Soare

Istoria si destinul Soarelui

Conform cercetarilor actuale, varsta Soarelui este de aproximativ 4,6 miliarde de ani, si el se afla pe la jumatatea ciclului principal al evolutiei, in care in miezul sau hidrogenul se transforma in heliu prin fuziune nucleara. In fiecare secunda, peste patru milioane de tone de materie sunt convertite in energie in nucleul soarelui, generandu-se astfel neutrino si radiatie solara.

Conform cunostintelor actuale, in decursul urmatorilor aproximativ 5 miliarde de ani Soarele se va transforma intr-o giganta rosie si apoi intr-o pitica alba, in cursul acestui proces dand nastere la o nebuloasa planetara. In cele din urma isi va epuiza hidrogenul si atunci va trece prin schimbari radicale, intalnite des in lumea stelelor, care vor conduce printre altele si la distrugerea totala a Pamantului. Activitatea magnetica a Soarelui genereaza o serie de efecte cunoscute sub numele generic de activitate solara, incluzand petele pe suprafata acestuia, eruptiile solare si variatii ale vantului solar, care disperseaza materie din componenta Soarelui in tot sistemul solar si dincolo de el. Efectele activitatii solare asupra Pamantului includ formarea aurorei boreale, la latitudini nordice medii spre mari, precum si afectarea comunicatiilor radio si a retelelor de energie electrica. Se considera ca activitatea solara a jucat un rol foarte important in evolutia sistemului solar si ca ea influenteaza puternic structura atmosferei exterioare a Pamantului.

Desi este cea mai apropiata stea de Pamant si a fost intens studiata, multe intrebari legate de Soare nu si-au gasit inca raspuns; ca de exemplu, de ce atmosfera exterioara are o temperatura de peste un milion Kelvin, in timp ce suprafata vizibila (fotosfera) are o temperatura de doar aproximativ 6.000 K.

Investigatiile curente legate de activitatea Soarelui includ cercetari asupra ciclului regulat al petelor solare, originea si natura fizica a protuberantelor solare, interactiunea magnetica dintre cromosfera si coroana, precum si originea vantului solar.

Informatii generale

Soarele, asa cum apare prin lentile fotografice de pe Pamant

Hidrogenul reprezinta aproximativ 74% din masa Soarelui, Heliul 25%, iar restul este constituit din cantitati mici de elemente mai grele. Datorita acestei compozitii, pe Soare nu exista o crusta solida si nici materie in stare lichida, toata materia solara fiind in intregime in stare de plasma si gazoasa.

Soarele face parte din clasa spectrala G2V. 'G2' inseamna ca temperatura la suprafata este de aproximativ 5.500 K, (de aici rezultand culoarea sa galbena), cat si faptul ca spectrul sau contine linii de metale ionizate si neutre precum si foarte slabe linii de hidrogen. Sufixul 'V' indica apartenenta Soarelui la grupul majoritar al stelelor aflate in faza principala. Aceasta inseamna ca isi genereaza energia prin fuziunea nucleara a nucleelor de Hidrogen in Heliu, si ca se afla in echilibru hidrostatic, adica nici nu se contracta nici nu se dilata. Numai in galaxia noatra sunt mai mult de 100 de milioane de stele din clasa G2. Datorita distributiei logaritmice a marimii stelelor, Soarele este de fapt mai stralucitor decat 85% din stelele galaxiei, majoritatea acestora fiind pitice rosii.^[2]

Faza principala a Soarelui va dura in total aproximativ 10 miliarde de ani. Varsta actuala, determinata folosind modele computerizate ale evolutiei stelelor si nucleocosmocronologia, se considera a fi de aproximativ 4,57 miliarde de ani ^[3]. Soarele orbiteaza in jurul centrului galaxiei noastre, Calea Lactee, la o distanta de 25-28 de mii de ani lumina de acesta, realizand o revolutie completa in cca. 225-250 de milioane de ani. Viteza orbitala este de 220 km/s, adica un an-lumina la fiecare 1.400 de ani, sau o UA la fiecare 8 zile.^[4]

Soarele este o stea din a treia generatie, a carei formare este posibil sa fi fost declansata de undele de soc ale unei supernove aflate in vecinatate. Acest fapt este sugerat de prezenta in abundenta a metalelor grele cum ar fi aurul si uraniul in sistemul nostru solar; cea mai plauzibila explicatie a provenientei acestora fiind reactiile nucleare dintr-o supernova sau transmutatiile prin absobtia de neutroni din interiorul unei stele masive de generatia a doua.

Masa Soarelui este insuficienta pentru a genera explozia intr-o supernova, in schimb, in 4-5 miliarde de ani va intra in faza de giganta rosie, straturile exterioare urmand sa se extinda, in timp ce hidrogenul din centru va fi consumat, iar miezul se va contracta si incalzi. Fuziunea heliului va incepe cand temperatura in centru va ajunge la 3×10⁸ K. Desi probabil expansiunea straturilor exterioare ale Soarelui va atinge actuala pozitie a Pamantului, cercetari recente sugereaza ca in faza premergatoare, datorita pierderii de masa, orbita Pamantului va fi impinsa mai departe, prevenind astfel inghitirea Pamantului (totusi atmosfera Pamantului se va evapora si imprastia).

Faza de giganta rosie va fi urmata de imprastierea straturilor exterioare ale Soarelui datorata intenselor pulsatii termice, dand nastere unei nebuloase planetare. Soarele se va transforma apoi intr-o pitica alba, racindu-se in timp. Aceasta succesiune a fazelor este tipica evolutiei stelelor de masa mica spre medie.^[5][6]

Lumina Soarelui este principala sursa de energie pe suprafata Pamantului. Constanta solara este cantitatea de energie solara care ajunge pe Pamant pe unitatea de suprafata care este direct expusa luminii solare. Constanta solara este aproximativ 1.370 watt pe metru patrat la distanta de o unitate astronomica (UA) de Soare. Lumina ce ajunge pe suprafata Pamantului este atenuata de atmosfera terestra, de fapt pe suprafata Pamantului ajunge o cantite mai mica de enegie, undeva in jurul valorii de 1.000 watt/m² in conditiile unei expuneri directe, cand Soarele se afla la zenit. Aceasta energie poate fi utilizata printr-o multitudine de procedee naturale sau artificiale; fotosinteza realizata de plante captureaza energia solara si o converteste chimic (oxigen si compusi redusi ai carbonului), prin incalzire directa sau conversie realizata de celule fotovoltaice pentru a genera electricitate sau alte sarcini utile. Energia stocata in petrol si alti combustibili fosili a provenit initial din energie solara, prin fotosinteza, in trecutul indepartat.

Lumina soarelui prezinta cateva proprietati biologice interesante. Lumina ultravioleta de la soare are proprietati antiseptice si poate fi utilizata pentru a steriliza diverse obiecte. De asemenea, poate cauza arsuri solare, avand de asemenea si alte efecte medicale, cum ar fi productia de vitamina D. Lumina ultravioleta este puternic atenuata de atmosfera Pamantului, astfel incat cantitatea de lumina UV variaza mult cu latitudinea locala, datorita drumului mai lung al luminii solare prin atmosfera la latitudini mari. Aceasta variatie este responsabila pentru multe adaptari de natura biologica, cum ar fi variatiile de culoare a pielii omului in diferite regiuni ale globului.

Observata de pe Pamant, traiectoria Soarelui pe bolta cereasca variaza pe parcursul anului. Traiectoria descrisa de pozitia Soarelui pe cer luata in fiecare zi la exact aceeasi ora pe parcursul unui an se numeste analemma si seamana cu o figura in forma de 8, aliniata pe o axa de la nord la sud. In afara de cea mai evidenta variatie a pozitiei aparente a Soarelui pe bolta cereasca intre nord si sud cu o amplitudine unghiulara de 47 de grade (datorita inclinatiei axei terestre de 23,5 grade fata de ecliptica), exista de asemenea si o componenta pe axa est-vest a acestei variatii de pozitie. Variatia pe axa nord-sud ramane insa sursa principala a anotimpurilor pe Pamant.

Datorita faptului ca se afla atat de aproape, in termeni astronomici, aceasta este steaua cea mai bine cunoscuta. Astronomii disting chiar detaliile de la suprafata sa (cele mai mici au o intindere de 150 km). In comparatie cu Pamantul, Soarele este gigantic. Volumul sau ar putea cuprinde 1.300.000 de planete ca a noastra, iar de-a lungul diametrului sau s-ar putea alinia 109 Pamanturi. Soarele este o imensa sfera de gaz foarte cald, a carei masa o depaseste de 300.000 de ori pe cea a Pamantului. La suprafata, forta gravitationala este de aproximativ 28 de ori mai puternica decat cea de pe Pamant. Totusi, Soarele nu este decat o stea foarte obisnuita. Pentru astronomi, este o adevarata sansa sa poata studia o stea atat de tipica: tot ceea ce afla prin studierea Soarelui ii ajuta sa inteleaga mai bine celelalte stele.

si a telescopului. Urmarindu-le zi de zi, observam ca ele nu raman in acelasi loc. Aceasta deplasare dovedeste ca Soarele se invarteste in jurul propriei sale axe. In timpul unei eclipse totale, cand discul orbitor al Soarelui dispare, uneori chiar total in spatele Lunii pentru cateva ore, remarcam in jurul soarelui o bordura subtire, de un rosu aprins, cromosfera, iar dincolo de aceasta, un halo argintiu, mai mult sau mai putin neregulat, coroana.