Slunce
Slunce  | |
|---|---|
 | |
| Astrometrická data (Ekvinokcium J2000,0) | |
| Vzdálenost | 1 AU |
| Zdánlivá hvězdná velikost | −26,832 |
| Absolutní hvězdná velikost | 4,83 |
| Fyzikální charakteristiky | |
| Hmotnost | 1 988 550 Rg |
| Poloměr | 1 R☉ |
| Zářivý výkon (V) | 3,828 e+1 7 GW |
| (V) – měření provedena ve viditelném světle Některá data mohou pocházet z datové položky. | |
Slunce je hvězda ve středu Sluneční soustavy. Od Země je vzdálena 1 au (asi 150 milionů km), jde tedy o hvězdu nejbližší Zemi. Obíhá okolo středu Mléčné dráhy ve vzdálenosti od 25–28 tisíc světelných let. Oběh trvá přibližně 226 milionů let. Hmotnost Slunce je asi 330 000krát větší než hmotnost Země[1] a představuje 99,8 % hmotnosti sluneční soustavy, ale jen asi 2 % jejího momentu hybnosti.
Slunce je koule žhavého plazmatu, každou sekundu se v jádře Slunce přemění asi 600 milionů tun vodíku na helium a při tomto procesu se přemění 4 miliony tun hmoty na energii. Jeho výkon činí zhruba 4×1026 W, z čehož na Zemi dopadá asi 0,45 miliardtiny. Tok energie ze Slunce na Zemi, neboli Sluneční konstanta činí asi 1,4 kW m−2. Jedná se o hvězdu hlavní posloupnosti, spektrální třídy G2V, žlutý trpaslík.[1][pozn. 1]
| Pozorování | |
|---|---|
| Střední vzdálenost od Země |
149,6×106 km (8,31 světelné minuty) |
| Hvězdná velikost (V) | −26,74m |
| Absolutní hvězdná velikost | 4,8m |
| Elementy dráhy | |
| Střední vzdálenost od středu Mléčné dráhy |
2,5×1017 km (26 093,335 světelných let) |
| Galaktická perioda (oběžná doba) | 2,26×108 a |
| Orbitální rychlost | 217 km/s |
| Fyzikální charakteristiky | |
| Průměr | 1 392 020 km[2] (109 Zemí) |
| Zploštění | 9×10−6 |
| Povrch | 6,09×1012 km² (11 900 Zemí) |
| Objem | 1,41×1018 km³ (1 300 000 Zemí) |
| Hmotnost | 1,9891×1030 kg (332 950 Zemí) |
| Hustota | 1,408 g/cm³ |
| Gravitace na povrchu | 273,95 m/s2 (27,9 G) |
| Úniková rychlost na povrchu |
617,54 km/s |
| Povrchová teplota | 5 780 K |
| Teplota koróny | 5 MK |
| Teplota jádra | 15,7 MK |
| Zářivý výkon (L☉) | 3,827×1026 W |
| Intenzita záření (I☉) | 2,009×107 W sr−1 |
| Charakteristiky rotace | |
| Sklon | 7,25° (k ekliptice) 67.23° (k rovině Mléčné dráhy) |
| Rektascenze severního pólu |
286,13° (19 h 4 min 31,2 s) |
| Deklinace | +23° 26' 21'' až
−23° 26' 21'' |
| Perioda rotace na rovníku |
25,3800 dní (25 d 9 h 7 min 12,8 s) |
| Rychlost rotace na rovníku |
7 174 km/h |
| Složení fotosféry | |
| Vodík | 73,46 % |
| Hélium | 24,85 % |
| Kyslík | 0,77 % |
| Uhlík | 0,29 % |
| Železo | 0,16 % |
| Neon | 0,12 % |
| Dusík | 0,09 % |
| Křemík | 0,07 % |
| Hořčík | 0,05 % |
| Síra | 0,04 % |
Slunce je staré přibližně 4,6 miliard let,[3] což je řadí mezi hvězdy středního věku. Bude svítit ještě asi 5 až 7 miliard let.[3] Teplota na povrchu Slunce činí asi 5 800 K, proto je lidé vnímají jako žluté (i když maximum jeho vyzařování je v zelené části viditelného spektra). Průměr Slunce je zhruba 1 400 000 km, což činí asi 109 průměrů Země. Jeho objem je tedy přibližně 1,3 milionkrát větší než objem Země. Hustota Slunce činí průměrně 1 400 kg m−3.[4] Slunce se otáčí jinou rychlostí u pólů a na rovníku. Na rovníku se otočí jednou za 25 dní, na pólu za 36 dní. Jeho absolutní magnituda je +4,83, relativní pak −26,74.[1] Jde tak o nejjasnější těleso na obloze. Astronomický symbol pro Slunce je kruh s bodem uprostřed, v Unicode ☉ (U+2609 SUN).
Význam
Slunce je hvězda nejbližší k Zemi, jejíž povrch zásobuje teplem a světlem. Světlo dorazí k Zemi přibližně za 8 minut[5] (přičemž z druhé nejbližší hvězdy Proxima Centauri dosáhne světlo Zemi za 4,22 roku). Vzdálenost mezi Zemí a Sluncem se pohybuje v rozmezí 147 097 000 km (perihélium) až do 152 099 000 km (afélium).[5] Tyto změny vzdálenosti však nejsou příčinou střídání ročních období na Zemi. Od zdánlivého pohybu Slunce se současně odvozuje i pravý sluneční čas. Jeho upravená hodnota v podobě středního slunečního času je základem měření času v běžném životě.
Energie slunečního záření pohání téměř všechny procesy, které na Zemi probíhají. Je na ní závislé podnebí, změny počasí i teploty, významně se podílí na přílivu a odlivu. Pomáhá udržet na zemském povrchu vodu v kapalném skupenství, je klíčovým faktorem pro fotosyntézu rostlin a umožňuje živočichům vidět.
Zemská atmosféra propouští jen část spektra slunečního záření – všechny složky viditelného spektra, část ultrafialového, infračerveného a radiového záření.
Ultrafialové záření podněcuje tvorbu vitaminu D vznikajícího v lidské kůži.[6] Při dlouhodobějším působení ale může způsobovat i nepříznivé efekty v podobě mutací a vzniků nádorových onemocnění[6] či slepoty.[7]
Vývoj představ o Slunci
Slunce bylo ve starověku v mnoha kulturách uctíváno jako božstvo. V antickém Řecku byl bohem Slunce Helios, který cestoval každý den po obloze ve svém zlatém voze. Ve starověkém Římě se nazýval Sol a ve starověkém Egyptě pak Ré, Ra či Amon. V astrologii je Slunce symbolem vitality a zdraví. Většina kultur považovala Slunce za symbol života a znovuzrození, což bylo spojeno s jeho pravidelným objevováním se na obloze každé ráno.
První písemné zmínky o pozorování Slunce pocházejí období 2 000 let př. n. l. ze starověké Číny. V roce 762 př. n. l. bylo pozorováno první zatmění Slunce v Asýrii, o kterém se dochovaly písemné zmínky v podobě hliněné destičky psané klínovým písmem.[8]
Anaxagoras se v roce 434 př. n. l. domníval, že se Slunce skládá z hromady hořícího kamení, které je jen o málo větší než Řecko. Dle představ mnohých civilizací Slunce obíhalo okolo Země a nikoliv Země kolem Slunce, jak bylo později prokázáno. Aristoteles ve svém modelu vesmíru umístil Slunce mezi oběžnou dráhu Měsíce a Merkuru, čímž na dlouhou dobu ovlivnil řadu dalších myslitelů. Aristarchos ze Samu předvedl současně teorii, že Slunce je středem soustavy a že Země kolem něho obíhá.[8] Tato raná heliocentrická představa se příliš neuchytila a až do roku 1507 převažoval názor, že středem soustavy je Země. V roce 1543 publikoval svoje teze Mikuláš Koperník v knize De revolutionibus orbium coelestium, kde se vyjádřil pro heliocentrickou soustavu. Konstrukce prvního dalekohledu značně rozšířila možnosti zkoumání Slunce, čehož využil Galileo Galilei a David Fabricius pro pozorování slunečních skvrn.[8]
Objevení slunečních skvrn značně pobouřilo tehdejší katolickou obec, jelikož do té doby se věřilo, že Slunce je tvořeno z „dokonale čistého éteru“ a tedy je nemožné, aby se na jeho povrchu nacházely tmavší plochy. Během následujících dvou let se ale podařilo minimálně čtyřem dalším pozorovatelům pozorovat sluneční skvrny, což podpořilo Galileovo pozorování.
V roce 1625 jezuita Christoph Scheiner zjistil, že Slunce rotuje podobně jako Země okolo svojí rotační osy.[8] Tento objev učinil na základě pozorování slunečních skvrn, které se během pozorování nápadně pohybovaly od jednoho okraje ke druhému. Významným krokem pro porozumění významu a pozice Slunce se stalo objevení Keplerových zákonů a Newtonova gravitačního zákona. Díky nim se zjistilo, že Slunce je velmi hmotné a že všechna tělesa ve sluneční soustavě kolem něho obíhají. Velikost a vzdálenost od Země byly poprvé přesně změřeny v roce 1672 díky přesným měřením italského astronoma Giovanniho Cassiniho a Johna Flamsteeda. V roce 1814 použil německý astronom Joseph von Fraunhofer spektroskop pro analýzu slunečního světla a zjistil, že spektrum Slunce je přerušované tmavými absorpčními čárami. Tyto čáry byly pojmenovány jako Fraunhoferovy čáry a staly se důležitým pomocníkem při pozdějším určování chemického složení Slunce.
Ve druhé polovině 19. století bylo Slunce a další hvězdy velmi intenzivně studovány, jelikož zde platila vzájemná provázanost. Nové objevy u Slunce pomáhaly vědcům pochopit procesy, které se odehrávají v jiných hvězdách a opačně. Příčina jeho záření ale přes veškerou námahu zůstávala dlouho nejasná. Jedna z hypotéz vyslovená skotským inženýrem Johnem Waterstonem předpokládala, že vyzářená energie pochází z gravitační kontrakce Slunce. Další hypotéza vyslovená J. Mayerem tvrdila, že teplota Slunce je udržována dopady meteoritů na jeho povrch.
Důležitým mezníkem pro pochopení Slunce se stal objev spektrometrie, díky němuž došlo k určení chemického složení Slunce. Postupně se začalo předpokládat, že hlavním energetickým zdrojem Slunce je jaderná reakce, a tak se začaly vést debaty o formě této jaderné reakce, zda se tedy jedná o slučování (fúzi), nebo o štěpení. Až v roce 1938 navrhl německý fyzik Hans Bethe jadernou fúzi jako energetický zdroj Slunce.
Vlastnosti
Slunce je jednoznačně největší těleso, které se nachází ve sluneční soustavě. Má přibližně 109krát větší průměr než Země a 1 300 000krát větší objem. Celkově obsahuje okolo 99,8 % hmoty sluneční soustavy. Funguje jako obrovská plazmová koule[1] s průměrnou hustotou jen o málo větší, než je hustota vody.[3] Směrem ke středu hustota i teplota narůstá.
V porovnání s ostatními hvězdami v naší Galaxii patří do středně staré skupiny hvězd. Jeho hmotnost a svítivost je však větší, než je průměr hvězd nacházejících se v naší Galaxii, který se odhaduje asi na polovičku hodnot Slunce. Průměr hmotnosti a svítivosti hvězd v Galaxii je totiž tvořen červenými trpaslíky. Zvláštností Slunce je i to, že se jedná o samostatnou hvězdu, která netvoří vícenásobný systém, či dvojhvězdu (i když se v některých případech spekuluje o nepovedené dvojhvězdě Slunce – Jupiter[zdroj?]) a současně také není členem žádné hvězdokupy.
Barva
Slunce je hvězda spektrální třídy G2V, žlutý trpaslík. Vyzařuje v celém elektromagnetickém spektru, má spojité spektrum s absorpčními spektrálními čárami. Teplota na povrchu Slunce je asi 5 800 K, proto má maximum vyzařování na vlnové délce 501 nm, což je v (žluto)zelené části viditelného spektra a lidé ho ze země vnímají jako žluté (směrem do modré části spektra záření ubývá rychleji). Jeho skutečná barva je však bílá (nejlépe je tak vidět mimo zemskou atmosféru).[9]
Když je nízko nad obzorem, je ze Země vidět jako oranžové nebo červené kvůli Rayleighovu rozptylu v atmosféře, který je nepřímo úměrný čtvrté mocnině vlnové délky (modré světlo má přibližně poloviční vlnovou délku než červené), a protože vykonalo dlouhou cestu nižší a hustší vrstvou atmosféry. Modrá barva oblohy je také způsobena Rayleighovým rozptylem. Při východu a západu se může Slunce zdát šišaté či velmi velké. Tvar je zkreslen atmosférickou refrakcí, která má u obzoru hodnotu 0,5°, takže když se dotkne obzoru, ve skutečnosti je už pod obzorem. Rozdílná velikost je optický klam.
.
Tvar Slunce
Slunce je téměř dokonalá koule,[10] se zploštěním přibližně pouhých 10 km polárního průměru vzhledem k rovníkovému průměru. Tento téměř ideální stav je dán částečně tím, že na povrchu v oblasti rovníku je odstředivý efekt sluneční rotace asi 18milionkrát slabší než gravitační přitažlivost.
Sluneční energie
Téměř všechna energie Slunce je vyzařována ve formě elektromagnetického záření, které je nezbytným předpokladem pro všechny formy života na Zemi. Vzniká jako výsledek termonukleární reakce pp-řetězce, kdy dochází k přeměně vodíku na hélium za současného uvolňování energie. Předpokládá se, že každou sekundu Slunce spotřebuje a přemění 700 miliónů tun vodíku na 695 miliónů tun hélia. Zbytek v podobě 4,5 miliónů tun za sekundu je přeměněn na energii v poměru 96 % elektromagnetického záření a 4 % elektronová neutrina.[3]
Veškeré elektromagnetické záření (včetně viditelného záření) pochází z fotosféry. Každou sekundu vyzáří Slunce do okolí tolik energie, že by to stačilo pokrýt potřeby celého světa na více než 1 000 let. Energie ve středu Slunce vzniká ve formě fotonů gama záření a neutrin. Na povrch Slunce se dostává prostřednictvím konvekce, absorpce a emise, opouští ho v podobě elektromagnetické radiace a neutrin (v malé míře také v podobě kinetické energii a termální energie slunečního větru a jako energie magnetického pole). Tlak záření, které se dostává na povrch Slunce, je obrovský a vyrovnává se působením gravitační síly, kterou jsou všechny částice ve Slunci přitahovány k jeho středu. Slunce je v hydrostatické a energetické[zdroj?!] rovnováze.[10]
Sluneční neutrina je možno detekovat pomocí neutrinového detektoru. Sledování slunečních neutrin je důležité, protože může poskytovat informace o jádře Slunce v téměř reálném čase na rozdíl od fotonů, které ze středu putují tisíce až milióny let. Současný počet pozorovaných slunečných neutrin je však asi třikrát menší než počet neutrin, který byl předpovídán modelem. Rozdíl mezi předpokládaným a skutečným počtem neutrin se dlouho nepodařilo uspokojivě vysvětlit. Měření pomocí neutrinového detektoru Subdury Neutrino Observatory však potvrdilo teorii, že neutrina mají nenulovou hmotnost a že po dobu své cesty zevnitř Slunce k Zemi oscilují mezi elektronovým neutrinem, mionovým neutrinem a tauónovým neutrinem. Současné detektory založené na chlóru a galiu však mohou zachytit jen elektronová neutrina.[11]
Od svého vzniku už Slunce spotřebovalo polovinu svých zásob vodíku. Dalších přibližně 5 až 7 miliard let bude ještě ve Slunci probíhat termonukleární reakce, během které se přemění většina vodíku na helium. Až dojde vodík v jádře, naruší se na krátký čas hydrostatická rovnováha, což povede k tomu, že se stane červeným obrem. Zvětšováním průměru Slunce dojde k tomu, že nejbližší planety budou pohlceny rozšiřujícím se Sluncem. Předpokládá se, že bude pohlcena i Země.
Složení Slunce
Složení Slunce není do dnešních dnů zcela známé. Většina informací o jeho složení pochází z výzkumu spektrálních čar. Slunce není složeno homogenně, ale jeho chemické složení je závislé na hloubce. V jádře vlivem jaderných reakcí je větší obsah helia než na jeho povrchu. Předpokládá se, že v jádře je vodík zastoupen již 34 % a helium 64 %. Spektrum současně ukazuje, že se ve Slunci nachází ve stopovém množství většina prvků, které jsou známé na Zemi. Metalicita Slunce, tedy poměr obsahu těžších a lehčích prvků, je 1,6 %.
| prvek | vodík | helium | kyslík | uhlík | dusík | neon | železo | křemík | hořčík | síra | ostatní |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| podíl v % | 92,1 | 7,8 | 0,061 | 0,030 | 0,0084 | 0,0076 | 0,0037 | 0,0031 | 0,0024 | 0,0015 | 0,0015 |
Výzkum
V roce 2003 měla americká sonda Genesis za úkol výzkum slunečního větru a odebrání jeho vzorků. Při přistávání návratového modulu na Zemi se však neotevřely padáky a pouzdro se zřítilo. Velká část vzorků tak byla poškozena.
Struktura Slunce
Sluneční těleso spolu s atmosférou zvanou heliosféra se dělí na několik vrstev.
Jádro
Uprostřed Slunce se nachází jádro, kde dochází k uvolňování energie. Jedná se o oblast, která sahá do vzdálenosti 175 000 km od středu. Teplota v jádru dosahuje 1,5×107 K[10] a hustota plazmatu se zde pohybuje okolo 130 000 kg·m−3.
Termojaderná fúze
V tomto prostředí jsou již jednotlivé atomy ionizovány, tj. rozloženy na volná jádra a elektrony, současně se vodík postupně a velmi pomalu mění na helium za uvolnění obrovského množství energie, tento proces se nazývá termojaderná fúze. Každou sekundu se při tom spálí 700 000 000 tun vodíku. Ani to však neznamená, že uvnitř Slunce děj probíhá nějak překotně. Hustota výkonu Slunce je pouhých 0,19 mW.kg−1.
Postupně přes několik mezistupňů v tzv. proton-protonovém cyklu[1] dojde ke sloučení čtyř protonů v jednu částici alfa – jádra helia, přičemž dva z protonů se přemění na neutrony. Řetězec těchto reakcí produkuje velké množství energie ve formě fotonů tvrdého gama záření. Při přeměně 1 gramu vodíku se kromě vzniklého helia současně uvolní 1012 J energie ve formě fotonů (ekvivalent 240 tun TNT).[4] Ty pronikají k chladnějšímu povrchu, což jim trvá podle různých odhadů od asi 17 tisíců[12] po 50 miliónů let.[13] Za tu dobu předají většinu své energie hmotě Slunce a stanou se z nich fotony o mnohem delších vlnových délkách, například fotony viditelného světla. Mnohem rychleji se k povrchu dostanou vzniklá neutrina, pro které hmota Slunce prakticky není překážkou.
Vrstva v zářivé rovnováze
Tato vrstva je široká zhruba půl milionu km.[3] Zářivá rovnováha znamená, že co atomy v této vrstvě pohltí, to také později vyzáří, přičemž tlak záření vyrovnává gravitační tlak. Právě tato vrstva způsobuje výrazné zpomalení fotonů, protože každý foton, který je pohlcen, je následně vyzářen v náhodném směru. Předpokládá se, že fotony touto vrstvou projdou přibližně za 100 000 let.[3] Teplota se zde pohybuje v rozmezí 7 až 2 000 000 K, hustota dosahuje 20 g/cm3 ve spodních vrstvách a 0,2 g/cm3 ve svrchních.
Tachoklina
Jedná se o tenkou mezivrstvu, která byla objevena měřením americké družice SOHO. Předpokládá se, že zde dochází ke generaci rozsáhlého magnetického pole Slunce. Současně se zde mění rychlost proudů plazmatu a rotační rychlost.
Konvektivní zóna
Tato vrstva o tloušťce asi 200 tisíc km[10] je nejsvrchnější vrstva Slunce, která se podobá hrnci s vroucí vodou. V této vzdálenosti od jádra je již způsob předávání energie pomocí záření málo účinný. Některé ionty jsou totiž schopny za nižších teplot fotony pohlcovat a následně je neemitovat dále, čímž dochází k jejich absorpci.
Studenější hmota padá směrem ke středu Slunce, ohřátá se dere k povrchu, což způsobuje značné turbulence v této vrstvě a promíchávání materiálu. Hlavním přenosem tepla se tak stává proudění čili konvekce. Během konvekce se přenášené plazma rychle ochlazuje a rozpíná. Výstupy konvektivních proudů je možno v této zóně pozorovat jako granuly či supergranuly. Odhaduje se, že teplota v této vrstvě klesá od 2 000 000 K ve vnitřních vrstvách až na 6 000 K směrem k povrchu.
Fotosféra
Fotosféra je viditelný povrch Slunce, pod kterým je Slunce pro viditelné světlo neprůhledné. Změna průhlednosti je způsobena nižší ionizací fotosféry (nižší koncentrací H− iontů).[14] Průhlednost fotosféry je o něco nižší než průhlednost atmosféry Země. Z fotosféry je ve formě fotonů slunečního záření vyzařována do okolí energie uvolněná fúzními reakcemi v jádru Slunce.
Fotosféra je pozorovatelná ze Země jako sluneční kotouč. Střední části slunečního kotouče jsou přitom jasnější než okraje, což je dáno tím, že na okrajích Slunce se při pozorování výrazněji projeví chladnější vrchní vrstvy fotosféry.[14] Ve fotosféře je možné pozorovat vrcholky vystupujících proudů z konvektivní zóny, které dosahují velikosti od 200 do 1 800 km (tzv. granulace), které mají přibližně o 200 °C vyšší teplotu než okolní fotosféra.[15] Nápadné jsou také sluneční skvrny a protuberance.[3]
Hustota fotosféry se pohybuje okolo 1023 částic/m3 (či v jiném zápisu 3,5×10−7 do 4,5×10−8 g/cm3)[16], což odpovídá 0,37 % počtu částic v zemské atmosféře na hladině moře. Teplota fotosféry se pohybuje kolem 5 800 K,[3], spektrum slunečního záření přibližně odpovídá vyzařování absolutně černého tělesa o teplotě 5777 K s absorpčními čarami způsobenými atomy tenkých vrstev nad fotosférou. Fotosféra je tak nejchladnější oblastí Slunce.[16]
Při zkoumání optického spektra fotosféry v 19. století byly nalezeny absorpční čáry, které neodpovídaly žádným chemickým prvkům tehdy známým na Zemi. V roce 1868 Norman Lockyer vyslovil předpoklad, že tyto absorpční linie jsou způsobeny neznámým prvkem, který nazval helium (podle řeckého boha Slunce Hélia). O 25 let později bylo helium na Zemi izolováno.[17]
Chromosféra
Chromosféra je vcelku tenká a řídká vrstva nad fotosférou, která má jasně červené zbarvení. Její teplota stoupá směrem od Slunce a dosahuje až 300 000 K, ale její hodnota není všude stejná. Do výšky 3 000 km pozvolna stoupá asi k hodnotě 6 000 K, ale pak rychle narůstá směrem od Slunce, což je nejspíše způsobeno nestabilitou plazmatu.[3] Objevují se v ní chromosférické erupce. Je to vrstva silně ionizovaného plazmatu, která se rozkládá od 12 000 do 15 000 km.[18] Jedná se o spodní část sluneční atmosféry, která je během zatmění Slunce viditelná jako načervenalý světelný úkaz. Tato červená barva je způsobena tím, že maximum jejího záření se nachází ve vodíkové čáře H-alfa, čemuž odpovídá vlnová délka světla 656,7 nanometrů. Hustota plazmatu se zde pohybuje okolo 10−15 g/cm3, což odpovídá přibližně hustotě částic 75 km nad povrchem Země.[18]
Přechodová oblast
Přechodová oblast (některé zdroje jí samostatně nevyčleňují) je tenká nepravidelná vrstva sluneční atmosféry, které odděluje korónu od chladnější fotosféry. Teplota se zde náhle mění z 20 000 K (na hranici s chromosférou) až na teplotu 1 000 000 K (na hranici s korónou). Tato vrstva je pozorovatelná převážně přes ultrafialovou část spektra.
Koróna
Koróna nemá vnější hranici a zasahuje hluboko do sluneční soustavy, ale někdy je udáváno, že končí ve vzdálenosti 1 až 2 000 000 km. Teplota v koróně o tři řády přesahuje teplotu na povrchu Slunce, pohybuje se mezi 1 000 000 K až 6 000 000 K.[19] Příčinou je zřejmě ohřev pomocí Alfénových vln.[20][21] Koróna je velice řídká (hustota částic se pohybuje okolo 1011 částic/m3) a normálně neviditelná, neboť je přezářena spodnější fotosférou; pozorovatelná je pouze při zatměních Slunce nebo pomocí koronografu. Také v koróně se vyskytují erupce a protuberance.
Magnetické pole Slunce
v magnetickém poli Slunce
Intenzita magnetického pole na povrchu Slunce je přibližně 10−4 tesla, lokálně však v místech slunečních skvrn dosahuje úrovně až 10−1 tesla.[1] Většina útvarů na jeho povrchu (sluneční skvrny, protuberance) s tímto polem souvisí. Slunce je magneticky proměnná hvězda, změny magnetického pole jsou mnohem dynamičtější než změny magnetického pole Země, v rámci každého slunečního cyklu se změní orientace jeho pólů.[22]
Magnetické pole Slunce je zvláště v blízkosti povrchu velmi složité, velká část siločar se stáčí zpět k povrchu k regionům s opačnou polaritou. Silokřivky, které nejsou uzavřeny, jsou unášeny slunečním větrem do meziplanetárního prostoru a jsou vlivem rotace Slunce tvarovány do podoby tzv. Parkerových spirál, jejichž zakřivení závisí na rychlosti slunečního větru, která kolísá v rozsahu přibližně 300 až 2000 km/s. V meziplanetárním prostoru tak interagují silokřivky z různých částí povrchu Slunce, což má za následek, že tělesa obíhající kolem Slunce procházejí střídavě oblastmi s rozdílnými směry magnetického pole.[3]
Celkové magnetické pole vzniklo v původním magnetismu plyno-prachové sluneční mlhoviny, ze kterého vzniklo Slunce a ostatní objekty sluneční soustavy. Toto pole se podle posledních měření vyskytuje všude na Slunci. Další složka celkového magnetického pole jsou tzv. lokální magnetická pole. Jsou velmi proměnlivá a nejsilnější jsou v místech aktivních oblastí. Vznik tohoto magnetického pole stejně jako vznik a vývoj fotosférických, chromosférických a koronálních objektů není zatím zcela dostatečně vysvětlen.
Magnetické pole Slunce ovlivňuje celou sluneční soustavu.[3]
Sluneční aktivita
Sluneční aktivita je komplex dynamických jevů, které se v omezeném čase a prostoru vyskytují na slunečním povrchu nebo těsně pod ním. Následkem těchto procesů je změna magnetického pole a změna množství vyvrhovaných částic do okolního prostoru. Elektricky nabité a neutrální částice opouštějící korónu a s nimi unikající záření se nazývá sluneční vítr.[23] Částice slunečního větru se pohybují po zakřivených spirálovitých drahách. Je to proto, jelikož sledují siločáry slunečního magnetického pole, které se v důsledku svojí rotace deformují magnetické pole do tvaru tzv. Parkerových spirál. Ty planety sluneční soustavy, které mají magnetické pole, většinu částic slunečního větru od sebe odklánějí. Množství slunečního větru závisí nejen na sluneční aktivitě, ale také na místě na povrchu Slunce, odkud sluneční částice unikají. Největší množství slunečního větru se uvolňuje skrz koronální díry. Každou sekundou Slunce opustí asi 1 milión tun slunečního plazmatu. Od svého vzniku až do dneška tak Slunce do svého okolí vyvrhlo přibližně okolo 0,01 % svojí hmoty.[zdroj?]
V periodě slunečního cyklu se mění též celkové množství jeho záření – celkové vyzařování nazývané též nesprávně jako sluneční konstanta. Jelikož ale dochází k pozvolným změnám vyzařované energie v závislosti na čase, není tato hodnota konstantní. V současnosti platí, že každý metr čtvereční slunečního povrchu vyzařuje do okolního prostoru přibližně 62,86×106 W, celý povrch Slunce pak 3,826×1026 W.[4] Na Zemi z tohoto množství dopadá přibližně 2×1017 W, ale asi polovička se odráží zpět o atmosféru, či se v ní rozptyluje.
V blízkosti Země dosahuje sluneční vítr rychlosti od 300 do 800 km/s. Množství slunečního větru se zvyšuje s výronem koronální hmoty v důsledku sluneční erupce. Výron koronální hmoty má nepříznivý vliv na objekty v okolí Země jako jsou družice ale například i astronauti. Současně se projevují i na Zemi v podobě geomagnetické bouře. Mezi jejich projevy patří občasné narušení navigačních systémů, výpadky rádiového spojení, či případně vyřazení elektrických rozvodů. Sluneční aktivita se mění v závislosti na slunečním cyklu, který má střední délku 11 let.
Tento cyklus má asymetrický tvar: náběh cyklu do maxima trvá přibližně 4 roky, jeho pokles k minimu je pomalejší a trvá 7 let. Jeho nejviditelnějším projevem jsou sluneční skvrny, které se začnou na jeho povrchu postupně objevovat. V čase slunečního minima se sluneční skvrny na Slunci téměř nevyskytují a v době maxima je jich oproti tomu na povrchu Slunce značné množství. Maxima výskytu skvrn nejsou stejná, jelikož jejich výskyt je spojen současně s 80ročním slunečním cyklem. Mezi další projevy patří protuberance, což jsou gigantické výrony plazmatu do sluneční atmosféry.
Na hvězdu podobné velikosti a kategorie je nicméně Slunce podle některých studií relativně málo aktivní a klidné.[24]
Obíhající tělesa
Slunce je hlavním tělesem sluneční soustavy, které má 745× větší hmotnost než všechny planety soustavy. Slunce si tak udržuje gravitačním působením dominanci v soustavě. Těžiště sluneční soustavy se nachází blízko Slunce, podle působení ostatních planet je nad nebo pod jeho povrchem.[25] Ostatní tělesa soustavy obíhají kolem tohoto těžiště v o mnoho řádů větších vzdálenostech, takže je korektní označit jejich oběh za oběh kolem Slunce. Těmito tělesy jsou především planety, trpasličí planety, planetky, meteoroidy, komety a kosmický prach.
Aby těleso bylo schopno uniknout z gravitačního působení Slunce, musí překonat tzv. třetí kosmickou rychlost. Ta se mění podle vzdálenosti tělesa od Slunce – např. u Země je 42,1 km/s.
Vznik a vývoj
Slunce vzniklo spolu se sluneční soustavou z hvězdné mlhoviny. Materiál ve středu globule se díky gravitačním kontrakcím začal postupně zahušťovat.[10] Odstředivá síla zrychlovala rotaci mlhoviny, což vedlo ke zploštění původně kulaté globule do protoplanetárního disku. V jeho středu se utvořila protohvězda, ve středu které rychle začala narůstat hustota a tlak, až došlo k zažehnutí termonukleární reakce.
Délka života hvězdy typu G2, tedy skupiny, do které spadá i Slunce, se pohybuje okolo 10 miliard let. Slunce vzniklo přibližně před 4,6 miliardami let, což znamená, že má před sebou ještě minimálně dalších 5 až 7 miliard let své stabilní existence v současné podobě. Předpokládá se, že po vyčerpání zásob vodíku termojaderná reakce v jeho vnitru na krátko ustane, tlak záření přestane působit proti vlastní gravitaci, což naruší vnitřní rovnováhu. Jádro se smrští a jeho teplota a tlak se opětovně zvýší, čímž dojde k syntéze hélia na další chemické prvky, jako jsou například uhlík a kyslík. Tato reakce bude probíhat několik milionů let, což Slunce na okamžik opět stabilizuje. Vnější vrstvy Slunce se však začnou rozpínat, řídnout a chladnout, což se projeví na jeho zvětšujícím se objemu a změně barvy. Slunce se dostane do stádia rudého obra. Předpokládá se, že rozpínající Slunce následně pohltí Merkur, Venuši a dle některých scénářů i Zemi.
Po vyčerpání zásob hélia v jádře dojde opětovně k pozastavení termojaderných reakcí, což povede k tomu, že již žádná síla nebude působit proti gravitačnímu působení a Slunce se začne smršťovat do malého tělesa. Jádro zkolabuje, scvrkne se a změní se na bílého trpaslíka. Vnější vrstvy budou během tohoto pochodu odmrštěny do okolního prostředí – vznikne planetární mlhovina, která bude obsahovat značné množství různých prvků rozšiřujících se do okolního vesmíru. Bílý trpaslík bude pozvolna chladnout, až vychladne zcela.
Fyzikální pohyby Slunce
Rotace
Hypotézu rotace Slunce poprvé vyslovil roku 1609 Johannes Kepler ve své knize Astronomia nova.
Všechna hmota na Slunci se díky extrémní teplotě vyskytuje v podobě plazmatu. To umožňuje, aby Slunce rotovalo rychleji na rovníku než ve vyšších zeměpisných šířkách. Díky tomuto rozdílu je magnetické pole Slunce deformované a tvarem připomíná silotrubici. Tato deformace magnetického pole způsobuje erupce a spouští vznik slunečních skvrn a protuberancí.
Slunce rotuje okolo své osy v porovnání s jinými hvězdami pomalu. Rychlost rotace není všude na povrchu stejná. Na rovníku se Slunce otočí jednou za 25,38 dne, na pólech za 36 dní. Tento jev se nazývá diferenciální rotace. Vnitřek Slunce se otáčí jako tuhé těleso jednotnou rychlostí jednou za 27 dní. Toto je synodická doba rotace, která je počítána vzhledem k Zemi. Vůči okolním nehybným objektům se Slunce otočí jednou za 25,38 dne.
Pohyb Slunce v Galaxii
Slunce se vůči Zemi a ostatním tělesům sluneční soustavy téměř nepohybuje. Z pohledu Galaxie však Slunce není stacionárním tělesem, ale obíhá kolem galaktického jádra přibližně ve vzdálenosti 30 000 světelných let od jádra rychlostí přibližně 250 km·s−1.[1] Slunce oběhne střed Galaxie ve vzdálenosti 25 000 až 28 000 světelných let jednou za 226 miliónů let. Tento oběh nemá tvar kružnice a ani elipsy, ale vykonává zvláštní pohyb po tzv. galaktických epicyklech. Jedná se o elipsu, jejíž střed obíhá kolem středu Galaxie po kružnici. Jeden oběh Slunce okolo středu Galaxie se nazývá galaktický rok.
Zdánlivý pohyb Slunce po obloze
Země obíhá okolo Slunce a zároveň rotuje kolem své osy. Díky rotaci Země směrem od západu k východu se Slunce zdánlivě pohybuje po obloze opačným směrem, tedy od východu na západ. Azimut jeho východu a západu se mění v závislosti na ročním období. V rámci zeměpisné šířky zůstává stejný jen úhel, pod kterým vychází a zapadá. Na 50° severní zeměpisné šířky (Praha) slunce vychází a zapadá pod úhlem 40°. Na rovníku je tento úhel roven 90°. Na pólech je úhel východu nulový, nad a pod obzor ho vynáší zdánlivý pohyb Slunce po ekliptice. Tento úhel současně ovlivňuje i délku soumraku, která je největší na pólech a nejmenší na rovníku.
Oběh Země okolo Slunce způsobuje zdánlivý pohyb Slunce po ekliptice. Tento pohyb se děje proti směru zemské rotace. Proto je slunečný tzv. synodický den o čtyři minuty delší než hvězdný tzv. siderický. Slunce postupně přechází zdánlivými souhvězdími po noční obloze a znameními zvěrokruhu. Dvakrát za rok přejde Slunce světovým rovníkem a to v době rovnodennosti. Od světového rovníku se nikdy nevzdálí na větší vzdálenost, než je sklon rotační osy Země a tedy 23,5°. Tím se mění maximální výška Slunce nad jižním bodem horizontu. Na 50. rovnoběžce se jeho výška mění od 16,5° (zimní slunovrat) do 63,5° (letní slunovrat). Oběh Země okolo Slunce se popisuje pomocí ekliptikálních souřadnic. Jelikož Země obíhá kolem Slunce nerovnoměrnou rychlostí, Slunce nekulminuje každý den přesně ve dvanáct, respektive v letním čase v jednu hodinu. Tyto rozdíly mezi pravým slunečním časem a středním slunečným časem vyrovnává časová rovnice.
Pokud pozorovatel v daný časový okamžik (např. v poledne) zaznamenává polohu Slunce v průběhu roku, zjistí, že se Slunce pohybuje přibližně po osmičce, stoupající a klesající ~23,5° nad a pod světový rovník. Tato křivka se nazývá analema, tento zdánlivý pohyb po obloze je dán především sklonem zemské rotační osy k ekliptice, z menší části je také ovlivněn excentricitou dráhy Země.
Zatmění Slunce
Zatmění Slunce je astronomický jev, který nastane, když Měsíc vstoupí mezi Zemi a Slunce, takže jej částečně, nebo zcela zakryje. Taková situace se objevuje, jen pokud je měsíc v novu a Slunce i Měsíc jsou při pohledu ze Země v jedné přímce. Na části Země, kde je zatmění pozorováno, dochází k výraznému setmění, ochlazení, kolem černého středu slunce je vidět výrazná záře sluneční koróny, objeví se hvězdy i některé planety a známé jsou také neobvyklé reakce zvířat. Tyto průvodní jevy v některých kulturách v minulosti vedly ke spojování události s náboženstvím a přisuzování mystických významů. V moderní době jsou však duchovní významy zatmění Slunce většinou odmítány v důsledku snadnosti pochopení jeho příčin.
Pozorování Slunce
Slunce je na denní obloze velmi jasné těleso, které se nedoporučuje pozorovat nechráněným okem, jelikož jeho delší pozorování by mohlo vést k poškození zraku.[26] Přímý pohled do Slunce způsobuje fosfenové vizuální jevy a dočasnou částečnou slepotu. Při přímém pohledu působí Slunce na sítnici výkonem asi 4 miliwatty, což vede k zahřívání sítnice a k jejímu možnému poškození.
Během východu a západu Slunce je sluneční světlo zeslabeno rozptylem světla díky obzvláště dlouhému průchodu zemskou atmosférou; ani za těchto podmínek nelze Slunce pozorovat zcela bez nebezpečí. Mlha, atmosférický prach a vysoká vlhkost přispívají k atmosférickému zředění.[zdroj?]
Pozorování Slunce optikou soustřeďující záření, jako je dalekohled, je bez ochranného filtru tlumícího záření velmi nebezpečné. Je důležité použít vhodný filtr; improvizované filtry mohou propustit UV záření, které může při vysoké jasnosti poškodit zrak. Nefiltrovaný dalekohled může na sítnici doručit 500krát více slunečního světla než prosté oko, čímž téměř okamžitě zabíjí buňky sítnice. I krátký pohled do poledního Slunce přes nefiltrovaný dalekohled může způsobit trvalou slepotu.[26] Bezpečný způsob, jak pozorovat Slunce, je promítnutí jeho obrazu na plátno či papír pomocí dalekohledu nebo malého teleskopu.
Doporučuje se, aby pozorovatel byl vybaven speciálními ochrannými pomůckami i během pozorování slunečního zatmění a to jak celkového, tak i částečného. Jako nejvhodnější ochrana se doporučuje používat speciální brýle pro pozorování Slunce.
Rozhodně se nedoporučuje Slunce při jakékoliv příležitosti (zatmění, přechod Merkuru či Venuše, pozorování slunečních skvrn) pozorovat jej přímým pohledem pouhým okem, natož dalekohledem či přes objektiv fotoaparátu. Dopadající sluneční záření může silně poškodit lidskou sítnici a vést tak k nevratné slepotě. Nedoporučuje se ani použití běžných slunečních brýlí, disket či fotografických filmů – ty sice dopadající záření zmírní, ale nebezpečné ultrafialové záření neodfiltrují. Za bezpečné se považuje pozorování přes speciální filtry, popřípadě přes svářečské sklo (index minimálně 13). Za bezpečné se považuje i nepřímé pozorování (např. na stínítko pomocí dírkové komory).[27]
Výzkum Slunce
První satelit navržený pro průzkum Slunce byly americké sondy Pioneer 5, 6, 7, 8 a 9 vypuštěné během rozmezí let 1959 až 1968. Cílem sond nebylo přiblížit se ke Slunci, ale provádět pozorování ze vzdálenosti odpovídající přibližné oběžné dráze Země. V této vzdálenosti sondy poprvé podrobně měřily sluneční vítr a magnetické pole Slunce.
V 70. letech 20. století byla vyslána sonda Helios 1 a za pomoci Apollo Telescope Mount byly prováděny nová pozorování a měření slunečního větru a sluneční korony. Sonda Helios 1 byla společným americko-německým projektem, který měl za úkol studovat sluneční vítr z orbity uvnitř dráhy Merkuru.
V roce 1980 byla vyslána americká sonda Solar Maximum Mission, která byla navržena k pozorování gamma záření, rentgenového záření a měření UV záření ze slunečních erupcí během zvýšené sluneční aktivity. Sonda několik měsíců po startu vlivem elektronického selhání přestala fungovat, jelikož došlo k přepnutí sondy do záložního stavu, ve kterém setrvala 3 roky než byla v roce 1984 opravena během mise STS-41-C. Sonda následně zaslala na Zemi tisíce snímků sluneční korony před tím, než v červnu 1989 vstoupila do atmosféry Země, kde byla zničena.[28]
Další sondy určené k výzkumu Slunce a slunečního větru:
Odkaz v kultuře
Náboženský význam
Slunce v heraldice
Slunce je jednou z obecných neživotných figur v heraldice a na znacích se zásadně objevuje s lidským obličejem a paprsky.[29] Najedeme jej například ve znaku Opočna či chorvatského Karlovacu.[29] Slunce tvoří též prvek na vlajkách některých jihoamerických států (Argentina, Uruguay).
Odkazy
Poznámky
Reference
V tomto článku byl použit překlad textu z článku Slnko na slovenské Wikipedii.
- ↑ a b c d e f g BRANDOS, Otakar. Slunce, naše nejbližší hvězda [online]. treking.eu [cit. 2008-06-27]. Dostupné online.
- ↑ (slovensky) Japonskí vedci odmerali diameter Slnka Archivováno 4. 3. 2016 na Wayback Machine.
- ↑ a b c d e f g h i j k Aldebaran.cz – Slunce [online]. Aldebaran.cz [cit. 2008-06-28]. Dostupné online.
- ↑ a b c ČEMAN, Róbert. Vesmír 1, Sluneční soustava. 1. vyd. Bratislava: Mapa Slovakia Bratislava, 2002. ISBN 80-8067-072-2. S. 91.
- ↑ a b DEMPIR, David. Dotaz číslo 749: Za jak dlouho dorazí světlo ze Slunce na Zemi? [online]. fyzweb.cz [cit. 2008-10-24]. Dostupné online.
- ↑ a b UV paprsky: riziko rakoviny proti riziku deficitu vitamínu D [online]. [cit. 2008-10-24]. Dostupné v archivu pořízeném dne 2009-04-05.
- ↑ Opalování může způsobit i slepotu [online]. Idnes.cz [cit. 2008-10-24]. Dostupné online.
- ↑ a b c d Historie pozorování Slunce [online]. Astronomia [cit. 2008-06-27]. Dostupné online.
- ↑ http://solar-center.stanford.edu/SID/activities/GreenSun.html
- ↑ a b c d e KLEZCEK, Josip. Velká encyklopedie vesmíru. 1. vyd. Praha: Academia, 2002. ISBN 80-200-0906-X. S. 455.
- ↑ Josip Klezcek. Velká encyklopedie vesmíru. [s.l.]: Academia, Praha, 2002. ISBN 80-200-0906-X. S. 461.
- ↑ PLAIT, Phil. Bitesize Tour of the Solar System: The Long Climb from the Sun's Core [online]. Bad Astronomy, 1997 [cit. 2006-03-22]. Dostupné online.
- ↑ LEWIS, Richard. The Illustrated Encyclopedia of the Universe. [s.l.]: Harmony Books, New York, 1983. Dostupné online. S. 65.
- ↑ a b ABHYANKAR, K.D. A Survey of the Solar Atmospheric Models. Bulletin of the Astronomical Society of India. 1977, s. 40–44. Dostupné v archivu pořízeném z originálu dne 12 May 2020. Bibcode 1977BASI....5...40A.
- ↑ ČEMAN, Róbert. Vesmír 1, Sluneční soustava. 1. vyd. Bratislava: Mapa Slovakia Bratislava, 2002. ISBN 80-8067-072-2. S. 96.
- ↑ a b ČEMAN, Róbert. Vesmír 1, Sluneční soustava. 1. vyd. Bratislava: Mapa Slovakia Bratislava, 2002. ISBN 80-8067-072-2. S. 94.
- ↑ PARNEL, C. Discovery of Helium [online]. University of St Andrews [cit. 2006-03-22]. Dostupné v archivu pořízeném z originálu dne 7 November 2015.
- ↑ a b ČEMAN, Róbert. Vesmír 1, Sluneční soustava. 1. vyd. Bratislava: Mapa Slovakia Bratislava, 2002. ISBN 80-8067-072-2. S. 98.
- ↑ Aschwanden, M. J. (2006). Physics of the Solar Corona: An Introduction With Problems And Solutions. New York: Springer.
- ↑ Kulhánek, P. (2009). Ohřev sluneční koróny. Aldebaran Bulletin, 7(9).
- ↑ McIntosh, S. W., De Pontieu, B., Carlsson, M., Hansteen, V., Boerner, P., & Goossens, M. (2011). Alfvénic waves with sufficient energy to power the quiet solar corona and fast solar wind. Nature, 475 (7357). 477–480.
- ↑ KLEZCEK, Josip. Velká encyklopedie vesmíru. 1. vyd. Praha: Academia, 2002. ISBN 80-200-0906-X. S. 456.
- ↑ ČEMAN, Róbert. Vesmír 1, Sluneční soustava. 1. vyd. Bratislava: Mapa Slovakia Bratislava, 2002. ISBN 80-8067-072-2. S. 100.
- ↑ http://www.osel.cz/11151-pekny-lenoch-nase-slunce-je-mnohem-mene-aktivni-nezli-podobne-hvezdy.html
- ↑ METELKA, Ladislav. Klimatologie na přelomu tisíciletí [online]. Corona Pragensis, 2000 [cit. 2008-11-08]. Dostupné v archivu pořízeném dne 2009-02-10. – neplatný odkaz !
- ↑ a b Bezpečné pozorování Slunce od Britské astronomické společnosti (anglicky)
- ↑ Bezpečnost při pozorování Slunce. ČAS [online]. Česká astronomická společnost [cit. 2019-04-19]. Dostupné online.
- ↑ ST. CYR, Chris, Joan Burkepile. Solar Maximum Mission Overview [online]. 1998 [cit. 2006-03-22]. Dostupné v archivu pořízeném dne 2006-04-05. – neplatný odkaz !
- ↑ a b BUBEN, Milan. Encyklopedie heraldiky. 4., opravené a doplněné vyd. Praha: Libri, 2003. 512 s. ISBN 80-7277-135-3. Heslo Slunce, s. 428.
Externí odkazy
Obrázky, zvuky či videa k tématu Slunce na Wikimedia Commons 
Slovníkové heslo Slunce ve Wikislovníku
Téma Slunce ve Wikicitátech
- Slunce na Aldebaran.cz
- Stránky Sluneční observatoře SOHO, včetně webové kamery angl.
- Aktuální družicové snímky Slunce CS
- Bezpečné pozorování Slunce (anglicky)
- Bezpečnost zraku při slunečním zatmění (NASA, anglicky)
