obiectivele lecției
- descrieți straturile soarelui.
- descrieți caracteristicile de suprafață ale soarelui.
Vocabular
- cromosfera
- zona de convectie
- corona
- fuziune nucleară
- foton
- fotosfera
- plasma
- o zonă radioactivă
- solară
- proeminență solară
Introducere
Considerăm Pământul, Luna și toate celelalte planete și sateliți din sistemul solar., Masa tuturor acestor obiecte reprezintă împreună doar 0,2% din masa totală a sistemului solar. Restul, 99, 8% din toată masa din Sistemul solar, este Soarele! soarele (figura de mai jos) este centrul sistemului solar și cel mai mare obiect din Sistemul solar. Această stea din apropiere oferă lumină și căldură și susține aproape toată viața de pe Pământ.
soarele.
straturile soarelui
soarele este o sferă, compusă aproape în întregime din elementele hidrogen și heliu. Soarele nu este solid sau un gaz tipic., Majoritatea atomilor din soare există sub formă de plasmă, o a patra stare de materie formată din gaz supraîncălzit cu o sarcină electrică pozitivă.
structura internă
deoarece soarele nu este solid, nu are o limită exterioară definită. Cu toate acestea, are o structură internă definită, cu straturi identificabile (figura de mai jos). De la interior la exterior sunt:
straturile soarelui. nucleul central al Soarelui este plasma cu o temperatură de aproximativ 27 milionoc., La astfel de temperaturi ridicate, hidrogenul se combină pentru a forma heliu prin fuziune nucleară, un proces care eliberează cantități mari de energie. Această energie se mișcă spre exterior, spre straturile exterioare ale soarelui. Fuziunea nucleară în stele este discutată mai mult în capitolul stele, galaxii și Univers.
straturile exterioare
următoarele trei straturi alcătuiesc atmosfera Soarelui. Deoarece nu există straturi solide în nicio parte a soarelui, aceste limite sunt neclare și indistincte., fotosfera este suprafața vizibilă a soarelui, regiunea care emite lumina soarelui. Fotosfera este relativ rece-doar aproximativ 6.700°C. fotosfera are mai multe culori diferite; portocale, galben și roșu, dându-i un aspect granulat.
cromosfera văzută printr-un filtru. corona este stratul plasmatic cel mai exterior — este halo-ul soarelui sau ‘coroana.”Temperatura coroanei de 2 până la 5 milioane°C este mult mai fierbinte decât fotosfera (figura de mai jos).
(a) în timpul unei eclipse solare, coroana soarelui este vizibilă extinzându-se milioane de kilometri în spațiu. (b) corona și buclele coronale din atmosfera solară inferioară luate de telescopul spațial TRACE., filmul care vede o stea într-o lumină nouă poate fi văzut aici: http://sdo.gsfc.nasa.gov/gallery/youtube.php. caracteristicile suprafeței Soarelui sunt destul de vizibile, dar numai cu echipamente speciale. De exemplu, petele solare sunt vizibile numai cu lentile speciale de filtrare a luminii.
petele solare
cea mai vizibilă caracteristică a suprafeței Soarelui sunt zonele mai reci, mai întunecate, cunoscute sub numele de pete solare (figura de mai jos)., Petele solare sunt situate acolo unde buclele câmpului magnetic al soarelui pătrund prin suprafață și perturbă transferul neted al căldurii din straturile inferioare ale soarelui, făcându-le mai reci și mai întunecate și marcate de o activitate magnetică intensă. Petele solare apar de obicei în perechi. Când o buclă a câmpului magnetic al Soarelui se rupe prin suprafață, se creează o pată solară unde bucla iese și unde se întoarce din nou.,
(o) Petele solare apar de obicei în 11-cicluri pe an, în creștere de la un număr minim la un număr maxim și apoi scăzând treptat de la un număr minim din nou. (b) un prim-plan al unei pete solare luate în lumină ultravioletă.
explozii solare
există și alte tipuri de întreruperi ale energiei magnetice a soarelui. Dacă o buclă a câmpului magnetic al soarelui se fixează și se rupe, creează explozii solare, care sunt explozii violente care eliberează cantități uriașe de energie (figura de mai jos).,
activitatea magnetică duce la o mică flacără solară. un film al flăcării este văzut aici: http://www.youtube.com/watch?v=MDacxUQWeRw. o flacără solară puternică se poate transforma într-o ejecție de masă coronală (figura de mai jos).
o ejecție de masă coronală este o ejecție mare de plasmă din steaua văzută în această imagine.
o flacără solară sau o ejecție de masă coronală eliberează fluxuri de particule extrem de energetice care alcătuiesc vântul solar., Vântul solar poate fi periculos pentru nave spațiale și astronauți, deoarece trimite cantități mari de radiații care pot dăuna corpului uman. Exploziile solare au distrus rețele electrice întregi și au perturbat comunicațiile radio, satelit și telefon mobil. Observatorul Solar Dynamics este o navă spațială NASA lansată la începutul anului 2010, obținând imagini asemănătoare IMAX ale soarelui în fiecare secundă a zilei, generând mai multe date decât orice misiune NASA din istorie., Datele vor permite cercetătorilor să învețe despre furtunile solare și alte fenomene care pot provoca pene de curent și pot dăuna astronauților. Aflați mai multe la: http://science.kqed.org/quest/video/quest-quiz-the-sun/.
proeminențele solare
o altă caracteristică foarte vizibilă pe soare este proeminențele solare. Dacă plasma curge de-a lungul unei bucle a câmpului magnetic al Soarelui de la pete solare la pete solare, ea formează un arc strălucitor care ajunge la mii de kilometri în atmosfera Soarelui. Proeminențele pot dura o zi până la câteva luni. Proeminențele sunt, de asemenea, vizibile în timpul unei eclipse totale de soare., cea mai mare parte a imaginilor provin de la instrumentul AIA al SDO; culorile diferite reprezintă temperaturi diferite, o tehnică comună pentru observarea caracteristicilor solare. SDO vede întregul disc al Soarelui în rezoluție spațială și temporală extrem de ridicată, permițând oamenilor de știință să mărească evenimentele notabile, cum ar fi rachete, valuri și pete solare.
Solar Dynamics Observatory
videoclipul de mai sus a fost preluat de la SDO, cea mai avansată navă spațială proiectată vreodată pentru a studia soarele., În timpul misiunii sale de cinci ani, SDO va examina câmpul magnetic al Soarelui și va oferi, de asemenea, o mai bună înțelegere a rolului pe care îl joacă soarele în chimia atmosferică și clima Pământului. Deoarece imediat după lansarea sa pe 11 februarie 2010, SDO furnizează imagini cu claritate de 10 ori mai bune decât televiziunea de înaltă definiție și va returna date științifice mai cuprinzătoare mai repede decât orice altă navă spațială de observare solară.
Rezumatul lecției
- masa Soarelui este de 99,8% din masa sistemului nostru solar.,
- soarele este în mare parte format din hidrogen cu cantități mai mici de heliu sub formă de plasmă.
- partea principală a soarelui are trei straturi: miezul, zona radiativă și zona de convecție.
- atmosfera Soarelui are, de asemenea, trei straturi: fotosfera, cromosfera și corona.
- fuziunea nucleară a hidrogenului în miezul soarelui produce cantități enorme de energie care radiază de la soare. unele caracteristici ale suprafeței Soarelui includ pete solare, erupții solare și proeminențe.
întrebări de revizuire
1., În ce fel susține soarele toată viața de pe Pământ?
2. Care două elemente alcătuiesc soarele aproape în întregime?
3. Care proces este sursa de căldură la soare și unde are loc?
4. De ce ar trebui astronauții umani într-o călătorie pe Marte să fie preocupați de vântul solar? Ce este vântul solar?
5. Descrieți modul în care mișcările din zona de convecție contribuie la erupțiile solare.
6. Credeți că reacțiile de fuziune din miezul soarelui vor continua pentru totdeauna și vor continua fără sfârșit? Explică-ți răspunsul.,
Lectură suplimentară / legături suplimentare
puncte de luat în considerare
- dacă ceva ar provoca brusc fuziunea nucleară să se oprească la soare, cum am ști? Când vom ști?
- există tipuri de energie periculoasă de la soare? Ce ar putea fi afectat de acestea?
- dacă soarele este format din gaze precum hidrogenul și heliul, cum poate avea straturi?
Mergând mai departe – aplicând matematica
ați măsura ceva ce nu puteți ajunge? Răspunsul este că puteți utiliza geometrie simplă., Putem măsura diametrul soarelui, chiar dacă nu putem merge la soare și chiar dacă soarele este mult prea mare pentru o ființă umană pentru a măsura. Pentru a măsura soarele folosim Regulile triunghiurilor similare. Laturile triunghiurilor similare sunt proporționale între ele. Prin configurarea unui triunghi foarte mic, care este proporțional cu un alt triunghi foarte mare, putem găsi o distanță sau o măsurare necunoscută atâta timp cât cunoaștem trei din patru părți ale ecuației., Dacă faceți o gaură într-un card index și proiectați o imagine a soarelui pe un clipboard ținut la 1 metru de cardul index, diametrul imaginii noastre proiectate a soarelui va fi proporțional cu diametrul adevărat al Soarelui. Iată ecuația: s / d = S / D, unde s = diametrul imaginii proiectate a soarelui, S = diametrul adevărat al Soarelui. Calculul necesită, de asemenea, să cunoașteți distanța adevărată dintre Pământ și soare, D = 1.496 x 108 km și distanța (d = 1 metru) între clipboard și cardul index., Înainte de a putea rezolva corect această ecuație, va trebui să vă asigurați că toate măsurătorile dvs. sunt în aceleași unități – în acest caz, schimbați toate măsurătorile la km. Încercați acest lucru și vedeți cât de precis puteți măsura diametrul adevărat al Soarelui.
