Будова Сонця. 
Астрономія

Недра Солнца состоят из трех основных уровней (рис. 4.2):

• 1) ядро;
• 2) зоно лучистого переноса;
• 3) конвективная зона.

Рис. 4.2. Схематичное представление строения Солнца

Ядро имеет плотность 150 тыс. кг/м³ и распространяется от центра Солнца на 170 тыс. км, что составляет примерно 20—25 % радиуса. Оно вращается быстрее поверхности.

Зона радиации (лучистого переноса) — зона, где гаммаи рентгеновские лучи рассеиваются, теряют свою высокую энергию, переизлучаются в более мягких диапазонах спектра. Вещество не перемешивается из-за высокой плотности. Перенос энергии происходит за счет последовательного процесса: поглощения высокоэнергетичных гаммаквантов (фотонов гамма-диапазона), а далее повторного переизлучения уже менее энергетичных. Перенос энергии при этом осуществляется в различных направлениях. В среднем процесс занимает 170 тыс. лет. Зона занимает область до 75 % солнечного радиуса.

Зона конвекции — область звезды, где происходит активное перемешивание вещества за счет разности температур: более горячее вещество поднимается, более холодное — опускается. Занимает внешние 25% солнечного радиуса.

Помимо многослойной внутренней структуры Солнце также обладает многослойной атмосферой. Выделяются следующие слои:

• • фотосфера;
• • хромосфера;
• • корона.

Фотосфера — видимая поверхность Солнца. Самая глубокая и холодная часть с температурой 4500—6000 К для звезд типа Солнца содержит «звездные пятна» — холодные области прорыва магнитного поля (на самом деле тоже горячие и светлые, но на контрасте выглядят темными). Скрыта от наблюдений при солнечных затмениях.

Хромосфера — промежуточный тонкий слой красного цвета, где температура резко возрастает в 10 раз. Удобно наблюдать при солнечных затмениях. Различают нижнюю и верхнюю хромосферу, нижняя холоднее и состоит из нейтрального молекулярного водорода, верхняя горячая — из ионизованного.

Корона — внешние слои атмосферы из раскаленной плазмы (температура — несколько миллионов градусов, в частности на высоте 70 тыс. км от видимой поверхности Солнца — 2 млн К). Ее удобно наблюдать при солнечных затмениях (рис. 4.3). Земля и другие планеты находятся внутри короны, верхняя граница не установлена. Корона излучает в радио-, дальнем УФи в рентгеновском диапазонах, поэтому ее возможно изучать с помощью коронографов, установленных на космических телескопах.

Рис. 4.3. Наблюдение солнечной короны при полном затмении солнечного диска лунным.

Солнечная активность (рис. 4.4) на поверхности берет начало в конвективной зоне в результате процессов магнитной природы.

Рис. 4.4. Примеры солнечной активности:

а — протуберанцы; б — петли; в — гранулы; г — пятна Солнечная активность также проявляется посредством корональных выбросов массы — корональные дыры, корональные конденсации, корональные арки, корональные петли, протуберанцы, лучи, перья, опахала, шлемы, яркие точки.

Корональные выбросы масс не связаны со вспышками на Солнце, когда высвобождается поток заряженных частиц.

В период повышенной солнечной активности может происходить до трех солнечных вспышек в день, в период сниженной активности — одна вспышка в пять дней.

Мощные вспышки на Солнце могут привести к ухудшению состояния здоровья метеозависимых людей, а также вывести из строя электроприборы.

(?) Что вы знаете о солнечных пятнах? Приходилось ли вам лично наблюдать их? Подготовьте небольшой доклад об истории изучения солнечных пятен.

Активность Солнца изменяется на протяжении 11-летнего цикла, что сильно сказывается на климате Земли^[1]. В течение этого периода изменяются количество и площадь пятен, частота и мощность вспышек, потоков излучения и др. Данный цикл связан с изменением магнитного поля Солнца: его направление меняется каждые 22 года. Причины до сих пор неизвестны. 11-летняя периодичность была зафиксирована в 1840-е гг. Генрихом Швабе (подробнее далее в параграфе 4.3). В начале цикла количество солнечных пятен минимально. Текущий (24-й по счету с момента наблюдений) цикл начался в 2009 г. Порой происходят отклонения в продолжительности цикла на 1—2 года.

Солнце испускает энергию, благодаря которой Земля обеспечена теплом и светом. Данная энергия является основным источником гидрометеорологических и многих других процессов, возникающих в атмосфере, гидросфере, на земной поверхности. Она — важнейший фактор развития жизни на Земле, так как дает необходимые для жизни термические условия и фотосинтез. Поэтому изучение изменений инсоляции^[2] имеет важное значение для исследования происходящих в географической оболочке Земли процессов, причин формирования и изменения климатических условий существования жизни на планете.

Средний годовой приход солнечной радиации на верхнюю границу атмосферы Земли составляет примерно 5,49−10²⁴ Дж. Это не постоянная величина, что подтверждают многолетние и вековые вариации, которые главным образом определяются двумя причинами, имеющими различную физическую природу. Первая причина — это изменение активности в излучении Солнца. Другой причиной, определяющей изменение приходящей к Земле энергии, являются небесно-механические процессы, которые приводят к изменениям элементов земной орбиты и наклона оси вращения.

• [1] Считается, что 11-летний цикл солнечной активности воздействует не толькона природу, но также оказывает влияние на человеческую психику. В мировой истории О
• [2] Инсоляция — облучение поверхностей солнечным светом.