Фотон, народжений в ядрі Сонця, може займати до 170.000 років, щоб пробратися до поверхні. Нейтрино, народжене в тій же реакції синтезу, в той же момент, робить ту ж подорож за 2,3 секунди. Цей розрив говорить більше про те, що Сонце насправді являє собою – щільний, бурхливий реактор, а не просто куля вогню – ніж майже будь-який інший факт про нього.
Сонце – це зірка в центрі Сонячної системи, джерело по суті весь світ, тепло та енергія, які роблять життя на Землі можливим. Це достатньо близько для детального вивчення та достатньо звичайно, для зірок, щоб навчити нас про мільярди інших, які ми ніколи не відвідаємо.
Ця комбінація знайомості та дивацтва робить її гідною уважнішого погляду. Її поверхня на мільйони градусів холодніша за тонку атмосферу над нею, її форма ближче до ідеальної сфери, ніж будь-що іншого коли-небудь вимірювалося, а космічні апарати лише недавно змогли пролетіти крізь її зовнішній край і вижити, щоб повідомити.
Сфера Більш Кругла, Ніж Будь-Що Іншого, Яке Ми Коли-Небудь Вимірювали
Сонце величезне за будь-яким людським стандартом – його діаметр становить близько 1.391.400 км, приблизно 109 разів більше, ніж Земля, що робить його найбільшим і найбільш масивним об'єктом Сонячної системи. Воно саме по собі становить близько 99,86% загальної маси Сонячної системи; все інше, від Юпітера до найменшого астероїда, – це те, що залишилося. Щоб поставити масовий розрив в людській шкалі, потребувало б більше 330.000 Земель, щоб врівноважити Сонце на вазі, і 1,3 мільйона Земель, щоб заповнити його обсяг.
Незважаючи на цю масу, Сонце чудово близько до ідеальної сфери. Вимірювання супутника виявило його облатність – наскільки воно опухає на екваторі проти сплощення на полюсах – всього близько 8 мільйонних частин. Це робить його за цією мірою природним об'єктом, найближчим до ідеальної сфери, який коли-небудь спостерігався. Для об'єкта, складеного повністю з бурхливої плазми без жорсткої поверхні для збереження її форми, ця точність неочікувана; це означає, що гравітація Сонця повністю домінує його внутрішню динаміку так, що навіть швидке обертання ледь його спотворює.
Що стосується обертання, Сонце не крутиться як тверда планета. Виміряна проти фонових зірок, період її обертання становить близько 25,6 днів на екваторі, але 33,5 днів на полюсах – різниця, звана диференціальним обертанням, можлива тільки тому, що Сонце повсюди рідка, а не жорстке тіло.
Ядро Достатньо Гаряче, Щоб Синтезувати Атоми, Поверхня Холодна в Порівнянні
В центрі Сонця температури досягають близько 15,7 мільйонів кельвінів, а щільність сягає 150 г/см³ – близько 150 разів щільніше рідкої води – умови достатньо екстремальні для підтримки ядерного синтезу. Цей синтез робить Сонце сяючим, але енергія, яку він вивільняє, не подорожує прямо назовні. Вона поглинається і повторно випромінюється навколишньою плазмою, процес настільки повільний, що затримка фотонів аж до 170.000 років, описана вище, є прямою наслідком того, наскільки щільно упакований Сонячний інтер'єр.
Домінуючий процес синтезу – це ланцюг протон-протон, але вторинний шлях, звичайна назва циклу CNO, в даний час забезпечує близько 0,8% енергії Сонця – невеликої частини сьогодні, але однієї, яку астрономи очікують зростати, коли Сонце старіє і розпалюється протягом мільярдів років. Коли енергія, вироблена цим синтезом, нарешті досягає поверхні, температура впала значно: поверхня Сонця, або фотосфера, розташована лише близько 5800 К, невеликої частини темпаратури ядра.
Це крутий падіння з ядра на поверхню ставить наступну головоломку, тому що атмосфера над поверхнею повністю змінює тенденцію.
Атмосфера, Яка Стає Гарячішою, Чим Далі Ви Йдете
Негайно вище 5800 К фотосфери розташована корона, зовнішня атмосфера Сонця – і вона драматично гарячіша, не холодніша. Корона в середньому становить від 1.000.000 до 2.000.000 K, і її найгарячіші регіони досягають від 8.000.000 до 20.000.000 K. Поки що не існує повної теорії, яка пояснює, чому корона настільки гарячіша за поверхню, на якій вона сидить, хоча магнітне перез'єднання відомо, щоб забезпечити щонайменше частину тепла. Це залишається однією з найстійких відкритих питань Сонця.
.jpg){kind=link}
Вивчення корони з близька стало можливим лише нещодавно. У квітні 2021 року зонд Parker Solar Probe НАСА став першим космічним апаратом, який пролетів крізь нього, перетинаючи корону на гелієцентричних відстанях від 16 до 20 сонячних радіусів і виживаючи в умовах, на які не було побудовано жодної попередньої місії. Досягнення цієї межі зайняло більше шести десятиліть історії космічних подорожей – нагадування про те, наскільки ворожою все ще залишається атмосфера негайно навколо нашої власної зірки.
Корона також не обмежена біля Сонця. Витікаючи назовні, вона стає сонячним вітром, який подорожує всією Сонячною системою, поки не вдариться об гелієпаузу більше 50 au (7,5 мільярда км) від Сонця. Voyager 1 перетнув цю межу в міжзоряний простір 25 серпня 2012 року на відстані близько 122 au (18,3 мільярда км) – доказ того, що вплив Сонця поширюється далеко за межі планет, перш ніж врешті поступатися решті галактики.
Достатньо Яскравий, Щоб Перевищити Кожну Іншу Зірку в Поєднанні
З Землі Сонце має видиму величину -26,74, що робить його найяскравішим об'єктом на небі. Це число перекладається на близько 13 мільярдів разів яскравіше за Сиріус, наступну найяскравішу зірку, яка має видиму величину -1,46. Розрив дійсно стосується відстані, не сирої потужності: Сонце лише близько 93 мільйонів миль (150 мільйонів кілометрів) від Землі, тоді як кожна інша зірка в трильйонах миль від відстані – достатньо близько, щоб його світло переважило кожну іншу точку ночі в поєднанні.
Сонячні Плями, Спалахи та Вступи: Погода Сонця
Поверхня Сонця не є статичною. Сонячні плями – холодніші, темніші патчі, спричинені зосередженими магнітними полями – мають основні температури приблизно 3.000 до 4.500 K проти навколишньої фотосфери приблизно 5.780 K, і вони величезно варіюються в розмірі, від 16 км до 160.000 км діаметром. Їх кількість піднімається і падає на 11-річному сонячному циклі, роблячи підрахунки сонячних плям одним з найстаріших неперервно відстежуваних показників сонячної активності.
Більш жорсткі – це сонячні спалахи, раптові викиди магнітної енергії, класифіковані за яскравістю рентгенівського променя на литеній шкалі. Серйозні спалахи класу X10 трапляються приблизно вісім разів на 11-річний цикл, тоді як невеликі спалахи класу M1 трапляються приблизно 2.000 разів в однаковий проміжок – різкий нагадування про те, що найекстремальніші вибухи Сонця рідкі саме тому, що вони екстремальні. Спалахи вперше були ідентифіковані в 1859 році, коли астрономи Річард Каррінгтон та Річард Годжсон незалежно один від одного спостерігали один, проектуючи зображення Сонця через телескоп, десятиліття до того, як хтось розумів, що означав магнітне поле на Сонці.
Сонячні вступи спокійніші, але візуально вражаючі: цикли відносно прохолодної плазми, закріпленої на поверхні та вигинатися в корону. Як сама корона, вони зазвичай занадто слабкі, щоб їх було видно проти сяйва Сонця, і стають видимими для неозброєного ока лише під час повного сонячного затемнення. Найбільший вступ, коли-небудь записаний, простягнувся більше ніж на 800.000 км – приблизно довжину сонячного радіуса – вигинаючись від зірки, яка за масштабом галактики є досить звичайним розміром.
Зірка в русі
Сонце та вся його планетна система не стоять на місці. Сонячна система подорожує крізь Чумацький Шлях при середній швидкості 450.000 миль на годину (720.000 км/год) – досить швидко, щоб пересекти континентальні Сполучені Штати менш ніж за 30 секунд. Але навіть при такій швидкості одна повна орбіта галактики займає приблизно 230 мільйонів років, проміжок часу настільки довгий, що Сонце завершило лише близько 20 таких орбіт з часу його формування. Масштаб відносний: зірка, яка потьмяніла все інше в нашому небі мільярдів разів, з перспективи Чумацького Шляху – це лише світло на дуже повільній каруселі.