Tänu kiirgusele on tule soojust tunda ka siis, kui oled sellest üsna kaugel. Aga kohe läheb külmaks, kui keegi meie eest leegi blokeerib. See tähendab, et õhk oli ja jäi külmaks, kuid soojus tuli otse tulest.
Arvatakse, et sellistel juhtudel toimub soojuse ülekandmine spetsiaalsete kuumalainete abil, mida kiirgab kiirgusallikas, näiteks Päike või tulekahju.
Kõik kehad, mille temperatuur on üle absoluutse nulli, omavad kiirgust. Neid laineid püüavad eriti hästi kinni tumedad kehad. Näeme ainult osa neist lainetest, ainult neid, mida kiirgavad väga kuumad kehad, näiteks Päike, lambipirni spiraal, hõõguvad söed.
Erinevad pinnad võivad neid laineid peegeldada või neelata. Kui keha neelab kuumalaineid, siis see kuumeneb samamoodi nagu must jope päikesepaistelisel päeval. Kui kannad samal päeval hõbedast ülikonda, siis tundub külmem, sest hõbedane pind peegeldab palju kuumalaineid. Kõik kehad peegeldavad ja neelavad kuumalaineid.
Kõik ained ei ole kuumalainete suhtes läbipaistvad. Vesi näiteks ei lase soojuskiirgust läbi, küll aga laseb hästi valgust läbi, joodilahus aga vastupidi. Kasvuhoones toimib klaas soojalõksuna, laseb küll sisse päikesevalguse, kuid ei lase soojust väljapoole.
Kiirguse kaudu saadav soojushulk sõltub kaugusest. Maa saab palju rohkem päikesesoojust kui näiteks Päikesesüsteemi kaugeim planeet Pluuto. Isegi Marss, Päikesest järgmine planeet Maa järel, saab 2 korda vähem soojust kui Maa.
Päike valgustab maad. See särab isegi siis, kui me seda pilvede taga ei näe. Kõige pilvisem päev on ikka päev. Ja alles siis, kui päike horisondi taha kaob, saabub öö ja pimedus.
Päike soojendab meie maad oma kiirtega. Selle soojus tungib isegi läbi pilvede. Ja kõige pilvisemal päeval on ikka soojem kui öösel. Kui päike horisondi alla kaob, hakkab õhk värskemaks muutuma ja öö lõpuks jahtub tavaliselt kõvasti. See tähendab, et valgus ja soojus sõltuvad päikesest. Aga miks päike alati võrdselt ei soojenda? Me kõik teame: hommikul soojendab nõrgalt, päeval küpsetab tugevalt ja õhtul jälle vähem. Sama võib täheldada erinevatel aastaaegadel. Talvel annavad päikesekiired isegi kõige selgemal päeval vähe sooja. Kevadel hakkavad nad tugevamalt soojenema ja suvel muutuvad nad nii kuumaks, et inimesed püüavad varju peita.
Võib-olla on päeval päike maapinnale lähemal, mistõttu soojendab rohkem? Võib-olla tuleb see suvel meile lähemale ja kolib talvel ära? Ei, see ei saa olla. Maa tormab ju ümber päikese sellest peaaegu samal kaugusel.
See pole see, see on see kuidas päikesekiired maa peale langevad.
Valgus- ja soojuskiired tulevad päikeselt sirgjooneliselt. Need võivad kukkuda maapinnale ja maapinnal asuvatele objektidele või vertikaalselt või kaldu või libiseda mööda pinda. Seda pole raske näha. Suvel jalutades või istudes vastu päikest ei lähe nägu väga kuumaks. Tõstke oma nägu päikese poole ja sulgege silmad, seiske seal mõni minut. Tunnete, kui palju teie nägu kuumeneb. Miks on see? Vaadake joonist 5.
Seda kütmise erinevust võib näha ka paljudes teistes nähtustes. Miks sulab näiteks lumi katustel päikesekiirte all varem kui maapinnal ja kevadel, kui on pakane, ripuvad katuste küljes jääpurikad?
Joonis 6 selgitab seda teile: vaadake, kuidas kiired langevad aida katusele ja kuidas nad langevad maapinnale lumele.
Kõigest sellest võime järeldada: päikesekiired soojendavad kõige tugevamalt siis, kui langevad vertikaalselt (täisnurga all); nad kuumenevad vähem, kui langevad viltu (terava nurga all). Need annavad kõige vähem soojust, kui nad libisevad mööda maapinda. See juhtub hommikul ja õhtul päikese käes seisab madalal horisondi kohal.
Päikese valgus on üks tähtsamaid asju Maal. See toetab elu igas meie planeedi organismis ja ilma selleta poleks meid lihtsalt olemas. Aga kuidas see meid mõjutab? Ja miks Päike üldse paistab? Uurime, kuidas need protsessid toimivad.
Taevas veel üks täht
Iidsetel aegadel ei teadnud inimesed, miks Päike paistab. Kuid juba siis märkasid nad, et see ilmub varahommikul ja kaob õhtul ning asendub heledate tähtedega. Teda peeti päevaseks jumaluseks, valguse, headuse ja jõu sümboliks. Nüüd on teadus kaugele edasi astunud ja Päike pole meie jaoks enam nii salapärane. Kümned veebisaidid ja raamatud räägivad teile tema kohta palju üksikasju ning NASA näitab isegi pilte temast kosmosest.
Tänapäeval võib julgelt väita, et Päike pole mingi eriline ja kordumatu objekt, vaid täht. Sama nagu tuhanded teised, mida me öötaevas näeme. Kuid teised tähed on meist väga kaugel, nii et Maalt paistavad nad pisikeste tuledena.
Päike on meile palju lähemal ja selle sära on palju paremini nähtav. See on tähesüsteemi keskpunkt. Selle ümber tiirlevad planeedid, komeedid, asteroidid, meteoroidid ja muud kosmilised kehad. Iga objekt liigub oma orbiidil. Planeedil Merkuur on Päikesest kõige lühem vahemaa, süsteemi kaugeimad osad on uurimata. Üks kaugemaid objekte on Sedna, mis teeb tähe ümber täispöörde iga 3420 aasta järel.
Miks päike paistab?
Nagu kõik teised tähed, on ka Päike tohutu kuum pall. Arvatakse, et see tekkis teiste tähtede jäänustest umbes 4,5 miljardit aastat tagasi. Neist vabanenud gaas ja tolm hakkasid kokku suruma pilveks, mille temperatuur ja rõhk pidevalt tõusid. Umbes kümne miljoni kraadini “soojenenud” pilv muutus täheks, millest sai hiiglaslik energiageneraator.
Miks siis päike paistab? Kõik see on tingitud selle sees toimuvatest termotuumareaktsioonidest. Meie tähe keskmes muutub vesinik väga kõrgete temperatuuride – umbes 15,7 miljoni kraadise – mõjul pidevalt heeliumiks. Selle protsessi tulemusena tekib tohutul hulgal soojusenergiat, millega kaasneb kuma.
Termotuumareaktsioonid toimuvad ainult päikese tuumas. Selle tekitatud kiirgus levib ümber tähe, moodustades mitu välimist kihti:
- kiirgusülekande tsoon;
- konvektiivne tsoon;
- fotosfäär;
- kromosfäär;
- kroon
Päikesevalgus
Enamik nähtavat valgust toodetakse fotosfääris. See on läbipaistmatu kest, mis on samastatud Päikese pinnaga. Fotosfääri temperatuur Celsiuse järgi on 5000 kraadi, kuid sellel on ka “külmemaid” alasid, mida nimetatakse laikudeks. Ülemistes kestades tõuseb temperatuur uuesti.
Meie täht on kollane kääbus. See pole kaugeltki vanim ja mitte suurim täht universumis. Oma arengus on see jõudnud umbes poole teele ja elab selles olekus veel umbes viis miljardit aastat. Päike muutub siis punaseks hiiglaseks. Ja siis heidab ta oma väliskesta maha ja muutub hämaraks kääbuseks.
Valgus, mida see praegu kiirgab, on peaaegu valge. Kuid meie planeedi pinnalt on see nähtav kollasena, kuna see hajub ja läbib Maa atmosfääri kihte. Kiirguse värvus muutub väga selge ilmaga tõelähedaseks.
Koostoime Maaga
Maa ja Päikese asukoht üksteise suhtes ei ole sama. Meie planeet liigub oma orbiidil pidevalt ümber tähe. See teeb täispöörde ühe aasta ehk ligikaudu 365 päevaga. Selle aja jooksul läbib see 940 miljonit kilomeetrit. Planeedil endal liikumist ei tunneta, kuigi see läbib umbes 108 kilomeetrit tunnis. Sellise teekonna tagajärjed avalduvad Maal aastaaegade vaheldumisena.
Aastaaega ei määra aga mitte ainult liikumine ümber Päikese, vaid ka maakera telje kalle. See on oma orbiidi suhtes 23,4 kraadi kallutatud, nii et planeedi erinevad osad ei ole tähe poolt võrdselt valgustatud ega soojendatud. Kui põhjapoolkera on pööratud Päikese poole, on suvi ja lõunapoolkeral samal ajal talv. Kuus kuud hiljem muutub kõik täpselt vastupidiseks.
Me ütleme sageli, et Päike ilmub päeval. Kuid see on lihtsalt väljend, sest see loob meie päeva. Selle kiired tungivad läbi atmosfääri, valgustades planeeti hommikust õhtuni. Nende heledus on nii tugev, et me lihtsalt ei näe päeva jooksul teisi tähti. Öösel ei lakka Päike paistmast, Maa lihtsalt pöördub tema poole esmalt ühelt või teiselt poolt, sest ta ei pöörle mitte ainult orbiidil, vaid ka ümber oma telje. See teeb täieliku pöörde 24 tunniga. Valgusti poolel on päev, vastasküljel öö, need vahetuvad iga 12 tunni järel.
Asendamatu energia
Meie planeedi kaugus Päikesest on 8,31 valgusaastat ehk 1,496·10 8 kilomeetrit, mis on elu eksisteerimiseks täiesti piisav. Lähem asukoht muudaks Maa välja nagu elutu Veenus või Merkuur. Miljardi aasta pärast peaks täht aga muutuma 10% kuumemaks ja veel 2,5 miljardi aasta pärast suudab see sõna otseses mõttes kuivatada kogu planeedi elu.
Praegu sobib tähe temperatuur meile suurepäraselt. Tänu sellele on meie planeedile ilmunud tohutult erinevaid eluvorme, alates taimedest ja bakteritest kuni inimesteni. Nad kõik vajavad päikesevalgust ja soojust ning pikaks ajaks seisma jäädes surevad kergesti. Tähevalgus soodustab taimedes fotosünteesi, mis toodab elutähtsat hapnikku. Selle ultraviolettkiirgus tugevdab immuunsüsteemi, soodustab D-vitamiini tootmist ja aitab puhastada atmosfääri kahjulikest ainetest.
Maa ebaühtlane kuumenemine Päikese toimel tekitab õhumasside liikumise, mis omakorda loob planeedil kliima ja ilma. Tähe valgus mõjutab elusorganismides ööpäevarütmide kehtestamist. See tähendab, et nende tegevuses on välja töötatud range sõltuvus kellaaja muutumisest. Seega on mõned loomad aktiivsed ainult päeval, teised ainult öösel.
Päikese vaatlemine
Meile lähimate tähesüsteemide seas pole Päike just kõige eredam. Selle näitaja järgi on see alles neljas. Näiteks öises taevas selgelt nähtav täht Siirius on temast lausa 22 korda heledam.
Vaatamata sellele ei saa me Päikest palja silmaga vaadata. See on Maale liiga lähedal ja selle vaatlemine ilma spetsiaalsete instrumentideta kahjustab nägemist. Meie jaoks on see umbes 400 tuhat korda heledam kui Kuu peegelduv valgus. Palja silmaga saame seda vaadata ainult päikeseloojangul ja koidikul, kui selle nurk on väike ja heledus langeb tuhandeid kordi.
Ülejäänud ajal tuleb Päikese nägemiseks kasutada spetsiaalseid päikeseteleskoope või valgusfiltreid. Kui projitseerida pilt valgele ekraanile, siis on meie valgustil võimalik näha laike ja sähvatusi ka ebaprofessionaalse seadmega. Kuid seda tuleb teha ettevaatlikult, et mitte kahjustada.
>> Miks on päike kuum?
Päike on kõige kuumem koht Päikesesüsteemis: kirjeldus lastele, temperatuur kihtides ja tuumas, tuumasünteesi, atmosfääri kuumenemine, soojuse liikumine Maale.
Räägime lastele kättesaadavas keeles, miks Päike kuum on. See teave on kasulik lastele ja nende vanematele.
Isegi pisematele Pole saladus, et tänu Päikesele on meie planeedil elu võimalik. Meil on vedanud, sest Maa on õiges asendis: mitte liiga lähedal, et põleda, aga mitte liiga kaugel, et jääks muutuda. Päike on kuumade gaaside sfäär, mis eraldab soojust, soojendades kõike ümbritsevat. Vanemad või õpetaja Koolis peab lastele seletada et see soojus levib kõikjale. Muidugi, mida kaugemal on objektid, seda külmem on nende keskkond. Aga miks see nii palju soojust toodab?
Kui teile meeldib tähti imetleda, siis peaksite teadma, et oma koostiselt ja tööpõhimõttelt on need päike. Selle moodustumise alguses näeme ainult pöörlevate gaaside massi, mille südamik (keskel) surub kokku aatomeid (tuumasünteesi). Tegema selgitus lastele kõige meeldejäävam, öelge, et see intensiivne rõhk tekitab 15 miljoni kraadise temperatuuri. See tähendab, et põlete läbi enne, kui jõuate isegi lähedale.
Mida lähemal allikale oled, seda soojemaks läheb. Pealegi on Päikesel oma "atmosfäär", mis hoiab soojust. Südamikust vabanevad termilised molekulid, mis liiguvad ümber esimese kihi (südamikust) - kiirgustsooni. Nad kolivad sinna miljoneid aastaid ja siis saavad välja. Järgmine pall on konvektiivtsoon, mille temperatuur on 2 miljonit kraadi. Nad jäävad sinna, tekitades aeglaselt tohutuid ioniseeritud aatomite mullid, millest väljub kuum plasma. Seejärel liiguvad molekulid fotosfääri.
Lapsed on ilmselt juba aimanud, et iga väliskihiga temperatuur langeb. Seega jääb fotosfääri 5500 °C. See on päikesevalgus. Kui märkame Päikesel laike, on need lihtsalt jahedamad alad. Nende keskpunkt soojeneb kuni 4000 °C.
Järgmine tase soojeneb kuni 4320 °C – kromosfäär. Tavaliselt te selle valgust ei näe, kuna see on fotosfäärist nõrgem. Kuid see muutub märgatavaks päikesevarjutuse ajal. Seejärel kattub Kuu fotosfääriga ja punane äär – kromosfäär – muutub märgatavaks.
Koroon kuumeneb kõrge temperatuurini, tekitades tohutuid plasmavooge, mis saavutavad maksimumi koroonapunktis. See võib läheneda 2 miljonile kraadile. Koroona jahtudes kaob soojus ja see vabaneb päikesetuulena. Vaja lastele seletada et päikesesoojus peab Maale jõudmiseks läbima 93 miljonit miili. Selleks kulub 8 minutit.
Nüüd saate aru, miks Päike on kuum ja säilitab oma temperatuuri. Kasutage meie fotosid, videoid, jooniseid ja liikuvaid mudeleid võrgus, et paremini mõista tähe kirjeldust ja omadusi. Lisaks on saidil online-teleskoobid, mis jälgivad Päikest reaalajas, ja Päikesesüsteemi 3D-mudel koos kõigi planeetidega, Päikese kaart ja vaade pinnale.
Päike valgustab ja soojendab meie planeeti, ilma selleta oleks elu sellel võimalik mitte ainult inimestel, vaid isegi mikroorganismidel. Päike on Maal toimuvate protsesside peamine (kuigi mitte ainus) mootor. Kuid Maa ei saa Päikeselt mitte ainult soojust ja valgust. Erinevat tüüpi päikesekiirgus ja osakeste vood mõjutavad pidevalt meie planeedi elu. Päike saadab Maale elektromagnetlaineid kõigist spektri piirkondadest – alates mitmekilomeetristest raadiolainetest kuni gammakiirgusteni. Maa lähedusse jõuavad ka erineva energiaga laetud osakesed – nii kõrged (päikese kosmilised kiired) kui ka madalad ja keskmised (päikesetuulevoolud, rakettide heitmed). Lõpuks kiirgab Päike välja võimsa elementaarosakeste voo – neutriinosid. Viimase mõju maistele protsessidele on aga tühine: nende osakeste jaoks on maakera läbipaistev ja nad lendavad sellest vabalt läbi. Vaid väga väike osa planeetidevahelisest ruumist pärit laetud osakestest satub Maa atmosfääri – ülejäänu tõrjub või hoiab geomagnetväli. Kuid nende energiast piisab, et tekitada aurorasid ja häireid meie planeedi magnetväljas.
Päikesevalguse energia. Elektromagnetkiirgus allub Maa atmosfääris rangele valikule. See on läbipaistev ainult nähtavale valgusele ja ultraviolett- ja infrapunakiirgusele, samuti suhteliselt kitsas vahemikus (sentimeetrist meetrini) raadiolainetele. Kogu muu kiirgus peegeldub või neeldub atmosfääris, soojendades ja ioniseerides selle ülemisi kihte. Röntgenkiirguse ja kõvade ultraviolettkiirte neeldumine algab 300 - 350 kilomeetri kõrgusel; Samadel kõrgustel peegelduvad kõige pikemad kosmosest tulevad raadiolained. Kromosfääri rakettide päikese röntgenkiirguse tugevate puhangute ajal tungivad röntgenikvandid 80–100 kilomeetri kõrgusele, ioniseerivad atmosfääri ja põhjustavad lühilaine side katkestusi. Pehme (pikalaineline) ultraviolettkiirgus võib tungida veelgi sügavamale, see neeldub 30-35 kilomeetri kõrgusel. Siin lagunevad ultraviolettkvandid aatomiteks (dissotsieeruvad) hapnikumolekulideks (O2), millele järgneb osooni moodustumine (03). See loob "osooniekraani", mis ei ole ultraviolettkiirgusele läbipaistev, kaitstes elu Maal kahjulike kiirte eest. Maapinnale jõuab pikima lainepikkusega ultraviolettkiirguse neeldumata osa. Just need kiired põhjustavad inimestel pikaajalisel päikese käes päevitamist ja isegi nahapõletusi. Nähtavas piirkonnas olev kiirgus neeldub nõrgalt. Kuid atmosfäär hajutab seda ka pilvede puudumisel ja osa sellest naaseb planeetidevahelisse ruumi. Pilved, mis koosnevad veepiiskadest ja tahketest osakestest, suurendavad oluliselt päikesekiirguse peegeldust. Selle tulemusena jõuab keskmiselt umbes pool Maa atmosfääri piirile langevast valgusest planeedi pinnale. Päikeseenergia kogust, mis langeb 1 m2 suurusele pinnale, mis paikneb Maa atmosfääri piiril päikesekiirtega risti, nimetatakse päikesekonstandiks. Seda on Maalt väga raske mõõta ja seetõttu olid kosmoseuuringute alguseks leitud väärtused väga ligikaudsed. Väikesed kõikumised (kui need tõesti eksisteerisid) olid ilmselgelt mõõtmiste ebatäpsusse "uppunud". Ainult spetsiaalse kosmoseprogrammi rakendamine päikesekonstandi määramiseks võimaldas leida selle usaldusväärse väärtuse. Viimastel andmetel on see 0,5% täpsusega 1370 W/m2. Üle 0,2% kõikumisi mõõtmiste käigus ei tuvastatud. Maal neelavad kiirgust maismaa ja ookeanid. Kuumutatud Maa pind kiirgab omakorda pikalainelises infrapunapiirkonnas. Sellise kiirguse jaoks on lämmastik ja hapnik atmosfääris läbipaistvad. Kuid veeaur ja süsihappegaas neelavad seda ahnelt. Tänu nendele väikestele komponentidele hoiab õhukest soojust. See on atmosfääri kasvuhooneefekt. Üldiselt valitseb päikeseenergia Maale jõudmise ja planeedile langevate kadude vahel tasakaal: nii palju kui sisse tuleb, nii palju kulutatakse. Vastasel juhul tõuseks või langeks maapinna temperatuur koos atmosfääriga pidevalt. Miks Päike paistab ja ei jahtu miljardeid aastaid? Milline "kütus" annab sellele energiat? Teadlased on sellele küsimusele vastuseid otsinud sajandeid ja alles 20. sajandi alguses leiti õige lahendus. Nüüdseks on teada, et nagu teisedki tähed, särab see tema sügavustes toimuvate termotuumareaktsioonide tõttu. Mis reaktsioonid need on? Kui kergete elementide aatomite tuumad ühinevad raskema elemendi aatomi tuumaks, on uue mass väiksem nende tuumade kogumassist, millest see moodustati. Ülejäänud mass muudetakse energiaks, mille reaktsiooni käigus eralduvad osakesed kannavad. See energia muundatakse peaaegu täielikult soojuseks. See aatomituumade ühinemisreaktsioon saab toimuda ainult väga kõrgel rõhul ja temperatuuril üle 10 miljoni kraadi. Sellepärast nimetatakse seda termotuumaks. Peamine Päikese moodustav aine on vesinik, mis moodustab umbes 71% tähe kogumassist. Peaaegu 27% kuulub heeliumile ja ülejäänud 2% pärineb raskematest elementidest nagu süsinik, lämmastik, hapnik ja metallid. Päikese peamine "kütus" on vesinik. Neljast vesinikuaatomist moodustub transformatsioonide ahela tulemusena üks heeliumi aatom. Ja igast reaktsioonis osalevast vesinikugrammist vabaneb 6x1011 J energiat! Maal piisaks sellest energiahulgast 1000 m3 vee soojendamiseks temperatuurilt 0° C keemistemperatuurini. Vaatleme vesiniku heeliumiks muundamise termotuumareaktsiooni mehhanismi, mis on ilmselt enamiku tähtede jaoks kõige olulisem. Seda nimetatakse prooton-prootoniks, kuna see algab vesinikuaatomi kahe tuuma - prootonite - lähedase lähenemisega. Prootonid on positiivselt laetud, mistõttu nad tõrjuvad üksteist ja vastavalt Coulombi seadusele on selle tõukejõud pöördvõrdeline kauguse ruuduga ja peaks lähenemisel kiiresti suurenema. Väga kõrgetel temperatuuridel ja rõhkudel on aga osakeste soojusliikumise kiirused nii suured ja osakesed nii ülerahvastatud, et kiireimad neist siiski lähenevad üksteisele ja satuvad tuumajõudude mõjusfääri. Selle tulemusena võib toimuda transformatsioonide ahel, mis lõpeb uue tuuma tekkimisega, mis koosneb kahest prootonist ja kahest neutronist - heeliumi tuumast. Mitte iga kahe prootoni kokkupõrge ei põhjusta tuumareaktsiooni. Miljardite aastate jooksul võib prooton pidevalt põrkuda teiste prootonitega, ilma et see kunagi tuumatransformatsiooni läbiks. Kuid kui kahe prootoni lähedase lähenemise hetkel toimub tuuma jaoks veel üks ebatõenäoline sündmus - prootoni lagunemine neutroniks, positroniks ja neutriinoks (seda protsessi nimetatakse beeta-lagunemiseks), siis prooton ja neutron ühinevad raske vesiniku-deuteeriumi stabiilne tuum. Deuteeriumi tuum (dayton) on omadustelt sarnane vesiniku tuumaga, ainult raskem. Kuid erinevalt viimasest ei saa deuteeriumituum tähe sügavuses pikka aega eksisteerida. Mõne sekundi jooksul pärast kokkupõrget teise prootoniga kinnitab see selle enda külge, kiirgab võimsa gamma kvanti ja muutub heeliumi isotoobi tuumaks, milles kaks prootonit on seotud mitte kahe neutroniga, nagu tavalises heeliumis, vaid ühega. . Kord iga paari miljoni aasta tagant satuvad sellised kerged heeliumi tuumad üksteisele nii lähedale, et võivad ühineda tavaliseks heeliumi tuumaks, "vabastades" kaks prootonit. Niisiis moodustub järjestikuste teisenduste tulemusena tavalise heeliumi tuum. Reaktsiooni käigus tekkivad positronid ja gammakiired kannavad energiat üle ümbritsevale gaasile ning neutriinod lahkuvad tähest täielikult, sest neil on hämmastav võime tungida läbi tohutu paksuse aine ilma ühtki aatomit puudutamata. Vesiniku heeliumiks muutumise reaktsioon on vastutav selle eest, et Päikese sees on nüüd palju rohkem heeliumi kui selle pinnal. Loomulikult tekib küsimus: mis saab Päikesest, kui kogu vesinik selle tuumas läbi põleb ja kui kiiresti see juhtub? Selgub, et umbes 5 miljardi aasta pärast väheneb vesiniku sisaldus südamikus nii palju, et selle põlemine algab südamikku ümbritsevas kihis. See toob kaasa päikese atmosfääri "inflatsiooni", Päikese suuruse suurenemise, temperatuuri languse pinnal ja selle tuuma suurenemise. Päike muutub järk-järgult punaseks hiiglaseks – suhteliselt lahedaks tohutu läbimõõduga täheks, mille atmosfäär ületab Maa orbiidi piire. Päikese eluiga sellega ei lõpe ja ta läbib veel palju muutusi, kuni lõpuks muutub temast külm ja tihe gaasikera, mille sees termotuumareaktsioone ei toimu.
Päikesetuul ja planeetidevahelised magnetväljad. Kahekümnenda sajandi 50. aastate lõpus jõudis Ameerika astrofüüsik Eugene Parker järeldusele, et kuna päikesekrooni gaasil on kõrge temperatuur, mis jääb Päikesest kauguse korral samaks, peaks see pidevalt laienema, täites Päikesesüsteemi. Nõukogude ja Ameerika kosmoselaevade abil saadud tulemused kinnitasid Parkeri teooria õigsust. Päikesest suunatud ainevoog, mida nimetatakse päikesetuuleks, tormab tegelikult läbi planeetidevahelise ruumi. See kujutab endast laieneva päikesekrooni laiendust; See koosneb peamiselt vesinikuaatomite (prootonite) ja heeliumi (alfaosakesed) tuumadest, samuti elektronidest. Päikesetuule osakesed lendavad kiirusega mitusada kilomeetrit sekundis, eemaldudes Päikesest mitmekümne astronoomilise ühiku võrra – sinna, kus Päikesesüsteemi planeetidevaheline keskkond muutub haruldaseks tähtedevaheliseks gaasiks. Ja koos tuulega kanduvad planeetidevahelisse ruumi ka päikese magnetväljad. Päikese üldine magnetväli meenutab magnetiliste induktsioonijoonte kujul veidi Maa oma. Kuid Maa jõujooned ekvaatori lähedal on suletud ega lase Maa poole suunatud laetud osakestel läbi pääseda. Päikese väljajooned, vastupidi, on ekvatoriaalpiirkonnas avatud ja ulatuvad planeetidevahelisse ruumi, paindudes nagu spiraalid. Seda saab seletada sellega, et jõujooned jäävad seotuks ümber oma telje pöörleva Päikesega. Päikesetuul koos sellesse “külmunud” magnetväljaga moodustab komeetide gaasisabad, suunates need Päikesest eemale. Teel Maaga kohtudes deformeerib päikesetuul suuresti selle magnetosfääri, mille tulemusena on meie planeedil pikk magnetiline “saba”, mis on samuti suunatud Päikeselt. Maa magnetväli reageerib tundlikult sellest üle puhuvale päikeseainevoolule.
Pommitamine energiliste osakestega. Lisaks pidevalt “puhuvale” päikesetuulele toimib meie täht energeetilise laenguga osakeste (peamiselt prootonite, heeliumi aatomite tuumade ja elektronide) allikana, mille energia on 106–109 elektronvolti (eV). Neid nimetatakse päikese kosmilisteks kiirteks. Kaugus Päikesest Maani on 150 miljonit kilomeetrit – kõige energilisemad neist osakestest katavad vaid 10–15 minutiga. Päikese kosmiliste kiirte peamine allikas on kromosfääri rakud. Kaasaegsete kontseptsioonide kohaselt on sähvatus tuuma magnetväljas kogunenud energia äkiline vabanemine. Teatud kõrgusel Päikese pinnast tekib ala, kus magnetväli lühikese vahemaa jooksul muutub järsult nii suuruses kui ka suunas. Mingil hetkel jõujooned äkitselt "ühenduvad", selle konfiguratsioon muutub dramaatiliselt, millega kaasneb laetud osakeste kiirenemine suureks energiaks, aine kuumenemine ja kõva elektromagnetkiirguse ilmumine. Sel juhul paisatakse planeetidevahelisse ruumi suure energiaga osakesed ja raadioulatuses täheldatakse võimsat kiirgust. Ehkki teadlased mõistsid ilmselt õigesti rakettide "tegevuse põhimõtet", pole veel üksikasjalikku rakettide teooriat. Raketid on kõige võimsamad plahvatuslaadsed protsessid, mida Päikesel, täpsemalt selle kromosfääris, on täheldatud. Need võivad kesta vaid mõne minuti, kuid selle aja jooksul vabaneb energia, mis mõnikord ulatub 1025 džaulini. Terve aasta jooksul läbib Päikeselt kogu meie planeedi pinnale ligikaudu sama palju soojust. Põletuste käigus tekkivate kõvade röntgenikiirte ja päikese kosmiliste kiirte voogudel on tugev mõju füüsikalistele protsessidele Maa atmosfääri ülaosas ja Maa-lähedases ruumis. Kui erimeetmeid ei võeta, võivad keerulised kosmoseinstrumendid ja päikesepaneelid ebaõnnestuda. Orbiidil olevate astronautide jaoks on isegi tõsine kiirgusoht. Seetõttu tegeletakse erinevates riikides päikesepõletuste teadusliku ennustamisega päikese magnetvälja mõõtmiste põhjal. Sarnaselt röntgenikiirgusega ei jõua päikese kosmilised kiired Maa pinnale, vaid võivad ioniseerida selle atmosfääri ülemisi kihte, mis mõjutab raadioside stabiilsust kaugemate punktide vahel. Kuid osakeste tegevus ei piirdu sellega. Kiired osakesed põhjustavad maa atmosfääris tugevaid hoovusi, põhjustavad häireid meie planeedi magnetväljas ja mõjutavad isegi õhuringlust atmosfääris. Päikeseosakeste poolt atmosfääri pommitamise kõige silmatorkavam ja muljetavaldavam ilming on aurora. See on atmosfääri ülemistes kihtides esinev kuma, millel on hägused (hajutatud) vormid või kroonid või kardinad (kardinad), mis koosnevad paljudest üksikutest kiirtest. Hõõg on tavaliselt punane või roheline: nii helendavad energeetiliste osakestega kiiritades atmosfääri põhikomponendid – hapnik ja lämmastik. Vaikselt tekkivate punaste ja roheliste triipude ja kiirte vaatemäng, vaikne värvide mäng, õõtsuvate “kardinate” aeglane või peaaegu hetkeline tuhmumine jätavad unustamatu mulje. Selliseid nähtusi on kõige paremini näha piki aurora ovaali, mis asub magnetpoolustest 10° ja 20° laiuskraadi vahel. Päikese maksimaalse aktiivsuse perioodil põhjapoolkeral nihkub ovaal lõunasse ja madalamatel laiuskraadidel võib täheldada aurorat. Aurorade esinemissagedus ja intensiivsus järgivad üsna selgelt päikese tsüklit: päikese aktiivsuse maksimumi korral möödub haruldane päev ilma aurorateta ja minimaalselt võivad nad puududa kuid. Seetõttu on aurora olemasolu või puudumine hea päikese aktiivsuse näitaja. Ja see võimaldab meil jälgida päikesetsükleid minevikus, väljaspool ajaloolist perioodi, mil viidi läbi päikeselaikude süstemaatilisi vaatlusi.
Päikese aktiivsus ja inimeste tervis. Aleksander Leonidovitš Tšiževski andis suure panuse Päikese mõju uurimisse epideemiliste haiguste esinemisele. Nende uuringute tulemused on eriti väärtuslikud: lõppude lõpuks töötas ta materjalidega nendest ajastutest, mil meditsiin veel ei teadnud, kuidas võidelda ei katku, koolera ega tüüfusega. Epideemiate tekke ja leviku spontaanne iseloom andis lootust tuvastada nende seos päikese aktiivsusega "puhtal kujul". Ulatusliku materjali abil näitas teadlane, et kõige raskemad ja surmavamad epideemiad langesid alati kokku päikese aktiivsuse maksimumidega. Sama muster leiti difteeria, meningiidi, lastehalvatuse, düsenteeria ja sarlaki puhul. Ja 60ndate alguses ilmusid teaduslikud väljaanded südame-veresoonkonna haiguste ja päikese aktiivsuse vahelise seose kohta. Need näitasid, et inimesed, kes on juba ühe südameataki läbi elanud, on päikese käes kõige vastuvõtlikumad. Selgus, et nende keha ei reageeri mitte aktiivsustaseme absoluutväärtusele, vaid selle muutumise kiirusele. Päikese aktiivsuse mitmekesiste ilmingute hulgas on kromosfääri sähvatustel eriline koht. Need võimsad plahvatusohtlikud protsessid mõjutavad oluliselt Maa magnetosfääri, atmosfääri ja biosfääri. Maa magnetväli hakkab juhuslikult muutuma ja see on magnettormide põhjus. Kahekümnenda sajandi 30ndatel aastatel Nice'i linnas (Prantsusmaa) märgati juhuslikult, et vanemate inimeste müokardiinfarktide ja insultide arv suureneb järsult nendel päevadel, mil kohalikus telefonijaamas esines tõsiseid sidehäireid. selle täieliku lakkamiseni. Nagu hiljem selgus, põhjustasid telefoniside häired magnettormid. Teave magnetvälja mõju kohta inimkehale oli kättesaadav iidsetel aegadel. Magnetite raviomadusi kirjeldasid Aristoteles ja Plinius Vanem, Paracelsus ja William Gilbert. Nüüdseks on kindlaks tehtud, et magnetväli mõjutab eelkõige organismi regulatsioonisüsteeme (närvi-, endokriin- ja vereringesüsteem). Selle toime pärsib konditsioneeritud ja tingimusteta reflekse ning muudab vere koostist. Seda reaktsiooni magnetväljale seletatakse eelkõige inimkeha vesilahuste omaduste muutumisega. 1934. aastal püstitasid inglise teadlased John Bernal ja Ralph Fowler hüpoteesi, et veel võib esineda tahketele kristallidele omaseid omadusi. Hiljem tõestati see hüpotees eksperimentaalselt ja tänapäeval on vedelkristallid igapäevaelus laialt levinud: neid kasutatakse elektroonilistes kellades, kalkulaatorites, piiparites ja muudes seadmetes (hiljuti on ilmunud vedelkristallkuvarid). Normaaltingimustes on vee kristalne struktuur äärmiselt ebastabiilne ja sellel on vähe mõju. Kuid kui vesi lastakse läbi pideva magnetvälja, muutub see struktuur märgatavaks ja vesi ise omandab mitmeid ebatavalisi omadusi. Seega tekitab “magnetiseeritud” vesi palju vähem katlakivi, selle dielektriline konstant muutub, see neelab valgust erinevalt ning seemnete idanemine ja sellise veega töödeldud taimede kasv toimub palju kiiremini. Iga elusorganism sisaldab üle 70% vett, mis on rakkude ja kudede lahutamatu osa. Kui eeldada, et isegi Maa suhteliselt nõrgast väljast piisab kehasisese vee “magnetiseerimiseks”, siis magnettormide perioodidel peaksime ootama järsku muutust elulistes protsessides. Kuna need protsessid toimuvad raku tasandil, põhjustab magnettorm muutusi kõigi elusolendite käitumises, alates inimestest kuni mikroobideni. Seetõttu võivad Päikese aktiivse kiirguse aastatel aset leida sellised erinevad sündmused nagu Püha Bartholomeuse öö või laastavad jaaniussirünnakud.