Słońce na nowo

Choć widzimy je każdego dnia, choć jest ono źródłem energii dla każdego życia na Ziemi, Słońce kryje przed nami jeszcze wiele tajemnic. Niektóre z nich właśnie odkryto.

W połowie sierpnia zeszłego roku została wystrzelona amerykańska sonda Parker Solar Probe. Jej celem jest badanie Słońca, jego pola magnetycznego, plazmy słonecznej, ale także cząstek, których źródłem jest nasza dzienna gwiazda. Sonda (wielkości samochodu osobowego) podleciała rekordowo blisko, bo na odległość mniejszą niż 1/6 średniej odległości pomiędzy Słońcem a Ziemią (i mniejszą niż połowa odległości Słońce–Merkury). Na początku grudnia ukazał się artykuł omawiający wyniki analiz sondy. Zadziwiające, jak wiele nowego udało się dowiedzieć.

Historia

Pierwszy do obserwacji Słońca instrumentu optycznego użył Galileusz. Liczył i rysował plamy słoneczne, obszary Słońca, których pojawienie się ma związek z polem magnetycznym gwiazdy. Świecąca część Słońca (czyli foto- sfera) jest tak jasna, że pierwsi badacze światło z lunety rzucali na biały ekran. Taki sposób obserwacji gwiazdy był znany jako jedyny do połowy XIX w. Wtedy wynaleziono fotografię i zastosowano ją do badania Słońca. Pierwsze zdjęcie tej gwiazdy zrobiono w 1842 r., a niedługo potem zaczęto budować do tego celu specjalne urządzenia. Z czasem zaczęto konstruować nieruchome teleskopy do obserwacji Słońca oraz urządzenia kierujące do nich światło (heliostaty). Duże zasługi w udoskonalaniu takich przyrządów miał polski astronom Adam Prażmowski (1821– 1885). W 1957 r. zaczęto badać Słońce nie tylko z Ziemi, ale także z powietrza. W tym celu projektowano specjalne balony stratosferyczne, które wynosiły na wysokość ponad 20 km urządzenia fotograficzne. Pozwalało to na otrzymanie zdjęcia z dużą ilością szczegółów.

Pierwszego satelitę zdolnego do badania Słońca wystrzelono w 1990 r. Nazywał się Ulysses (był własnością NASA i ESA) i jako pierwszy opuścił płaszczyznę Układu Słonecznego. W latach 1994–1995 Ulysses przeleciał nad słonecznymi biegunami, badając gwiazdę w czasie minimum jej aktywności. Teraz kontynuuje badania w okresie maksimum aktywności. Ale chyba najsłynniejszą misją słoneczną była amerykańska sonda SOHO (Solar and Heliospheric Observatory) z połowy lat 90. XX w. W odróżnieniu od Ulyssesa nie zmieniała ona swojej pozycji w stosunku do Słońca, tylko zawisła w przestrzeni w odległości 1,5 mln km od Ziemi (i prawie 150 mln km od Słońca). Znajduje się tam punkt L1 (tzw. punkt Lagrange’a), czyli miejsce, w którym siły grawitacyjne pochodzące od Ziemi i Słońca równoważą się. Sonda SOHO na powierzchni gwiazdy zaobserwowała m.in. fale sejsmiczne. Dało to poważny instrument badawczy do ręki heliosejsmologom, czyli uczonym zajmującym się ruchami powierzchni Słońca.

Teraźniejszość

Potem była sonda TRACE, która badała zależność pomiędzy chłodniejszą powierzchnią Słońca a gorącą atmosferą gwiazdy. Teraz Słońcu przygląda się Parker Solar Probe. I choć misja jest zaplanowana na 7 lat, już po roku obserwacji naukowcy odkrywają rzeczy, o których nie mieli pojęcia. Na przykład zaobserwowano dziwne zmiany pola magnetycznego. Wstępna interpretacja mówi, że to zjawisko ma związek z powstawaniem wiatru słonecznego, czyli strumienia naładowanych elektrycznie cząstek (protonów, elektronów i większych), które odrywają się od powierzchni gwiazdy i wylatują w kosmos. Ich podmuchy mogą zniszczyć układy elektroniczne w satelitach znajdujących się na orbicie, a w niektórych przypadkach przebić się przez ziemskie pole magnetyczne i spowodować chaos w systemach elektronicznych na powierzchni planety. Może ta szybka zmiana kierunku pola magnetycznego powoduje przyspieszanie cząstek wiatru? Ale zanim cząstki wiatru słonecznego uwolnią się, wirują razem z gwiazdą. Z Ziemi wydaje się, że wiatr rozchodzi się z powierzchni Słońca strumieniowo we wszystkich kierunkach tak samo. Ale z bliska sonda Parker Solar Probe zauważyła, że wiatr wiruje i wylatuje z powierzchni Słońca wirowo. Im dalej od powierzchni gwiazdy – niczym na karuzeli łańcuchowej – tym poruszają się szybciej, aż w końcu odrywają się i wylatują w kosmos. Nikt nie miał pojęcia o tym fenomenie. Zaskoczeniem było także to, że wiatr słoneczny nie wieje równomiernie, tylko jest porywisty.

Sonda zidentyfikowała także obszar wokół Słońca, który jest wolny od kosmicznych pyłów. Te są wynikiem kosmicznych zderzeń, wybuchów i pozostałości po wydarzeniach z dalekiej przeszłości. Taki kosmiczny pył wypełnia całą przestrzeń. Tak uważano. Choć dopuszczano myśl, że najbliższe sąsiedztwo gwiazd jest obszarem bezpyłowym. Nie dlatego, że kawałki pyłu zostają grawitacyjnie ściągnięte na powierzchnię gwiazdy, tylko dlatego, że w pobliżu gwiazdy zostają one ogrzane do tak wysokich temperatur, że po prostu wyparowują, zamieniają się w gaz. W przypadku Słońca ten obszar bez pyłu zaczyna się około 12 mln km od powierzchni gwiazdy. Dopiero teraz udało się go nie tylko potwierdzić, ale także dość dokładnie określić.

Przyszłość

Sonda Parker Solar Probe nie jest zawieszona w przestrzeni, tylko porusza się. Zaplanowano, że w czasie całej misji 24 razy zbliży się do powierzchni Słońca. Dotychczas doszło do trzech zbliżeń. Każde kolejne będzie większe. Obecnie sonda znajduje się w rekordowo małej odległości (24 mln km) od Słońca, z czasem będzie się zbliżała, a w trakcie ostatniego zbliżenia (zaplanowanego na połowę czerwca 2025 r.) znajdzie się w odległości zaledwie 6 mln km. Pozwoli na to specjalna konstrukcja sondy. Natężenie promieniowania, na jakie będzie wystawione urządzenie, jest prawie 500 razy większe niż promieniowanie słoneczne na powierzchni Ziemi. To skutkuje nagrzewaniem się specjalnych osłon do temperatury 1400 st. C. Osłona, która chroni urządzenia naukowe sondy, jest wykonana ze specjalnych kompozytów węglowych. Pomalowana na biało odbija promieniowanie słoneczne. W efekcie urządzenia znajdujące się za osłoną będą nagrzewały się do maksymalnie 30 st. C.

Kolejne zbliżenie Parker Solar Probe do Słońca planowane jest na koniec stycznia 2020 r., kolejne na początek czerwca. Potem sonda zbliży się (w połowie lipca 2020 r.) do Wenus, aby w ostatnich dniach września 2020 r. znowu wrócić do Słońca. •

Historia Słońca

Słońce powstało ok. 4,5 mld lat temu w miejscu, w którym znajdowała się chmura gazu i pyłu. Chmura ta (była na tyle rzadka, że trudno porównywać ją z chmurami, które występują na Ziemi) składała się głównie z atomów wodoru i helu. Gęstość obłoku materii nie była jednak wszędzie taka sama. Obszary gęstsze przyciągały materię z obszarów rzadszych. W ten sposób wyodrębniło się centrum układu, w którym znajdowało się 99 proc. masy całej chmury, i płaski dysk (talerz) składający się z pozostałego procenta. Część centralna zamieniła się w Słońce, a reszta dysku w planety słoneczne i ich księżyce (a także planetoidy i komety). Siły grawitacji podnosiły temperaturę w centrum dysku, a kiedy osiągnęła wartość ok. 15 mln st. C, Słońce zaczęło świecić. Reakcją, dzięki której gwiazdy (w tym Słońce) mają energię, jest reakcja fuzji jądrowej. Polega ona na łączeniu się lżejszych atomów w cięższe. W wyniku tego połączenia powstaje duża ilość energii. Słońce jest stosunkowo niewielką gwiazdą, choć jest dużo większe od nawet największych planet. Jest cięższe od Ziemi o ponad 330 tys. razy. Temperatura we wnętrzu Słońca wynosi ponad 15 mln st. C, ale na powierzchni „zaledwie” 4–6 tys. st. C. Słońce – tak jak Ziemia i inne planety – obraca się wokół własnej osi, a czas tego obrotu wynosi 25 dni i 9 godzin (dla Ziemi okres obrotu wynosi 24 godziny).•

«« | « | 1 | » | »»

aktualna ocena |   |
głosujących |   |
Pobieranie.. Ocena | bardzo słabe | słabe | średnie | dobre | super |

Wiara_wesprzyj_750x300_2019.jpg
Komentowanie dostępne jest tylko dla .