Ας γνωρίσουμε τον Ήλιο, το αστέρι του ηλιακού μας συστήματος
Πριν από 4,5 δισεκατομμύρια έτη, δεν υπήρχε Ήλιος και ηλιακό σύστημα, παρά μόνο ένα νέφος από αέρια και άλλα υλικά. Για κάποιο λόγο αυτά τα υλικά συμπυκνώθηκαν λόγω των βαρυτικών δυνάμεων (βαρυτική κατάρρευση) ενώ ταυτόχρονα άρχισαν να περιστρέφονται όλο και πιο πολύ και να θερμαίνονται. Υπ' αυτές τις συνθήκες των μεγάλων πιέσεων και θερμοκρασίας, έγιναν πυρηνικές αντιδράσεις και δημιουργήθηκε ένας πρωταστέρας -όπως καλούμε τα νεογέννητα αστέρια- ο Ήλιος μας. Γύρω του, τα υλικά του νεφελώματος δημιούργησαν, πάλι χάρη στην βαρυτική δύναμη, τα υπόλοιπα μέλη του ηλιακού μας συστήματος, τους πλανήτες, τους δορυφόρους των πλανητών, τους κομήτες, τους αστεροειδείς.
Σήμερα γνωρίζουμε ότι ο Ήλιος συγκεντρώνει το 99,85% της μάζας ολόκληρου του ηλιακού συστήματος. Η διάμετρός του είναι 100 φορές μεγαλύτερη από τη διάμετρο της Γης, απέχει από την Γη 150.000.000 χιλιόμετρα (την απόσταση αυτή καλούμε και Αστρονομική Μονάδα: AU), έτσι το φως του χρειάζεται περίπου 8 λεπτά για να ταξιδέψει σε εμάς.
Δείτε επίσης:
α. Μια προσομοίωση της γέννησης του Ηλιακού μας συστήματος, εδώ.
β. Μάθετε περισσότερα για τα μέλη του ηλιακού μας συστήματος, εδώ.
γ. Φωτογραφικό ταξίδι στους πλανήτες από την NASA, εδώ.
δ. Δείτε όμως και το συγκριτικό μέγεθος του Ήλιου με τα άλλα αστέρια, εδώ.
Ο Ήλιος παράγει ενέργεια για 4,5 δισεκατομμύρια έτη, και θα συνεχίσει να την παράγει για άλλα τόσα. Πώς όμως εξηγείται αυτή η μεγάλη διάρκεια; Ποια η μορφή και η πηγή αυτής της ενέργειάς του;
Σήμερα γνωρίζουμε ότι στον πυρήνα του Ήλιου πραγματοποιείται η λεγόμενη "σύντηξη των πυρήνων", κατά την οποία δύο πυρήνες υδρογόνου συντήκονται για να δημιουργήσουν έναν πυρήνα ηλίου. Η ενέργεια που εκλύεται είναι τεράστια και γίνεται αντιληπτή σε εμάς από την παραγόμενη ακτινοβολία και τα φωτόνια. Μερικά νούμερα για να καταλάβουμε:
α. Το άρθρο "Σύντηξη στο Σύμπαν: Η ενέργεια του Ήλιου", εδώ
β. Μια προσομοίωση με την σύντηξη των πυρήνων, εδώ
γ. Μια εφαρμογή με το εσωτερικό και την ατμόσφαιρα του Ήλιου, εδώ
δ. Μια προσομοίωση με τον τυχαίο περίπατο του φωτονίου, διάρκειας χιλιάδων ετών, εδώ
Πρώτος ο Γαλιλαίος διαπίστωσε πως ο Ήλιος περιστρέφεται γύρω από τον άξονά του, παρατηρώντας τις ηλιακές κηλίδες (δείτε τα σχέδιά του σε κίνηση).
Σήμερα γνωρίζουμε ότι η περιστροφή αυτή γίνεται σε διαφορετικό χρόνο στους πόλους (περίπου σε 27 μέρες) από ότι στον ισημερινό του που είναι πιο αργή (περίπου σε 36 μέρες). Αυτή η διαφορά λέγεται "διαφορική περιστροφή του Ήλιου" και έχει ως συνέπεια την διαταραχή του μαγνητικού του πεδίου και την επαναφορά του σε ηρεμία σε διαστήματα περίπου 11 ετών (δείτε το σχετικό βίντεο). Την περίοδο αυτή ονομάζουμε "11-ετή ηλιακό κύκλο".
Όσο το μαγνητικό πεδίο του Ήλιου είναι διαταραγμένο, εμφανίζονται οι ηλιακές κηλίδες και τα μαγνητικά φαινόμενα που επηρεάζουν την Γη είναι πιο έντονα, ενώ όσο το μαγνητικό πεδίο του Ήλιου είναι ήρεμο έχουμε ελάχιστες έως καθόλου ηλιακές κηλίδες και ελάχιστη εκδήλωση μαγνητικών φαινομένων. Δείτε την μεταβολή των κηλίδων στο σχετικό βίντεο.
Δείτε επίσης:
α. Τα σχέδια του Γαλιλαίου σε κίνηση, εδώ
β. Την διαφορική κίνηση του Ήλιου και την διαταραχή/ηρεμία του μαγνητικού πεδίου, εδώ
γ. Η μεταβολή των κηλίδων του Ήλιου, εδώ
δ. A cool Sun for cool music?, NASA's The Space Place
Η ηλιακή ενέργεια είναι πολύτιμη για την συντήρηση και ανάπτυξη της ζωής. Χωρίς τον Ήλιο δεν θα είχαμε φωτοσύνθεση, μετεωρολογικά φαινόμενα, ζωή.
Κι όμως, η Γη βρίσκεται σε καθημερινή "διαμάχη" με τον Ήλιο. Δέχεται τα αλεπάλληλα κύματα του ηλιακού ανέμου, που είναι φορτισμένα σωματίδια που εκτοξεύονται από τον Ήλιο με ταχύτητα μεγαλύτερη των 450 Km/s. Αυτά αντιδρούν με τα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας της Γης, την ιονόσφαιρα και παραμορφώνουν την μαγνητόσφαιρά της.
Δείτε το χαρακτηριστικό βίντεο (πατήστε το cc). Σ' αυτό το βίντεο γίνεται αναφορά
Τα αποθέματα του Ήλιου σε υδρογόνο δεν είναι ανεξάντλητα. Κάποτε θα σταματήσει η διαδικασία της σύντηξης πυρήνων υδρογόνου και τότε θα αρχίσει η διαδικασία της σύντηξης πυρήνων ηλίου σε πυρήνες σιδήρου ή άλλων μετάλλων. Η θερμοκρασία του θα πέσει και θα διογκωθεί σε έναν κόκκινο γίγαντα, ο οποίος θα "καταπιεί" τους εσωτερικούς πλανήτες, Ερμή, Αφροδίτη, Γη.
Όταν θα σταματήσουν να παράγονται πυρινικές αντιδράσεις, τότε θα επικρατήσουν οι βαρυτικές δυνάμεις και ο Ήλιος θα καταρρεύσει, που σημαίνει πως σε λίγο χρόνο θα συμπυκνωθεί και θα εκραγεί σε υπερκαινοφανή αστέρα (δείτε το γιατί σε αυτό το βίντεο -παρατίθεται και παρακάτω στο α). Τελικά, αυτό που θα απομείνει θα είναι μια συμπαγής ποσότητα από νετρόνια, θα γίνει δηλαδή ένα "νεκρό" άστρο νετρονίων, ένας "λευκός νάνος".
Δείτε επίσης
α. ένα βίντεο που εξηγεί το πώς η βαρυτική κατάρρευση οδηγεί σε υπερκενοφανή αστέρα, εδώ
β. ένα βίντεο για το τέλος του Ήλιου και τις συνέπειες στους πλανήτες, εδώ
γ. μια εφαρμογή που παρουσιάζει την εξέλιξη του Ήλιου στο διάγραμμα ΗR, εδώ
Ο Ήλιος και οι πλανήτες: από την γέννησή τους μέχρι σήμερα
Πριν από 4,5 δισεκατομμύρια έτη, δεν υπήρχε Ήλιος και ηλιακό σύστημα, παρά μόνο ένα νέφος από αέρια και άλλα υλικά. Για κάποιο λόγο αυτά τα υλικά συμπυκνώθηκαν λόγω των βαρυτικών δυνάμεων (βαρυτική κατάρρευση) ενώ ταυτόχρονα άρχισαν να περιστρέφονται όλο και πιο πολύ και να θερμαίνονται. Υπ' αυτές τις συνθήκες των μεγάλων πιέσεων και θερμοκρασίας, έγιναν πυρηνικές αντιδράσεις και δημιουργήθηκε ένας πρωταστέρας -όπως καλούμε τα νεογέννητα αστέρια- ο Ήλιος μας. Γύρω του, τα υλικά του νεφελώματος δημιούργησαν, πάλι χάρη στην βαρυτική δύναμη, τα υπόλοιπα μέλη του ηλιακού μας συστήματος, τους πλανήτες, τους δορυφόρους των πλανητών, τους κομήτες, τους αστεροειδείς.
Σήμερα γνωρίζουμε ότι ο Ήλιος συγκεντρώνει το 99,85% της μάζας ολόκληρου του ηλιακού συστήματος. Η διάμετρός του είναι 100 φορές μεγαλύτερη από τη διάμετρο της Γης, απέχει από την Γη 150.000.000 χιλιόμετρα (την απόσταση αυτή καλούμε και Αστρονομική Μονάδα: AU), έτσι το φως του χρειάζεται περίπου 8 λεπτά για να ταξιδέψει σε εμάς.
Δείτε επίσης:
α. Μια προσομοίωση της γέννησης του Ηλιακού μας συστήματος, εδώ.
β. Μάθετε περισσότερα για τα μέλη του ηλιακού μας συστήματος, εδώ.
γ. Φωτογραφικό ταξίδι στους πλανήτες από την NASA, εδώ.
δ. Δείτε όμως και το συγκριτικό μέγεθος του Ήλιου με τα άλλα αστέρια, εδώ.
Η ενέργεια του Ήλιου
Ο Ήλιος παράγει ενέργεια για 4,5 δισεκατομμύρια έτη, και θα συνεχίσει να την παράγει για άλλα τόσα. Πώς όμως εξηγείται αυτή η μεγάλη διάρκεια; Ποια η μορφή και η πηγή αυτής της ενέργειάς του;
Σήμερα γνωρίζουμε ότι στον πυρήνα του Ήλιου πραγματοποιείται η λεγόμενη "σύντηξη των πυρήνων", κατά την οποία δύο πυρήνες υδρογόνου συντήκονται για να δημιουργήσουν έναν πυρήνα ηλίου. Η ενέργεια που εκλύεται είναι τεράστια και γίνεται αντιληπτή σε εμάς από την παραγόμενη ακτινοβολία και τα φωτόνια. Μερικά νούμερα για να καταλάβουμε:
- κάθε δευτερόλεπτο ο Ήλιος καίει 600 τόνους υδρογόνου
- στο κέντρο του Ήλιου η θερμοκρασία φτάνει τους 15.000.000 βαθμούς Κελσίου, στην επιφάνειά του (φωτόσφαιρα) τους 5.600 βαθμούς Κελσίου, ενώ στο ηλιακό στέμμα, το οποίο βρίσκεται στην ατμόσφαιρα του Ήλιου, η θερμοκρασία ξεπερνά τους 1.000.000 βαθμούς Κελσίου, συχνά φτάνει και τους 3.000.000 βαθμούς.
- κάθε δευτερόλεπτο η ενέργεια που ελευθερώνετα ειναι100.000.000.000.000.000.000 Kwh (κιλοβατώρες), ένα εκατομμύριο φορές την ενέργεια που χρειάζεται ο κόσμος στην Γη για ένα χρόνο.
- και ένα παράδοξο: το φωτόνιο για να μεταφερθεί από το κέντρο του Ήλιου στην επιφάνειά του χρειάζεται κατά μέσο όρο 20.000 χρόνια! (δείτε τον τυχαίο περίπατό του ο οποίος εξηγεί το "γιατί").
α. Το άρθρο "Σύντηξη στο Σύμπαν: Η ενέργεια του Ήλιου", εδώ
β. Μια προσομοίωση με την σύντηξη των πυρήνων, εδώ
γ. Μια εφαρμογή με το εσωτερικό και την ατμόσφαιρα του Ήλιου, εδώ
δ. Μια προσομοίωση με τον τυχαίο περίπατο του φωτονίου, διάρκειας χιλιάδων ετών, εδώ
Οι κηλίδες του Ήλιου και το μαγνητικό του πεδίο
Πρώτος ο Γαλιλαίος διαπίστωσε πως ο Ήλιος περιστρέφεται γύρω από τον άξονά του, παρατηρώντας τις ηλιακές κηλίδες (δείτε τα σχέδιά του σε κίνηση).
Σήμερα γνωρίζουμε ότι η περιστροφή αυτή γίνεται σε διαφορετικό χρόνο στους πόλους (περίπου σε 27 μέρες) από ότι στον ισημερινό του που είναι πιο αργή (περίπου σε 36 μέρες). Αυτή η διαφορά λέγεται "διαφορική περιστροφή του Ήλιου" και έχει ως συνέπεια την διαταραχή του μαγνητικού του πεδίου και την επαναφορά του σε ηρεμία σε διαστήματα περίπου 11 ετών (δείτε το σχετικό βίντεο). Την περίοδο αυτή ονομάζουμε "11-ετή ηλιακό κύκλο".
Όσο το μαγνητικό πεδίο του Ήλιου είναι διαταραγμένο, εμφανίζονται οι ηλιακές κηλίδες και τα μαγνητικά φαινόμενα που επηρεάζουν την Γη είναι πιο έντονα, ενώ όσο το μαγνητικό πεδίο του Ήλιου είναι ήρεμο έχουμε ελάχιστες έως καθόλου ηλιακές κηλίδες και ελάχιστη εκδήλωση μαγνητικών φαινομένων. Δείτε την μεταβολή των κηλίδων στο σχετικό βίντεο.
Δείτε επίσης:
α. Τα σχέδια του Γαλιλαίου σε κίνηση, εδώ
β. Την διαφορική κίνηση του Ήλιου και την διαταραχή/ηρεμία του μαγνητικού πεδίου, εδώ
γ. Η μεταβολή των κηλίδων του Ήλιου, εδώ
δ. A cool Sun for cool music?, NASA's The Space Place
Η επιρροή του Ήλιου στη Γη
Η ηλιακή ενέργεια είναι πολύτιμη για την συντήρηση και ανάπτυξη της ζωής. Χωρίς τον Ήλιο δεν θα είχαμε φωτοσύνθεση, μετεωρολογικά φαινόμενα, ζωή.
Κι όμως, η Γη βρίσκεται σε καθημερινή "διαμάχη" με τον Ήλιο. Δέχεται τα αλεπάλληλα κύματα του ηλιακού ανέμου, που είναι φορτισμένα σωματίδια που εκτοξεύονται από τον Ήλιο με ταχύτητα μεγαλύτερη των 450 Km/s. Αυτά αντιδρούν με τα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας της Γης, την ιονόσφαιρα και παραμορφώνουν την μαγνητόσφαιρά της.
Δείτε το χαρακτηριστικό βίντεο (πατήστε το cc). Σ' αυτό το βίντεο γίνεται αναφορά
- στο "black out" που συνέβη στις 14 Μαρτίου1989 στον Ανατολικό Καναδά, που βύθισε στο σκοτάδι 6.000.000 ανθρώπους και διέκοψε τις τηλεπικοινωνίες για 9 ώρες. Αιτία ήταν μια μεγάλης έντασης ηλιακή καταιγίδα.
- στο πολικό σέλας και την επιστημονική του εξήγηση (το πολικό σέλας είναι χρωματιστοί σχηματισμοί στην ατμόσφαιρα που παρατηρούνται σε μεγάλα γεωμετρικά πλάτη και οφείλονται στην σύγκρουση των σωματιδίων του Ήλιου με τα μόρια της γήινης Ιονόσφαιρας).
Το τέλος του Ήλιου
Τα αποθέματα του Ήλιου σε υδρογόνο δεν είναι ανεξάντλητα. Κάποτε θα σταματήσει η διαδικασία της σύντηξης πυρήνων υδρογόνου και τότε θα αρχίσει η διαδικασία της σύντηξης πυρήνων ηλίου σε πυρήνες σιδήρου ή άλλων μετάλλων. Η θερμοκρασία του θα πέσει και θα διογκωθεί σε έναν κόκκινο γίγαντα, ο οποίος θα "καταπιεί" τους εσωτερικούς πλανήτες, Ερμή, Αφροδίτη, Γη.
Όταν θα σταματήσουν να παράγονται πυρινικές αντιδράσεις, τότε θα επικρατήσουν οι βαρυτικές δυνάμεις και ο Ήλιος θα καταρρεύσει, που σημαίνει πως σε λίγο χρόνο θα συμπυκνωθεί και θα εκραγεί σε υπερκαινοφανή αστέρα (δείτε το γιατί σε αυτό το βίντεο -παρατίθεται και παρακάτω στο α). Τελικά, αυτό που θα απομείνει θα είναι μια συμπαγής ποσότητα από νετρόνια, θα γίνει δηλαδή ένα "νεκρό" άστρο νετρονίων, ένας "λευκός νάνος".
Δείτε επίσης
α. ένα βίντεο που εξηγεί το πώς η βαρυτική κατάρρευση οδηγεί σε υπερκενοφανή αστέρα, εδώ
β. ένα βίντεο για το τέλος του Ήλιου και τις συνέπειες στους πλανήτες, εδώ
γ. μια εφαρμογή που παρουσιάζει την εξέλιξη του Ήλιου στο διάγραμμα ΗR, εδώ
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου