Ο Ήλιος [Α΄ΜΕΡΟΣ]
[Από το Ηλιακό Σύστημα στο Διάστημα]
Του Κωνσταντίνου Αθ. Οικονόμου δασκάλου– συγγραφέα
1. Μια έκρηξη στην επιφάνεια του Ήλιου, όπως καταγράφηκε στις28
Σεπτεμβρίου 2008 από τον τεχνητό δορυφόρο STEREO της NASA
Ο Ήλιος είναι ο αστέρας του ηλιακού μας συστήματος και το λαμπρότερο σώμα, για το γήινο παρατηρητή, του ουρανού. Έχει διάμετρο 1,4 εκατομμύρια χιλιόμετρα (109 φορές περισσότερο της Γης), ενώ η μάζα του (2×1030 κιλά) αποτελεί το 99.86% της μάζας του ηλιακού συστήματος! Ο όγκος του είναι 1.300.000 φορές μεγαλύτερος από αυτόν της Γης. Η φωτεινότητά του δεν επιτρέπει, λόγω της έντονης διάχυσης του φωτός, σε άλλα ουράνια σώματα να εμφανίζονται (με εξαίρεση τη Σελήνη και σπάνια την Αφροδίτη). [Σαν να πέφτει το φως ενός δυνατού προβολέα στα μάτια μας που εμποδίζει να δούμε οποιαδήποτε άλλη φωτεινή πηγή.] Ο Ήλιος είναι φυσικά το κοντινότερο στη Γη άστρο σε απόσταση 149,6 εκατομμυρίων χιλιομέτρων (1 AU) και είναι ένας απλός κίτρινος αστέρας νάνος (!) με επιφανειακή θερμοκρασία περίπου 5.500 βαθμοί Κελσίου. Ο Ήλιος ακολουθεί, μαζί με τους πλανήτες του, μία τροχιά μέσα στον Γαλαξία, απόστασης 25.000 με 28.000 ετών φωτός(!) από το κέντρο του, ολοκληρώνοντας μία περιφορά σε περίπου 226 εκατομμύρια έτη! Αυτή η ολοκληρωτική περιφορά του ονομάζεται Κοσμικό Έτος. [Συνεπώς ο Ήλιος θα ζήσει συνολικά λιγότερα από 45 Κοσμικά Έτη. Κι αυτό διότι ένα άστρο σαν τον Ήλιο “ζει” 10 δισεκατομμύρια έτη.] Η σημασία του Ήλιου στην διατήρηση της ζωής στη Γη είναι αποφασιστική, καθώς με τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης προσφέρει την απαραίτητη ενέργεια για την ανάπτυξη των ζωντανών οργανισμών, και διατηρεί την επιφανειακή γήινη θερμοκρασία σε ανεκτά για τη ζωή επίπεδα, συμβάλλοντας ακόμη στα μετεωρολογικά φαινόμενα.
ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ: Ο Ήλιος είναι ένας αστέρας της λεγόμενης κύριας ακολουθίας, έχει συνεπώς μεγαλύτερη μάζα και θερμοκρασία απ΄ ό,τι ένα μέσο αστέρι αλλά πολύ μικρότερη από ένα άστρο με χαρακτηριστικά του μπλε Γίγαντα. Ο χρόνος ζωής ενός αστέρα κύριας ακολουθίας είναι περί τα 10 δισεκατομμύρια έτη [η ηλικία του Ηλίου εκτιμάται στα 5 δισεκατομμύρια]. Γύρω από τον Ήλιο έχουν τις τροχιές του οι οκτώ πλανήτες με τους δορυφόρους τους, καθώς και άλλα σώματα [αστεροειδείς κομήτες]. Όλα τα σώματα αυτά συναποτελούν το Ηλιακό σύστημα. Ο Ήλιος είναι σχεδόν σφαιρικός [πεπλάτυνση μόλις 10 χλμ.]. Η πλήρης σφαιρικότητα του Ήλιου εξηγείται από την αργή του περιστροφή. Ο χρόνος όμως αυτός δεν είναι σταθερός σε όλη την επιφάνειά του. Καθώς ο ήλιος αποτελείται από πλάσμα και δεν είναι στερεός, περιστρέφεται γρηγορότερα στον ισημερινό του από ό,τι στους πόλους του. Αυτή η διαφορική συμπεριφορά οφείλεται στις απότομες διαβαθμίσεις της θερμοκρασίας από μέσα προς τα έξω από τον πυρήνα. Από οπτική και φασματοσκοπική εξέταση προκύπτει ότι η ηλιακή σφαίρα περιστρέφεται στον άξονά της από δυτικά προς ανατολικά και η περίοδος αυτής της πραγματικής περιστροφής είναι περίπου 25,6 ημέρες στον ισημερινό και 33,5 ημέρες στους πόλους! Ο Ήλιος είναι ένας αστέρας που ανήκει στο Πληθυσμό Ι, [πλούσιο σε βαριά στοιχεία]. Η διαμόρφωση του Ήλιου μπορεί να έχει προκληθεί από κρουστικά κύματα από έναν ή περισσότερους κοντινούς υπερκαινοφανείς αστέρες. Αυτό δικαιολογεί τη μεγάλη αφθονία βαρέων στοιχείων στο ηλιακό σύστημα, όπως ο χρυσός και το ουράνιο, σε αντίθεση με την “πενία” των στοιχείων αυτών στο λεγόμενο Πληθυσμό ΙΙ αστέρων. Τα στοιχεία αυτά θα μπορούσαν ίσως να έχουν παραχθεί από πυρηνικές αντιδράσεις.
Το Νότιο Σέλας
ΜΕΓΕΘΟΣ - ΑΠΟΣΤΑΣΗ: Στην αντίληψη του μεγέθους τού Ήλιου συχνά γίνεται λόγος του όρου "φαινόμενη διάμετρος του Ηλίου". Αυτή είναι η γωνία με την οποία παρατηρείται ο Ήλιος από τη Γη. Η φαινόμενη διάμετρος του Ήλιου μεταβάλλεται κατά τη διάρκεια του έτους: Στις 3/1 έχει τη μεγαλύτερη τιμή, ίση προς 32΄36΄΄, ενώ στις 4/7 περιορίζεται στην ελάχιστη τιμή των 31΄32΄΄. Αυτή η μεταβολή της φαινόμενης διαμέτρου αποδεικνύει ότι η Γη δεν περιφέρεται γύρω από τον Ήλιο σε κυκλική τροχιά αλλά σε ελλειπτική [την 1η Ιανουαρίου η απόσταση Γης-Ήλιου λαμβάνει την ελάχιστη τιμή, 147.100.000 χλμ., και στις 2 Ιουλίου τη μέγιστη τιμή των 152.100.000 χλμ.]
ΛΑΜΠΡΟΤΗΤΑ: Μετρήσεις λαμπρότητας του Ήλιου έδειξαν ότι αυτός είναι 120.000.000.000 φορές λαμπρότερος από αστέρα ά μεγέθους και κατά 230.000.000 φορές του φωτός όλων των αστέρων μαζί! Γι΄ αυτό άλλωστε κατά την ημέρα τους αποκρύπτει [560.000 φορές λαμπρότερος της Πανσελήνου]. Ο Ήλιος φαίνεται τόσο λαμπρός λόγω της μικρής απόστασής του από τη Γη, σε σχέση πάντα με τους άλλους αστέρες. Αν όμως βρισκόταν σε απόσταση ετών φωτός, θα φαινόταν ως ένας αμυδρός αστέρας, 5ου μεγέθους. Όταν παρατηρούμε τον Ήλιο με τηλεσκόπιο δε φαίνεται ομοιόμορφα φωτεινός σε όλη την έκταση του δίσκου του, αλλά λαμπρότερος στο κέντρο του και αμυδρότερος στην περιφέρειά του. Αυτό μαρτυρεί ότι η ηλιακή σφαίρα περιβάλλεται από ατμόσφαιρα που απορροφά το φως του.
ΠΥΡΗΝΑΣ: O πυρήνας βρίσκεται στο κέντρο της ηλιακής σφαίρας και έχει διάμετρο περίπου 175.000 χλμ. (1/4 της ηλιακής ακτίνας). Υπολογίζεται ότι στο κέντρο του η πυκνότητα της ύλης είναι μέχρι 150 φορές μεγαλύτερη του νερού ενώ η πίεση είναι ίση με 200.000.000.000 ατμόσφαιρες (atm)! Κάτω από τέτοιες συνθήκες, σε θερμοκρασία 13.600.000 βαθμών(!!), τα άτομα των στοιχείων βρίσκονται σε ιονισμένη κατάσταση και τόσο συμπιεσμένα, ώστε η ύλη του ηλιακού πυρήνα αν και αεριώδης είναι περισσότερο συνεκτική και από τα στερεά! Έτσι, όμως, η ακτινοβολία των εσωτερικών στρωμάτων του πυρήνα προκαλεί πίεση στα στρώματα που βρίσκονται πάνω από τον πυρήνα. Οι αναλύσεις των δεδομένων της αποστολής SOHO πιθανολογούν ταχύτερους ρυθμούς περιστροφής του πυρήνα σε σχέση με το υπόλοιπο τμήμα. Στη διάρκεια του μεγαλύτερου μέρους της ζωής του Ήλιου, η ενέργεια παράγεται από την πυρηνική σύντηξη [αντίθετη της πυρηνικής διάσπασης] μέσω μιας σειράς βημάτων που ονομάζεται p-p αλυσίδα (πρωτονίων-πρωτονίων), οπότε μετατρέπεται το υδρογόνο σε άλλο χημικό στοιχείο, [ήλιον]. Ο πυρήνας είναι η μόνη περιοχή στον ήλιο που παράγει σημαντική ποσότητα θερμικής ενέργειας μέσω σύντηξης: μέσα το 24% της ακτίνας του Ήλιου, παράγεται το 99% της ισχύος, ενώ στο 30% της ακτίνας, η σύντηξη σταματά. Το υπόλοιπο του άστρου θερμαίνεται από την ενέργεια που μεταφέρεται προς τα έξω από τον πυρήνα. Η παραγόμενη ενέργεια πρέπει στη συνέχεια να ταξιδεύσει μέσα από πολλά διαδοχικά στρώματα στην ηλιακή φωτόσφαιρα πριν διαφύγει στο διάστημα και μέσω των ευεργετικών ακτίνων του και σε μας, τους κατοίκους της Γης. Η αλυσίδα πρωτονίου-πρωτονίου συμβαίνει γύρω στις 9,2 × 1037 φορές κάθε δευτερόλεπτο (!) μέσα στον ηλιακό πυρήνα. Δεδομένου ότι αυτή η αντίδραση χρησιμοποιεί τέσσερα ελεύθερα πρωτόνια (πυρήνες υδρογόνου), μετατρέπει σε περίπου 3,7 × 1038 πρωτόνια σε πυρήνες ηλίου κάθε δευτερόλεπτο! Αφού η σύντηξη του υδρογόνου σε ήλιο απελευθερώνει περίπου 0,7% της μάζας σε ενέργεια, ο Ήλιος απελευθερώνει ενέργεια που έχει τιμή μετατροπής μάζας-ενέργειας 4,26 εκατομμύρια μετρικούς τόνους ανά δευτερόλεπτο ή 3.846 × 1026 W), ή 91.920.000.000.000 [91 τρις] μεγατόνους ΤΝΤ ανά δευτερόλεπτο! Αυτή η μάζα δεν καταστρέφεται για να δημιουργήσει την ενέργεια, αλλά, η μάζα είναι που μεταφέρεται ως ακτινοβολούμενη ενέργεια. Οι ακτίνες γάμμα [φωτόνια υψηλής ενέργειας] που απελευθερώνονται στις αντιδράσεις σύντηξης απορροφώνται σε μόλις λίγα χιλιοστά του ηλιακού πλάσματος και στη συνέχεια εκ νέου εκπέμπονται σε τυχαία κατεύθυνση και σε ελαφρώς χαμηλότερη ενέργεια. Συνεπώς, χρειάζεται πολύς χρόνος για την ακτινοβολία να φτάσει την επιφάνεια του Ήλιου. Οι εκτιμήσεις της διάρκειας του “ταξιδιού” ανάδυσης στην επιφάνεια του φωτονίου κυμαίνονται μεταξύ 10.000 και 170.000 ετών! Μετά από ένα τελικό ταξίδι μέσω του εξωτερικού στρώματος για τη διαφανή επιφάνεια της φωτόσφαιρας, τα φωτόνια διαφεύγουν ως ορατό φως, πλέον. Κάθε ακτίνα γάμμα στον πυρήνα του Ήλιου μετατρέπεται σε αρκετά εκατομμύρια φωτόνια ορατού φωτός πριν δραπετεύσει στο διάστημα.
