Saulės atmosfera ir spinduliavimas
Pro įprastą teleskopą galima pamatyti tiktai ryškų Saulės paviršių, arba fotosferą, ir tokius darinius kaip dėmės, granulės bei žiburiai(šviesūs šviesos dariniai virš fotosferos). Saulės atmosferą plika akimi arba pro teleskopą galima pamatyti tik visiško užtemimo metu, kai Mėnulis užstoja Saulės skritulį. Saulės atmosferai tirti ne užtemimo metu naudojami specialūs metodai.
Protuberantai ir žybsniai
Saulės atmosferos dalis, esanti virš fotosferos, vadinama chromosfera (spalvų sfera); mat ji yra būdingos rausvos spalvos. Tai taip pat yra didžiulių spindinčių protuberantų sritis. Protuberantai stebimi prietaisais , kurie veikia spektroskopo principu. Yra dviejų rūšių protuberantai: erupciniai ir ramieji (Raktas). Erupciniai protuberantai sparčiai juda ir nutolsta daugiau kaip 500 000 km nuo Saulės paviršiaus. Ramieji protuberantai nuostvesni ir gali kyboti chromosferoje daug dienų kol suyra. Ir vienų, ir kitų dažniau pasitaiko didžiausio Saulės aktyvumo metu.Protuberantai dažnai susiję su stambiomis dėmių grupėmis. Čia taip pat vyksta žybsniai, šiaip jau nematomi (stebėti tik keli nematomi baltieji žybsniai). Jų metu be trumpabangio spinduliavimo išmetama elektringųjų dalelių čiurkšlės. Pastarosioms pasiekus Žemę kyla magnetinės audros (sutrikdomas Žemės magnetinis laukas), sutrinka kompasai ir radijo ryšys. Magnetinių audrų metu sužimba įspūdingos pašvaistės. Be to, Saulė į visas puses skleidžia pastovų mažos energijos dalelių srautą, kuris vadinamas Saulės vėju. Būtent Saulės vėjas formuoja kometų uodegas, nukreipdamas jas į priešingą pusę nuo Saulės.Saulė spinduliuoja ne tik regimąją šviesą, bet yra galingas infraraudonųjų (šiluminių) bei ultravioletinių spindulių, taip pat radijo bangų, rentgeno ir gama spindulių šaltinis. Šį spinduliavimą tirti nuo Žemės paviršiaus sunku ar net neįmanoma, nes atmosfera sulaiko trumpabangius spindulius ir praleidžia tik dalį infraraudonųjų spindulių. Mūsų žinios apie Saulės spinduliavimą šiuose diapazonuose smarkiai išsiplėtę, paleidus dirbtinius Žemės palydovus ir pilotuojamas orbitines stotis. Pavyzdžiui, “Skailabo” stoties astronautų 1973 – 74 m. sukaupta medžiaga rodo, kad Saulė tuo metu buvo gan aktyvi. Jų stebėjimai unikalūs, nes iš Žemės jų atlikti neįmanoma.
Saulės energijos šaltinis
Astronomai negali praktiškai patikrinti savo teorijų aie Saulės kilmę , bet jie gerai įsivaizduoja jos sandarą. Branduolio link temperatūra kyla ir Saulės centre viršija 10 mln. Laipsnių. Čia ir yra Saulės jėgainė – vieta, kur generuojama jos energija.Klaidinga būtų manyti, kad Saulėje kažkas dega kaip įprasta ugnis. Jeigu Saulė būtų sudaryta iš akmens anglių, šitaip spinduliuojama ji negalėtų ilgai (kosminiu mastu) egzistuoti, o astronomai įsitikinę, kad Saulės amžius mažiausiai yra 5 milijardai metų. Saulės energijos šaltinis yra branduoliniai virsmai. Pagrindinis Saulės sandas yra vandenilis. Saulės branduolyje, kur labai aukšta temperatūra ir milžiniškas slėgis, branduolių sintezės metu iš vandenilio susidaro antras pagal atominę masę cheminis elementas – helis. Vienas helio branduolys susidaro, jungiantis keturiems vandenilio branduoliams; šios reakcijos metu maša dalis masės virsta dideliu energijos kiekiu. Saulė spinduliuoja šią energiją, kas sekundė netekdama 4 mln. tonų masės. Tai gali atrodyti labai daug, bet iš prarandama tik menka Saulės masės dalis. Saulė turi pakankamai vandenilio, kad šviestų, kaip dabar, mažiausiai dar 5 mlrd. metų, o gal ir ilgiau. Kada nors vandenilio atsargos vis vien išseks ir Saulės sandara iš esmės keisis. Pagal dabartinę teoriją Saulė tada pragyvens raudonosios milžinės stadiją; jos šviesis palyginti su dabartiniu padidės mažiausiai 100 kartų. Po to Saulė susitrauks į mažą tankią žvaigždę – vadinamąją nykštukę. Žemės amžius taip pat ribotas. Saulei virtus raudonąją milžine, mūsų planeta negalės egzistuoti – kartu su kitomis vidinėmis planetomis, ji žus.
Saulės tyrimai
Žinios apie Saulę kaupiamos įvairiais būdais. Ypač naudinga radijo astronomija – metodas, leidžiantis tyrinėti ilgabangę elektromagnetinio spektro sritį. Saulė yra stiprus elektromagnetinių bangų šaltinis – tai žinoma nuo pirmųjų radijo astronomijos atsiradimo dienų. Saulės spinduliavimo rentgeno spindulių diapazone pradėta tirti gerokai vėliau, veikiančių už Žemės atmosferos ribų.
Daug kalbėta apie tai, kiek išplitusi Saulės atmosfera. Virš chromosferos driekiasi Saulės vainikas, kuris yra labai retas ir neturi aiškios ribos. Jis pamažu retėja, kol virsta Saulės vėju.Saulės užtemimai
Užtemimų detalės
Mėnulis daug kartų mažesnis už Saulę, bet skrieja tiek pat kartų arčiau Žemės ir dėl to danguje atrodo tokio pat dydžio kaip ir Saulė. Šis sutapimas yra lemiamas: kai visi trys kūnai išsirikiuoja vienoje linijoje, Mėnulis gali visiškai uždengti švytinčią Saulės fotosferą ir vainiką. Šis reginys trunka neilgai, nes Mėnulio šešėlis palyginti mažas ir greitai bėga Žemės paviršiumi: visiško saulės užtėmimo juosta niekad nebūna platesnė kaip 269 km, o užtemimo maksimalumas vienoje vietoje trunka mažiau kaip 8 minutes. Todėl astronomai stengiasi kuo greičiau ir geriau išnaudoti šią galimybę. Tik per 1842 m. Saulės užtemimą astronomai įsitikino, kad protuberantai yra Saulės, o ne Mėnulio darinys. Kadangi Mėnulio orbita nėra apskrita, jo regimasis skersmuo kinta. Apogėjuje (tolimiausiai nuo Žemės orbitos esančiame taške) Mėnulis atrodo 10% negu perigėjuje (arčiausiai Žemės). Saulės regimasis skersmuo taip pat kinta, dažniausiai jis būna gruodžio mėnesį, o mažiausias – birželio. Taip yra dėl to, kad atstumas tarp Žemės ir Saulės taip pat kinta. Kai Mėnulis danguje atrodo mažesnis už Saulę, jis negali visiškai uždengti fotosferos. Tada stebimas žiedinis Saulės užtemimas: nk juodą Mėnulio skritulį matomas švytintis lankas. Taip pat galimi daliniai Saulės užtemimiai, kada Mėnulis uždengia ne visą skritulį, o ti jo dalį. Žiediniai ir daliniai Saulės užtemimai naudingi tik iš dalies, kadangi jų metu nematyti Saulės aplinkos.
Žmonės stebėjo ir aprašinėjo Saulės užtemimus labai seniai: kinų metraščiuose užtemimas, įvykęs 2136 m. pr. e. Užtemimai įvyksta ne kiekvieną Mėnulio pilnatį, nes Mėnulio orbita gerokai pasvirusi Žemės orbitos plokštumą. Bet kurie uštemimai (visiški, žiediniai, daliniai) kartojasi kas 18 metų 10,3 paros (arba 11,3 paros, jei į tą pačią tarpusavio padėtį. Šis laiko tarpas vadinamas saru (per laiko tarpą tarp dviejų tokių užtemimų įvyksta dar keli). Saras (Raktas) nėra tikslus, bet tai geriau negu visai nieko: juo plačiai naudotasi senovėje, numatant uštemimus.Vainiko stebėjimai
Visiško Saulės užtemimo metu įspūdingiausias reginys yra jos vainikas. Nustatyta, kad vainiko ižvaizda priklauso nuo Saulės aktyvumo laipsnio. Aktyvumo minimumo metu vainikas yra gan simetriškas, o maksimumo metais jame matomi ilgi spinduliai. Visiško užtemimo metu dangus pakankamai tamsus, kad matytųsi planetos ir žvaigždės; kelis kartus arti užtemusios Saulės aptiktos nežinomos kometos. Tenka apgailėstauti, kad toje pačioje Žemės vietoje visiški Saulės užtemimai kartojasi labai retai. Pvz.: Anglijoje vienas užtemimas buvo 1927 m., o kitas tik 1999 m.Plėtojantia spektroskopijai kaip tyrimų metodui, tapo įmanoma bet kuriuo metu stebėti chromosferą ir protuberantus. Tačiau vainiką tyrinėti yra sunkiau , nes jo vidinė dalis yra daug blyškesnė uš chromosferą. Prancūzų mokslininkas Bernaras Lijo (1897 – 1952) sukonstravo koronografą – prietaisą, kuriuo iš aukštuminių observatorių galima stebėti vidinį vainiką. Išorinį vainiką iš Žemės galima stebėti tik visiško užtemimo metu. Todėl mūsų žinios apie Saulę yra ribotos, o sužinoti apie ją kuo daugiau neleidžiafaktas, kad kai kurių elektromagnetinio spektro diapazonų spinduliavimas(pavyzdšiui, rentgeno spinduiai) niekad nepasiekia Žemės paviršiaus.Praeityje, taikant įvairius metodus, bandyta išvengti Žemės atmosferos ekranuojamo poveikio. Pavyzdžiui, naudotasi oro balionais, bet jie negali pakilti taip aukštai, kaip norėtų astronomai. Problema buvo galutinai išspręsta, kai sudėtinga aparatūra Saulės rentgeno spinduliavimui tirti buvo įrengta ir sėkmingai panaudota “Skailabo” stotyje. Saulės vainikas buvo stebėtas visuose elektromagnetinio spektro diapazonuose ir drąsiai galiama teigti, kad ateityje visiški Saulės uštemimai moksliniu požiūriu nebus tokie svarbūs, kaip buvo praeityje. Pirmoji “Skailabo” įgula atgabeno į Žemę fotografinę juostą, kurioje Saulės vainikas buvo fiksuojamas daug ilgiau, negu žmonės galėjo stebėti visiškų užtemimų metu per tūksatančius metų.
Būsimieji Saulės stebėjimai
Nepaisant pastaruoju metu sukauptų žinių, yra dar daug neišspręstų problemų. “Skailabo” stotyje atlikti Saulės vainiko stebėjimai ultravioletinių spindulių diapazone parodė, kad vainiko struktūra sudėtingesnė negu iki tol manyta.
Saulė ir jos spektras
Saulė yra viena iš maždaug 200 milijardų mūsų galaktikos žvaigždžių. Visatos mastu Saulės vaidmuo yra nereikšmingas – ji viso labo ti geltona G spektrinės klasės nykštukė; mūsų planetų šeimoje, Saulės sistemoej, Saulė yra pagrindinis, viską lemiantis kūnas. Saulė daug didesnė už žemę. Ji susideda iš vandenilio ir helio; skersmuo – 1 392 000 km. Saulė tokia didelė, kad į ją tilptų daugiau kaip milijonas Žemės didžio kūnų, tačiau jos masė yra 1,99 . 1033 g t.y., maždaug 333 000 Žemės masių. Taip yra todėl, saulės tankis daug mažsnis negu Žemės tipo planetų. Vidutinis Saulės tankis 1,409 g/cm3,v t.y. 1,409 karto didesnis negu vandens. Saulės medžiaga pasiskirščiusi vienodai: einant gilyn po švytinčiu išoriniu paviršiumi, tnkis didėja.Saulė skrieja 32 000 šviesmečių nuotoliu nuo galaktikos centro ir vieną ratą aplink Galaktikos centrą padaro per 225 mln. metų. Jos sukimosi apie ašį periodas ties pusiauju 25,4 paros; kadangi Saulė nesisuka kaip kietasis kūnas, ties ašigaliais šis periodas gerokai didesnis.
FotosferaFotosfera vadinamas ryškus išorinis Saulės sluoksnis, kurio temperatūra 5500 oC. Jame matomos tamsesnės sritys, vadinamos Saulės dėmėmis (Raktas). Iš tikrųjų jos nėra juodos, bet atrodo tokios dėl kontrasto: jei galima būtų stebėti izoliuotą dėmę, ji šviestų ryškiau negu lankinė lempa. Pažiūrėjęs į Saulę pro bet kurį teleskopą ar žiūronus, stebėtojas žiūrėtojas veikiausiai iš karto apaktų. Tamsūs filtrai taip pat yra nevisiškai patikima apsaugos priemonė. Tikrai saugus yra tik projekcijos metodas: teleskopu gautas Saulės skritulio vaizdas projektuojamas į ekraną, kuris laikomas arba įtvirtinamas už okuliaro. Saulė nėra tokia glotni, be detalių, kaip kartais atrodo; jos paviršius išmargintas granulių, kurių kiekviena yra maždaug 1500 km skersmens. Po Saulės išoriniais sluoksniais cirkuliuoja konvekcijos srovės. Granulės – tai kylantys karštų dujų fontanai, tamsūs granulių kraštai – gilyn grimztančios jau atvėsusios dujos.
Tipiška didelė Saulės dėmė susideda iš centrinio tamsaus šešėlio, kurį gaubia kiek šviesesnis pusšešėlis. Dėmės esti labai netaisyklingos formos. Daugiausia jos būna grupėmis, iš kurių išsisikiria dvi pagrindinės dėmės – vedančioji ir atsiliekančioji. Kai kurios dėmių grupės užima didžiulius dėmių plotus, yra labai sudėtingos ir egzistuoja labai trumpai. Net labai didelė dėmių grupė gyvuoja tik kelis mėnesius, o mažos dėmės išnyksta net per kelias valandas. Dėl Saulės sukimosi matoma, kaip dėmės iš lėto slenka skrituliu. Nuo vieno skritulio krašto iki kito dėmė keliauja apie dvi savaites. Praėjus antra tiek laiko, dėmė išnyra iš už priešingo skritulio krašto, žinoma, jei jis dar neišnyko.Reguliarieji ciklai
Saulės aktyvumo ciklas yra gana reguliarus ir trunka vidutiniškai 11 metų; saulės aktyvumo maksimumai buvo 1957 – 58, 1969 – 70 ir 1980 – 70 ir 1980 – 81 metais; tada joje buvo gausu dėmių. Tarp maksimumų būna katyvumo minimumai – daugelį dienų Saulės skritulys būna švarus.Dėmės susijusios su labai stipriais magnetiniais laukais, ir tai atspindi šiuolaikinė dėmių susidarymo teorija, kuriai pagrindus 1962 m. padėjo haroldas Babkokas. Saulė turi globalinį dipolinį magnetinį lauką, kurio linijos eina po švytinčiu Saulės paviršiumi iš vieno ašigalio į kitą. Dėl skirtingo pusiaujo ir ašigalių sukimosi greičio magnetinės linijos per kelis metus deformuojasi ir ištįsta išilgai pusiaujo, dipolinis magnetinis laukas susitprėja ir tampa nenustovus. Pagaliau magnetinė kilpa ištrūksta į paviršių, sukurdama dvi priešingo poliškumo dėmes. Kadangi magnetinų jėgų linijos yra ušdaros, vedančiųjų ir atsiliekančiųjų dėmių poliškumas abiejuose pusrutuliuose yra priešingas. Maždaug po 11 metų linijos išyra, ir grįšta į pradinę būseną. Per sekantį ciklą dėmių poliškumas abiejuose pusrutuliuose yra priešingos krypties.
Vizualiniai Saulės fotosferos stebėjimai teikia mums labai ribotą informacijos kiekį. Didžioji dalis žinių gaunama, naudojant spekrtoskopo principu veikiančius prietaisus. Pagal 1859m. Gustavo Kirchofo suformuluotą dėsnį, iki baltumo įkaitęs kūnas, skystis ar smarkiai suslėgtos dujos skleidžia tolydinį spektrą, o kai slėgis mažas, dujos spinduliuoja emisijos spektrą, susidedantį iš pavienių šviesių linijų.Naujų elementų atradimas
Žinios apie saulę kaupiamos įvairiausiais būdais. Ypač naudinga radijo astronomija – metodas, leidžiantis tyrinėti ilgabangę elektramagnetinio spektro sritį. Saulė yra stiprus elektomagnetinių bangų šaltinis – tai žinoma nuo pirmųjų radijo astronomijos atsiradimo dienų. Saulės spinduliavimą rentgeno spinduliųdiapazone pradėta tirti gerokai vėliau, nes tam Žemės reikėjo prietaisų, veikiančių už Žemės atmosferos ribų.Daug kalbėta apie tai, kiek išplitusi Saulės atmosfera. Virš chromosferos driekisi Saulės vainikas, kuris yra labai retas ir neturi aiškios ribos. Jis pamažu retėja ir tampa saulės vėju.