Nap - a csillagászat lexikona

A csillagászat lexikona: Nap

A Nap a test, amelynek a legnagyobb tömege van a Naprendszerben, és így uralja a Naprendszer összes testének mozgását. A nap az életet is adja, mert elektromágneses sugárzása melegséget biztosít a földnek. Ezért nevezik őket a miénknek is Központi csillag.

A nap gravitációja

Szigorúan véve a nap nem éppen a naprendszer közepén van, mert a tömegek a közös súlypontjuk körül forognak. A Naprendszer súlypontja nagyon közel van a Naphoz (még a felszínén is), mert olyan hatalmas.
A nap domináns gravitációs tere jelentősen befolyásolja a bolygók, aszteroidák, üstökösök és más, sokkal kisebb égitestek mozgását. A nap gravitonját általában Newton gravitációs elméletével lehet jól leírni - csak a legbelső Merkúr bolygó mutat eltéréseket (Napközel), amelyek általános relativitáselméletet igényelnek. Relativisztikusan fogalmazva, akkor szoláris, ívelt téridőről kell beszélni.

Te vagy a csillagom

De a nap a Naprendszer összes teste között is nagyon különleges: A Nap csillag, vagyis forró, ionizált gáz gyűjteménye, amely jelentős a termonukleáris fúziós folyamatok révén Sugárzó energiák kiadások. A Naprendszer többi teste is lényegében hőt sugároz, de a nap az egyetlen test, amely a fényatomok fúziójából nyeri a sugárzó energiát. Messze a legfényesebb égitest.
A Jupiter például a Naprendszer második legnehezebb teste (0,001 naptömeg), de több hősugárzást bocsát ki (amelyet a gáz összenyomásával nyer), mint amennyit a naptól kap.

A nap a földhöz legközelebb eső csillag: távolsága a földtől átlagosan körülbelül 150 millió kilométer, amely távolságot a csillagászatban elnevezték: Csillagászati ​​egység (Német AE, rövidítve internat. AU). Ez a skála a bolygórendszerek hosszaira jellemző, és az extracelláris bolygók esetében is alkalmazzák.

Fázisok, Mofi és Sofi

A napsugárzás különböző fényhatásokat okoz a naprendszerben: Ez jellegzeteseket hoz létre Fázisok a belső bolygók (Merkúr és Vénusz), a nap, a föld és a belső bolygó közötti aktuális, relatív helyzet függvényében. A földi hold ugyanezen okból is megmutatja ezeket a fázisokat, amelyeket újholdként, növekvő fázisként, teliholdként és fogyó fázisként ismerünk.
Vannak nagyon különleges fényjelenségek is, például a napfogyatkozás és a holdfogyatkozás. Csillagászatilag ezek az égitestek közé vetett triviális árnyékok, amelyek bizonyos helyeken nézve az égitesteket „eltüntetik”: Napfogyatkozás Ha az újhold a napot és a földet összekötő vonal között áll, akkor a hold árnyéka eltalálja a földet, az egyik pedig az umbra területén (amely a föld felszínén kb. 200 km) teljes Napfogyatkozás, egy a penumbrában részleges Napfogyatkozás. Ban,-ben holdfogyatkozás másrészt a hold jelenleg a föld ernyőjében van, és a földön szétszórt napfény miatt vörösnek tűnik.

Napfizika

A csillagász szempontjából a nap természetesen szerencsés csapás, nemcsak azért, mert elsősorban az életet tette lehetővé, hanem azért is, mert ez a földhöz legközelebb eső csillag, ezért ideális tanulmányi tárgy a Csillagfizika van. A napfizika kutatási témái a nap fizikai tulajdonságai, valamint a nap eredete és fejlődése. Központi csillagunk lehetőséget kínál a csillag nemzetség meglehetősen feltűnő tagjának felfedezésére. A csillagfizika során, amikor a nap közelében egyre több csillag is leírható fizikai paraméterekkel, világossá vált, hogy a nap nem különösebben nagy és nehéz, nem különösebben forró vagy fényes.

lexikona

A nap szerkezete

Napmag

A Nap belső forróból áll, sugárzó mag, amelyben a fúziós folyamatok zajlanak. Itt keletkeznek a fotonok, amelyek viszonylag hosszú ideig tartanak a nap belsejében, mivel szétszóródnak és újból kibocsájtanak (sugárzás transzport). Aztán belül bezárul az ún Hidrogén konvekciós zóna nál nél. Vastagságuk a nap sugarának körülbelül 1/10 része. Itt a gáztömegek keringése az energiaszállítás hatékony mechanizmusa: a forró gázbuborékok másodpercenként néhány kilométeres sebességgel emelkednek, míg a lehűlt gáztömegek süllyednek (analóg módon a földi légkör konvekciójával).

Fotoszféra

Ez a folyamat hozza létre a jellemzőt granulálás a nap felszíne, egy szem a konvekciós cellákban (Granulátum), jellemző átmérője 1400 km, amelyek átlagos élettartama legfeljebb 10 perc. A szemcsék és a szemcsék közötti területek közötti hőmérséklet-különbség körülbelül 300 K. A granulálás önmagához hasonló Szuper granulálás sokkal nagyobb, körülbelül 30 000 km hosszú skálán: ezeknek az élettartama hosszabb, körülbelül 30 óra.
A szemcsézés a nap felszínén figyelhető meg, amely a fotoszféra néven ismert terület. Valójában csak körülbelül 100-200 km vastag réteg. Nevét annak köszönheti, hogy a megfigyelt fotonok ebből a héjból származnak. Ez csak a látható napkorong.

Kromoszféra

Fölötte fekszik a kromoszféra, amelynek vastagsága körülbelül 10 000 km. A napfogyatkozásokban vörösnek tűnik (innen kapta a nevét: grch. kromok színt jelent). Ez az inhomogén régió lángszerű Spicules csíkos. Az ún Flash Spectra rövid időn keresztül spektroszkóposan megtekinthetjük a teljes napfogyatkozás előtti és utáni kromoszférát (2. és 3. érintkezés). Erre a célra a napkutatók megfelelő emissziós vonalakat választanak ki a hidrogén és a kalcium számára.

korona

A korona a nap legkülső rétege, és a teljes napfogyatkozásokban híres glóriaként jelenik meg, innen kapta a nevét (dt. „Korona”). A korona részecskesűrűsége rendkívül alacsony (köbcentiméterenként 108 részecske); a koronában az a csodálatos, hogy vele jár 2–5 millió fok sokszor melegebb, mint a nap felszíne (csak kb. 6000 K)! Ez sokáig rejtély maradt A korona felmelegítése meg tudja magyarázni a magnetohidrodinamikát (MHD): Az MHD hullámok behatolnak a korona területébe a nap plazmából. Ott megsemmisülnek az ellentétes polaritású mágneses mezők (Újracsatlakozás). Mi történik azzal az energiával, amelyet a mágneses mező tárolt? Nos, kinetikus energiává alakul, nevezetesen a koronában lévő részecskék hőenergiájává. A magas hőmérsékletet mágneses hatások magyarázzák.

  • A K-korona folytonosságot mutat (tehát K), amelyet a fotoszféra fotonok szétszóródása okoz a forró koronális elektronokon.
  • A F-korona mutatja a híres Fraunhofer vonalak (ezért F.), Abszorpciós vonalak, amelyek új elem felfedezéséhez vezettek: hélium (grch. helios: Nap), amelyet csak később észleltek a földön. A vonalak élesek maradnak, mert az F-koronában a szétszóródás lassú porszemcséken történik.
  • A L-korona a teljes koronás sugárzásnak csupán 1% -át teszi ki, és néhány emissziós vonalból áll, különösen a vasból és a kalciumból. Ez a korona sugárzás vagy a korona anyag tényleges „ujjlenyomata”.

a nap fizikai adatai

  • Tömeg: Msol = 1989 × 10 30 kg. Ez a mennyiség meghatározza az asztrofizika alapvető tömegskáláját, a Naptömeg.
  • Napsugár: Rsol = 6,96 × 10 5 km
  • Napfelület: 6,09 × 10 18 m 2
  • Napenergia térfogata: 1,41 × 10 27 m 3
  • Napállandó (napsugárzás fluxus sűrűsége, minden frekvenciára integrálva): S = 1,37 kW m -2
  • Fénysűrűség (a napállandó és a napfelület szorzata; de a napsugárból és a tényleges hőmérsékletből is következik): Lsol = 3853 × 10 26 W = 3853 × 10 33 erg/s
  • Röntgensugárzás: 4,7 × 10 27 erg/s (maximum), 2,7 × 10 26 erg/s (minimum)
  • átlagos gázsűrűség (a naptömeg és a napmennyiség hányadosa): 1 408 g cm -3
  • Tényleges hőmérséklet (nap mint Planck radiátor, T 4 törvény): Teff = 5780 K
  • Spektrális típus (a felszíni hőmérsékletből származik): G2V, a sárga törpe
  • látszólagos vizuális fényerő: mV = -26,7 mag
  • abszolút vizuális fényerő: MV = 4,87 mag
  • Gravitációs gyorsulás a felszínen: Gszol = 274,0 m/s 2 = 27,93 G (G: átlagos gyorsulás a gravitáció miatt)
  • időben és térben nagyon változó Mágneses mező 10 -4 T közepes erősségű és 1 T erős, helyi tippekkel!
  • átlagos menekülési sebesség a felszínen: vesc = 617,7 km s -1
  • sziderális forgási idő középső szélességeken: 2,1928 × 10 6 s = 23,38 d (differenciál forgás)
  • A napelemes sík lejtése az ekliptikához: 7 fok 15 perc
  • Átlagos távolság a naptól a földig: 149,597870 × 10 6 km = 1 AU. Az AU csillagászati ​​egység a Naprendszer méretarányainak alapvető hosszegysége.
  • Fémesség (fémfrekvencia a nemfémekhez viszonyítva): 2%

(Adatforrások: Diák fiúcsillagászat, Állapot 1989 és kiszámítva; LX ki Peres és mtsai. ApJ 528, 537, 2000)

A nap csillag evolúciója

Csillag evolúciós szempontból a Nap a jelenlegi szakaszában van a fő szekvencián, amelyen néhány milliárd évig megmarad. Ezután következik a vörös óriás szakasza. A központi termonukleáris fúziós folyamat a pp lánc, míg a CNO-ciklusnak csak marginális szerepe van (3% -os részesedés a héliumtermelésben). Körülbelül ötmilliárd év múlva, amikor a fúziós folyamatokban lévő hidrogén kimerül, a nap taszítja külső héjait és stabil végső konfigurációként egyesül Fehér törpe körülbelül egy naptömeg fele balra, amely egy színes bolygó ködbe ágyazódik. Legkésőbb addigra meg vannak számlálva a napsütéses napok Naprendszerünkben.

A nap modelljei

Napi szél és sarki fények

A nap erőszakos részecskekibocsátása, a Napszél, magnetohidrodinamikai hullámok (torziós Alfv? n hullámvonat, TAWT), amelyek kimozdulnak a Nap felszínéről és bevonják a nap plazmáját a folyamatba. Ez tipikus, íves struktúrákat hoz létre (hurkok), amelyek végül felrobbantak és felszabadították a plazmát a bolygóközi közegbe. De a kevésbé erősen kötött koronarészecskék is diffundálnak a bolygóközi térbe. Ha a részecskék mozgási energiája elég nagy, akár a földre is eljuthatnak. Ezután elfogja őket a földi magnetoszféra, és hívják a színeseket Északi fény alakult ki. Ezt lehetőleg a föld mágneses (nem földrajzi!) Pólusainál kell elvégezni, mert ott a tölcsér formájú dipólszerű mágneses mező nem tudja elzárni a töltött részecskéket.

A nap, mint röntgensugárzó

A mért Röntgensugárzás a napból a korona termikus emissziójának és a kitöréseknek, valamint a bremsstrahlungnak köszönhető, amelyet fékezett plazma részecskék generálnak (például nap mágneses mezőben).

egzotikus részecskék a napból?

Lehet, hogy a nap a nagyon könnyű részecskék egzotikus formáját bocsátja ki: a hipotetikus tengelyeket. Egyes fizikusok azt feltételezik, hogy fotonokból oszcillációkkal hozhatók létre (Primakoff-hatás) és detektálhatók a földi axionos helioszkópokban. A nem fizikusok számára a következő minden bizonnyal rosszul hangzik: A tengelyek pszeudoszkaláris Nambu-Goldstone bozonok, amelyek megtörik a királis Peccei-Quinn szimmetriát (a kvantum kromodinamika területe). Nagyon fontos lenne, hogy a részecskefizika és a kozmológia megismerje, hogy ez a Primakoff-effektus valóban a természetben valósul-e meg.

Ön is érdekelheti: Spektrum - Die Woche: 48/2020