní se v pomalu chladnoucího bílého trpaslíka. Z vnějších vrstev vznikne "planetární mlhovina". Oběh Země okolo Slunce způsobuje zdánlivý pohyb Slunce po tzv. ekliptice. Tento pohyb jde proti směru zemské rotace. Proto je slunečný (synodický) den o 4 minuty delší než hvězdný (siderický).



Slunce


Úhlový průměr Slunce na obloze asi půl stupně
Reálný průměr 1 392 000 km (109 průměrů Země)
Objem Slunce 1 300 000 objemů Země
Hmotnost Slunce 330 000 hmotností Země
Hustota Slunce průměrně 1400 kg/m3
Gravitační zrychlení na povrchu 274 m/s2, úniková rychlosti 618 km/s
Vzdálenost mezi Zemí a Sluncem mezi 147 097 000 km a 152 099 000 km
Světlo ze Slunce dosáhne Země za 8 minut a 19 vteřin
Celkový zářivý výkon Slunce činí 4 × 10na23 kW - to je jako kolik žárovek???


Nitro a stavba Slunce

Stavba Slunce (pdf)
Střed Slunce

Energie zde vzniká ve formě fotonů gama a neutrin. Tato oblast sahá do vzdálenosti 175 000 km od středu. Hustota plazmy se pohybuje okolo 130 000 kg/m-3. Každou sekundu se za teploty kolem 15 milionů Kelvinů a tlaku 4×1016 Pa 700 milionů tun vodíku přemění na 695 milionů tun helia. Zbytek se změní v energii.

Povrch slunce



Sem se zářivá energie fotonů dostává prostřednictvím reakcí záření a hmoty (pohlcení, znovuvyzáření. Během cesty se energie fotonů snižuje, takže se z původních fotonů záření gama stanou i fotony viditelného světla). Nad jádrem se nachází "vrstva v zářivé rovnováze", o tloušťce asi půl milionu km. Zde se obrovský tlak záření za teploty 7-2 mil Kelvinů vyrovnává s působením opačně směřující gravitační síly a Slunce je tak v rovnováze. Touto vrstvou fotony cestují minimálně 100 000 let.

Konvektivní zóna

S tloušťkou 200 000 km a připomíná vroucí kotel, kde se většina energie šíří vzhůru pomocí proudění hmoty. Chladnější hmota padá dolů, teplejší se dere vzhůru, to vše za značné turbulence plazmy. Výstupy konvektivních proudů vidíme na povrchu, ve fotosféře, jako obří zrna-granuly (s rozměry až 1800 km, o 200 Kelvinů teplejší než okolí). Teplota v této vrstvě se pohybuje od 2 milionů do 6 tisíc Kelvinů.

Fotosféra

Svrchní zářivá neprůhledná vrstva o tloušťce 300 km (s teplotou ~ 5800 K). Zde vidíme i tmavší, tzn. relativně chladnější sluneční skvrny (průměr až 100 000 km) a protuberance (výtrysky). Skvrny tvoří skupiny, které trvají ~ dva měsíce. Kolem nich dosahuje magnetické pole intenzity tisíckrát větší než v okolí. Silné magnetické pole, generované proudy plazmy, se účastní nejen bouřlivého dění na Slunci a v jeho blízkosti, ale má jistý vliv i na planety.

Chromosféra

Řidší, červeně zbarvená vrstva o tloušťce 15 000 km, zde teplota stoupá až k 300 000 Kelvinům a objevují se v ní erupce (prudká zjasnění).

Koróna

Rozsáhlá oblast, kterou tvoří řídké plazma o teplotě přes milion Kelvinů (je vidět během slunečních zatmění či v koronografu, i zde se vyskytují protuberance, dosahují výšky až přes milion kilometrů). Koróna přechází do vnějšího prostoru jako sluneční vítr. Různé oblasti i vrstvy Slunce se otáčejí různě rychle. Rotační doba na rovníku je 25 dní, na slunečních pólech 34 dne.

WEB:

(http://aldebaran.cz/astrofyzika/sunsystem/slunce.html)


(http://www.astro.cz/obloha/slunce/)

 

Hry