Звезда по имени СОЛНЦЕ

..... через час уже просто земля,
через два на ней цветы и трава,

         через три она снова жива
      И согрета лучами Звезды

             по имени Солнце.

 В.Цой

Сегодня переходим к более подробному рассмотрению объектов нашей планетной системы. И начнём с нашей звезды, без которой бы, скорее всего  нас и не существовало. Да - это Солнце.
В чём для нас  уникальность Солнца. В том, что это единственная звезда находящаяся от нас относительно близко и находится в зоне  досягаемости для прямых научных исследований. Но для Вселенной, это всего лишь звезда. Желтый карлик.
Солнце изучается довольно активно. Проектов по изучению Солнца существует множество. За активностью нашей Звезды ведутся постоянные наблюдения.


Рассмотрим более детально характеристики Солнца.

• Расстояние до Солнца - 149,6 млн.км. Что принято считать 1 а.е. Расстояние от Солнца свет проходит за 8,31 минут.
• Масса Солнца 1,989×10³°кг, что соответствует 333 000 масс Земли.
• Радиус Солнца 695 990 км это в 109 раз больше радиуса Земли. Скорость вращения вокруг оси различна на экваторе и полюсах, составляет 25 и 30 суток соответственно.
• Температура поверхности Солнца: 5770 К
• Температура в центре Солнца: 15 600 000 К
• Солнце состоит в основном из водорода и гелия.
• Плотность плазмы Солнца растёт от поверхности (2.07  ·  10^-7г/см³, это меньше плотности воздуха) к центру (150 г/см³, что в 8 раз больше плотности золота).
• Возраст Солнца оценивают в  4.57 миллиардов лет

Переходим к внутреннему строению Солнца и его атмосфере (внешнее строение).

Условно внутреннее строение состоит из четырёх зон, в которых происходят различные физические процессы.

Центральная область - Ядро.

Здесь происходит ядерная реакция образования гелия из водорода. Эта реакция происходит при очень высокой температуре и составляет примерно 15 миллионов градусов. В результате этой реакции высвобождается колоссальная энергия передаваемая внешним слоям посредством излучения. Также образуются элементарные частицы - нейтрино. Эти частицы проходят сквозь все зоны Солнца, пронизывая межпланетное пространство. Нейтрино могут быть зарегистрированы даже на Земле.

Следующая зона - зона лучистого переноса, называемая просто, лучистая зона.

Поскольку перенос энергии происходит благодаря излучению, отсюда и такое название этой зоны. Фотоны, получаемые в Ядре движутся в лучистой зоне со скоростью света и сталкиваются с частицами плазмы, в результате происходит процесс многократного переизлучения. В следствии чего фотон покидает лучистую зону через примерно миллион лет.
Плотность плазмы от начала зоны к внешней границе заметно падает, а температура уменьшается с 7 млн. градусов до 2 млн.

Далее идёт тонкий пограничный слой - тахоклин.

Эта граница раздела, возможно играет важную роль в создании магнитного поля Солнца. Предполагается, что именно здесь потоки плазмы вытягивают силовые линии, что способствует увеличению напряженности магнитного поля. А также, исследователи Солнца, полагают, что в этой зоне происходит резкое изменение химического состава плазмы.
  
И последняя зона в условном строении Солнца - конвективная зона.

Этот внешний слой начинается на глубине примерно 200 000 км и достигает солнечной поверхности. Название  этой зоны происходит от названия процесса, происходящего в этом слое. А именно, конвекция - процесс, так называемого "кипения". Он происходит за счёт нагрева вещества в нижней области зоны. Нагрев возникает из-за поглощения излучения, поступающего из глубины Солнца. Тепло очень быстро переносится к поверхности Солнца, за счёт этих конвективных движений плазмы. При этом она охлаждается и расширяется. Температура плазмы падает с 2 000 000 до примерно 5 000 градусов на видимой поверхности Солнца. Видимые на поверхности Солнца "гранулы" и есть конвективные движения плазмы.

Атмосфера Солнца состоит из трёх слоёв с различными процессами - фотосфера, хромосфера, корона и переходного слоя, находящегося между хромосферой и короной Солнца.

Фотосфера - видимая поверхность Солнца.
Это относительно тонкий слой, который полностью поглощает излучение, исходящее из солнечного ядра. На фотосфере можно наблюдать множество интересных объектов - солнечные пятна, фотосферные факелы, гранулы. Из-за эффекта потемнения фотосферы к краю, Солнце по краям видится более тёмным, чем в центре. Эффект объясняется тем, что излучение в центре диска фотосферы исходит из глубоких, горячих слоёв, а по краям мы смотрим по касательной и уже не видим глубоких слоёв.

Хромосфера  - слой, расположенный над фотосферой.
В этом не однородном слое температура растёт с увеличением высоты от 6 тыс.градусов до 20 тыс. В хромосфере наблюдаются протуберанцы - области плотной холодной плазмы, проникающие высоко в корону и видимые над солнечным лимбом.

Верхняя хромосфера Солнца и протуберанцы, сфотографировано в линии Hell 304A

Переходный слой - достаточно тонкий слой атмосферы Солнца.
В этой области происходит повышение температуры от 20 000 градусов (нижний слой) до 1 млн градусов (верхний слой).
Учёные считают, что большая часть ультрафиолетового излучения Солнца возникает в этой области.

Корона Солнца -  внешняя область солнечной атмосферы.
Эту область можно наблюдать с Земли и видна она во время затмения Солнца. Выглядит как лучистый ореол, вокруг солнечного диска. Этот слой атмосферы Солнца, один из протяженных и содержит свои особенности, такие как - корональные дыры, стримеры (корональные лучи), петли, протуберанцы. Форма солнечной Короны, как и размер и структура её составляющих меняется с солнечным циклом.

Снимок короны Солнца, полученный прибором EIT  в линии FelX/X 171A

Стоит отметить, что Корона Солнца является источником солнечного ветра. Этот поток ионизованных частиц (плазма) исходит из Солнца со скоростью в среднем 400 км в сек. Но наблюдения  указывают также на то, что существует спокойный солнечный ветер - постоянный поток солнечной плазмы, заполняющий межзвёздное пространство до гелиосферы,  а также квазистационарные высокоскоростные потоки (скорость до 800 км в сек), механизмы  возникновения  которых, до конца не изучены. Поскольку Солнце вращается то эти потоки взаимодействуют  и пересекаются с Землёй, а это в свою очередь вызывает негативное действие на магнитное поле Земли, вызывая магнитные бури.
И ролик об активности Солнца, созданный по результатам работ обсерватории НАСА по изучению Солнца

Заканчивая обзор по солнечному строению не стоит забывать о последней области, относящейся к Солнцу. Это - гелиосфера. Область околосолнечного пространства, пронизанного магнитными полями и в которой наблюдается солнечный ветер, движущийся  со сверхзвуковой скоростью. Принято считать, что  всё вещество внутри гелиосферы солнечного происхождения, хотя не исключается проникновение  нейтральных атомов межзвёздной среды.

Форма гелиосферы  напоминает форму вытянутого пузыря. Это частично подтвердили данные со спутников Вояджер 1 и Вояджер 2.  Гелиопаузой называют внешнюю поверхность гелиосферы, где происходит взаимодействие межзвёздной среды и солнечного ветра. В этой области возникает ударная волна, поскольку скорость потоков плазмы резко замедляется при этом взаимодействии с газом межзвёздной среды. Точная протяженность гелиосферы до сих пор ещё не ясна. Хоть и по некоторым данным со спутников Вояджер, утверждалось, что они покинули солнечную систему и вышли в межзвёздное пространство. Но по последним данным, которые заставляют астрофизиков пересматривать устоявшиеся представления о строении гелиосферы, спутники вошли в не изученную и не предсказанную ранее область, и не достигли ещё гелиопаузы.

Но о миссии "Вояджер" и о последних данных, поступившей с этих аппаратов мы поговорим в другой статье.

На этом и закончим обзор нашей Звезды. Хотя загадок и удивлений нам наша близкая звезда ещё преподнесёт множество.

СОЛНЕЧНАЯ СИСТЕМА

А теперь, поговорим о нашей планетной системе, называемой Солнечной.
Солнечная система входит в часть Нашей галактики - Млечный путь. Она включает в себя центральную звезду - Солнце, вокруг которого обращаются планеты, астероиды и другие космические объекты. 
Количество планет в системе - восемь. В порядке удаления от Солнца: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун. До 2006 года девятой планетой считался Плутон, но сейчас его классифицируют, как карликовую планету.
Теорий, гипотез возникновения Солнечной системы множество. Есть исследования независимых аналитиков, а есть и более устоявшиеся теории, согласно которым система сформировалась из газопылевого облака в результате охлаждения, путём гравитационного сжатия. Возраст нашей системы оценивают примерно в 4.57 млрд. лет.
С одной стороны, возникновение Нашей системы  может показаться не уникальным, потому как во Вселенной существует множество звёзд по типу нашего Солнца. Но для создания таких же условий требуется множество совпадений, да и некоторые особенности Солнечной системы сложно назвать типичными и закономерными.
Но об этом всём позже, а сейчас, рассмотрим объекты нашей системы.

Солнце - центральное тело. 
Сразу отмечу, что это наш источник света, тепла. Без этой звезды, а относится она к желтым карликам, жизнь на нашей планете была бы невозможна.

 От массы всей нашей системы  Солнце составляет 99% и в 330 000 раз больше массы Земли. Радиус нашего светила 696 тыс.км. и это в 109 раз больше Земного радиуса.

Снимок короны Солнца в ультрафиолетовом диапазоне

Средняя плотность не велика - 1.4 г/см.куб. Температура на поверхности 5770 К (что составит около 5,5 тыс. градусов Цельсия), в центре звезды уже  достигает рекордных 15 млн.градусов Цельсия. Солнце  совершает оборот вокруг своей оси за 30 суток.


Меркурий - самая близкая к Солнцу планета.
Находится на расстоянии 58 млн.км ( 0.4 а.е.). Диаметр 0.38 диаметра Земли (4870 км). Масса 0.055 массы Земли. Спутников нет. Температура со стороны Солнца достигает 450 градусов Цельсия. С тёмной стороны 180 градусов Цельсия ниже нуля. Вращение вокруг своей оси происходит за 60 земных суток. Длина года(период обращения вокруг Солнца) - 88 земных суток. Поверхность песчаная, пронизанная кратерами.

 

Венера - вторая планета от Солнца. 
Расстояние  108 млн. км. (0.723 а.е.). Период обращения вокруг оси 243 земных суток. Вокруг Солнца оборот делает за 224.7 Земных суток.Спутников не имеет. Горячая планета нашей системы. По размеру близка к Земле, диаметр 12100 км (0.95 диаметра Земли). Масса 0.815 массы Земли. Температура поверхности достигает 500 градусов Цельсия. Предполагается, что высокая температура Венеры обусловлена плотной атмосферой из углекислого газа.

Земля - одна из крупных внутренних планет.
Является уникальной (гидросфера, тектоника плит, атмосфера с содержанием кислорода в свободной форме). Спутник - Луна. Расстояние от Солнца 150 млн.км (1 а.е.). Диаметр 12756 км. Масса Земли - 5 972 600 000 000 млрд.тонн.

 

Марс - четвёртая планета от  нашей звезды. 
Расстояние 228 млн.км.(1.5 а.е.). Длина суток 24.6 часа. Год 687 Земных дней. Диаметр 6670 км (0.53 диаметра Земли). Температура от 20 градусов Цельсия выше нуля до 140 градусов ниже нуля. Неплотная атмосфера состоит из углекислого газа. Два спутника - Фобос и Деймос. По одной из теорий это захваченные астероиды.

 

Юпитер - крупный газовый гигант.
Пятая планета от Солнца. Его орбита удалена от Солнца на расстоянии 778 млн.км (5,2 а.е.), диаметр Юпитера в 11 раз больше Земли и составляет порядка 143 тыс.км. Оборот вокруг нашего светила совершает за 11,89 лет, а оборот вокруг своей оси совершает в пределах 9 часов и это самое быстрое вращение среди планет нашей системы. Масса больше всех вместе взятых планет в Солнечной системе и составляет 318 Земных масс. Средняя температура 150 градусов Цельсия ниже нуля. Имеет большое количество спутников, на сегодняшний день насчитывают порядка 63 спутников и из них выделяют четыре крупных: Ио, Европа, Ганимед, Каллисто.

Сатурн - шестая планета по удаленности от Солнца.
Вторая по величине. Находится на расстоянии 1429 млн.км (9,58 а.е). Диаметр планеты почти в 10 раз больше земного и составляет 120420 км. Оборот вокруг своей оси совершает за 10.5 часов, а полный оборот вокруг Солнца год 29.5 лет. Сатурн имеет более 50 спутников и мощную систему колец. Из известных спутников Титан и Энцелад, на которых проявляются признаки геологической активности. А Титан имеет  и атмосферный слой. Температура Сатурна - 150 градусов Цельсия ниже нуля.

Уран - третья по величине планета.
Находится на расстоянии 2 680 млн.км (19.2 а.е). В четыре раза больше Земли (диаметр 51300 км) Масса - 14.5 масс Земли. Температура - 220 градусов Цельсия ниже нуля. Оборот вокруг своей оси - 17.23 часа, полный оборот по орбите совершается за  84 года . Седьмая планета по удалённости от Солнца уникальна тем, что обращается  "лёжа на боку" (наклон оси к плоскости эклиптики примерно 98 градусов). Имеет 27 спутников. Одни из крупных: Титания, Оберон, Умбриэль, Ариэль, Миранда.

Нептун - восьмая планета от Солнца.
Расстояние от звезды 4.5 млрд.км (30 а.е.). Год на планете длится 165 лет. Оборот вокруг своей оси планета совершает за почти 18 часов. Температура Нептуна 213 градусов ниже нуля. Масса в 17 раз больше Земли, а диаметр  составляет 49500 км. Имеет 13 спутников. У планеты выделяют также слабую систему колец.

Все планеты подразделяют на группы. Планеты Земной группы - Меркурий, Венера, Земля, Марс. Газовые гиганты - Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун.

Между Марсом и Юпитером на расстоянии 2.3. - 3.3 а.е. проходит пояс Астероидов. Это скопление космических объектов различных размеров, от нескольких метров до сотен километров. Второе название - Главный пояс. Этим понятием, определяется отличие его от подобного скопления астероидов за  орбитой  Нептуна. Там простирается, так называемый пояс Койпера.  Именно там  и находится карликовая планета - Плутон.

Рассеянный диск - это удалённое (расстояние от 30 а.е.) скопление малых космических объектов. Эта круглая область перекрывается с поясом Койпера. Содержащиеся в нём тела  называются - объекты рассеянного диска, которые относят к подмножеству транснептуновых объектов.
Предполагают, что нашу Солнечную систему окружает Облако Оорта. Это гипотетическая область, содержащая большое количество малых космических объектов. Считают, что именно там зарождаются  кометы.

Ну вот, краткий обзор нашей Солнечной системы.  В следующих записях, будем рассматривать подробнее объекты нашей системы.

ГАЛАКТИКА

В данной публикации мы рассмотрим астрономический объект - Галактика. 
Как я писал ранее - это скопление космического вещества и звёзд, которые движутся вокруг центра масс. Галактики разнообразны по своим размерам и видам. Исследователи выделяют три основных вида:

Спиральные (дисковидные)

По форме напоминает диск, вращающийся вокруг своей оси по центру. Разделяют звёздный и газовый диск. В  центре наблюдается сфероподобная область - балдж. Очень часто, наблюдаются спиральные рукава(ветви), находящиеся в плоскости звёздного диска и содержащие значительную часть молодых звезд. Центральная часть галактики может иметь перемычку - бар. Бар состоит из звёзд и межзвёздного газа. Всё это образование окружает сферическое облако - гало.

Эллиптические

По форме напоминают эллипсоид. Яркость галактики уменьшается с удалением от центра.

Неправильные

 Все остальные галактики, которые не попадают под определение вышеописанных видов.Второе их название - иррегулярные галактики. Чаще всего они имеют неправильную клочковатую структуру.

Размеры и массы галактик  весьма различны. В диаметре  галактики бывают от 16 до 800 тыс. световых лет, но чётких границ галактики не имеют. Масса галактик колеблется от 10⁷ до 10¹² масс Солнца. 
Наша галактика "Млечный путь" - имеет диаметр около 100 тыс. световых лет (примерно 30 килопарсек) и  массу 2×10¹¹ масс Солнца (о нашей галактике мы поговорим  в следующих записях).

Как образовывались галактики различных типов и в частности наша Галактика было выдвинуто много разнообразных гипотез, теорий и исследований. Принято считать что в центре галактики находится черная дыра, образовавшаяся от взрыва сверхновой. По одной из гипотез пространство после взрывов обогащалось тяжелыми элементами. Это в свою очередь, способствовало охлаждению газовых облаков и созданию массивных звёзд второго поколения. Такие звёзды образовывали связанные системы, которые мы и называем галактиками. Ниже небольшое видео, представленное  NASA: 

С интересными исследованиями по образованию галактик можно ознакомится в материалах независимых аналитиков. 

Много вопросов остаётся в понимании процессов галактогенеза. Но учёные возлагают надежды на инфракрасный орбитальный телескоп имени Джеймса Уэбба.

Будем ждать запуска этого проекта, который поможет нам ещё ближе стать к истокам рождения мира.

МЕТАГАЛАКТИКА

Итак, чтобы всецело и с пониманием разговаривать на темы Нашего Космоса,  попробуем всё-же понять, что такое Вселенная, её предполагаемую историю, развитие и строение.
Стоит сразу уточнить, что мы говорим об астрономической Вселенной, доступной для наблюдения и называемая реже - Метагалактика. 
Одним из волнующих вопросов о Вселенной, конечно-же является вопрос о её возникновении. По этой теме существует много гипотез и теорий.Одной из главной и самой распространённой моделью является - теория Большого взрыва.

   При всех подтверждениях (реликтовое излучение, космологическое красное смещение) этой модели у научного сообщества и независимых исследователей всё равно остаётся масса неразрешённых вопросов. Это и формирование галактик, и неоднородность звёздных скоплений, и даже различие физических свойств в разных направлениях.  А потому возникают альтернативные взгляды на рождение Вселенной и возникновение нашей Солнечной системы.
Самая популярная на сегодняшний день модель Вселенной основана на данных полученных со спутника NASA WMAP ( Wilkinson Microwave Anistropy Probe  - Зонд для исследования микроволновой анизотропии имени Дэвида Вильсона).
Обработав полученные данные,  учёные получили следующие данные:

• 4.6% - обычные атомы (барионы)
• 24% - тёмная материя (не обнаруженная, без атомов) 
• 71,4% - тёмная энергия (её природа сомнительна)
• возраст Вселенной 13.7 миллиардов лет

Основными элементами во Вселенной являются  водород и гелий.

На нашем небе мы наблюдаем сотни миллионов звёзд. Они различных типов. Учёные выделяют несколько видов, наблюдаемых нами объектов.

1. Звёзды - это естественно самый обширный класс. Все наблюдаемые нами звёзды находятся в местной группе галактик

2.Звёздные скопления - группа звёзд, имеющих общее происхождение и расположение в пространстве. Бывают следующие типы скоплений:

    Шаровое звёздное скопление - сосредоточенное соединение более десяти тысяч звёзд

   Рассеянное звёздное скопление - огромные светлые массы, похожие на прозрачные облака

   
    Звёздные ассоциации — огромное скопление  звёзд высокой светимости.

3. Галактики - также многочисленный класс. Бывают различных типов и размеров. Являются сосредоточением вещества, звёзд и звёздных скоплений. Все объекты в галактике участвуют в движении вокруг одного центра, т.н. центра масс.

  

  Ну вот такое небольшое введение про нашу Вселенную. Дальнейшие исследования Космоса, вполне возможно откроют нам ещё много интересного и нового. Думаю вскоре, попытаемся также разобраться и с нашей Солнечной системой, и с типом Звёзд, Галактик.

Открытие.

Рад вас видеть на страницах этого блога.
Начинаю публикации на тему космоса и всего что с ним связано. 
Космос нас притягивает. Наши взоры очень часто устремлены вверх - на небо. Наша Вселенная волнует нас своим величием и непознанностью. И это объяснимо. Ведь если мы познаем Вселенную, то мы сможем постичь основу мироздания. Понять наше бытие. Кто мы и что- в этих необъятных просторах.
И сколько бы наука не изучала нашу Вселенную, мы знаем о ней "крупицы" из того, что она для нас ещё готовит.