referáty
nejnovější referáty
Slunce
Autor: Tom Lexís | 15.1.2010 15:45 | 8 komentářů | Přečteno: 9551 krát
Úvod – Naše Slunce je jenom obyčejná hvězda. Na noční obloze můžeme vidět pouhým okem tisíce hvězd. Pro život na zemi je Slunce ze všech hvězd ve vesmíru nejdůležitější než všechny ostatní hvězdy dohromady. Slunce je k Zemi mnohomilionkrát blíže než ostatní hvězdy. Proto dostáváme od Slunce nesrovnatelně více energie než od všech ostatních hvězd dohromady. Snadno si představíme, co by se stalo, kdyby naráz zmizelo Slunce !
Z čeho jsou všechny věci ve vesmíru ?
Všechno kolem nás a ve vesmíru je složeno ze stejných,velice jednoduchých a nesmírně malých částeček,kterým říkáme elementární částice. Tyto základní „kamínky“ jsou stejné v kapce , v kamenu, v lidském mozku, ve Slunci – prostě ve všem.Vesmír /a všechno v něm – tedy i Slunce, Země,člověk/je v základě velice jednoduchý.Abychom nemuseli užívat příliš velkých čísel,ukážeme si to na nepatrné kapičce vody, z jakých jsou složeny oblaky.Kapičky vody,z z jakých jsou složeny oblaky na obloze, jsou velmi malé pouhým okem neviditelné.Vždyť jejich průměr je zhruba setina milimetru. Miliarda kapiček v oblaku dohromady má hmotnost pouze jeden gram. Jsou opravdu malé ; a přesto je každá kapička složená z obrovského množství molekul vody. Molekula je nejmenší částečka vody vůbec, menší množství vody už nemůže vůbec existovat.Její hmotnost je přibližně miliardtina gramu.Je v ní velmi mnoho molekul,kolem sta bilionů.Nestačilo by mi místo je všechny namalovat. Nestačil by mi ani čas; vždyť kdyby všichni Češi a Slováci pomohly namalovat molekuly v naší kapičce a každý přitom namaloval jednu molekulu za sekundu, malovali bychom ve dne v noci po celý rok a všichni, od kojenců po starce :tolik molekul je v nepatrné neviditelné kapičce vody v oblaku nad naší hlavou.
2.
Molekula vody sestává z jednoho těžkého atomu kyslíku a ze dvou lehkých atomů vodíku. Atomy vodíku jsou ke kyslíkovému atomu připoutány silou elektrickou.
Vodíkový atom je nejednoduší a nejmenší atom vůbec.Deset milionů bychom jich museli narovnat vedle sebe, aby vytvořily řadu dlouhou jeden milimetr.Dříve se vědci domnívali, že atom je nejmenší částečka, kterou už nelze rozložit.Proto jí říkali atom – což řecky znamená nedělitelný.Výzkumy atomu v minulém století však ukázaly, že atom je složen ze dvou částí:nesmírně malinkatého jádra, kolem něhož obíhají elektrony.Atomy jsou podobné sluneční soustavě, neboť kolem každého Slunce obíhají lehké planety.Avšak síla kterou jsou planety poutány k jádru.Sluneční soustavu váže síla gravitační, kdežto elektrony jsou připoutány k jádru silou elektrickou. Jádro je totiž kladně nabité a elektrony jsou záporně nabité.
Jádro nejjednoduššího atomu – vodíku- se nazývá proton. Je tak jednoduché, že podle dnešních znalostí ho nelze nijak rozložit. Jádro hélia se tvoří v nitru Slunce a mnohých hvězd ze čtyř protonů.Přitom dva protony ztratí svůj kladný náboj, a takový přeměnný proton bez náboje nazýváme neutron .Jádro hélia se tedy skládá ze dvou protonů a ze dvou neutronů. Všechna atomová jádra jsou složeny z protonů a neutronů poutaných k sobě ohromnou silou, kterou nazýváme síla jaderná .Každý atom má tolik elektronů, kolik je protonů v jeho jádře.Chemické vlastnosti atomů závisí na počtu elektronů v obalu, a tedy na počtu protonů v jádře. Tak každé jádro, které má jeden proton, náleží atomu vodíku, jádro se dvěma protony je héliové atd. Na počtu množství neutronů v jádře nezáleží.Například jádro které má 26 protonů, je vždy atomem železa, i když má 26,28 nebo i jiný počet neutronů. Počet elektronů v atomech železa je vždy roven počtu protonů v jádru /26/; a počet elektronů určuje nejrůznější vlastnosti železa. A tak bychom mohli probírat všechny prvky a jejich atomy, od vodíku /1 proton a 1 elektron/ až po uran /92 protony, 143 nebo 146 neutronů a 92 elektrony/.
Jádro je velmi malé, i když je v něm soustředěná téměř všechna hmotnost atomu.Asi sto tisíc jader by se vešlo na průměr svého atomu.Přestože jsou atomová jádra velmi malinkatá, rozhodují o životě Slunce a všech ostatních hvězd.
Skutečnost je, že všechny atomy jsou složeny jenom ze tří druhů částic:protonů, neutronů a elektronů. Z protonů a neutronů jsou složeny jádra, z jader a elektronů jsou složeny atomy, z atomů jsou složeny všechny molekuly, z molekul je složena kapka vody,
3.
zrno písku, dům, moře, rostlina člověk, hory a celá Země vůbec. Také Slunce je sestaveno z ohromného množství protonů /celkem 45 . 10 a 55 nul /,neutronů /15 . 10 a 55 nul/ a / 45 . 10 a 55 nul/elektronů.
Elektronům, protonům a neutronům se říká elementární částice. Jsou základní jednotkou celého vesmíru – tedy i člověka, Země, Slunce.
Teplota Slunce
Teplotu povrchu Slunce určíme pomocí slunečního spektra. Intenzita záření v jednotlivých barvách spektra odpovídá teplotě 6000 K. To je teplota slunečního povrchu čili fotosféry. Ve vyšších vrstvách sluneční atmosféry, tj. v chromosféře a v koróně je teplota vyšší. V koróně je asi dva miliony kelvinů. Nad velkými erupcemi může teplota na krátkou dobu dosáhnout až padesáti milionu kelvinů, Taková velice horká koróna nad erupcí vysílá mnoho záření radiového a rentgenového.
Teplota pod fotosférou – tedy v nitru Slunce – pomocí záření měřit nemůžeme.Víme přece , že z nitra slunečního žádný paprsek nepronikne ven, aby nám prozradil jak to tam vypadá. Z výpočtů vyplívá , že čím hlouběji bychom se ponořili pod povrch, tím vyšší teplotu plazmy bychom tam naměřili. Teplota stoupá od 6 000 K ve fotosféře až do 13 milionů v jádru Slunce, tj. blízko jeho středu.
Řeknu to ještě jinak.Čím je teplota nějaké látky vyšší, tím rychleji se pohybují její částice. Ve fotosféře se například pohybují protony a vodíkové atomy rychlostmi kolem deseti Km/s a lehké elektrony rychlostmi kolem pěti set Km/s. V horké koróně a ve žhavém slunečním jádru se protony pohybují rychlostmi několika set Km/s a elektrony mají rychlosti přes dvacet tisíc Km/s.
Nejnižší teplota na Slunci vůbec je ve slunečních skvrnách. Ve velkých skvrnách naměříme teploty nižší než 4 000 K zatím co okolní bílá fotosféra má teplotu 6 000 K a vyzařuje z 1m čtverečního asi pětkrát více záření než 1m čtvereční skvrny. Kdybychom mohli zakrýt celé Slunce a nechali zářit jen jedinou skvrnu, ozařovala by naši Zemi jako Měsíc v úplňku.
Každé těleso, které spadne do Slunce, se za krátkou chvíli zcela rozloží v jednotlivé atomy a z atomů jsou odtrženy elektrony. Jinak řečeno, na Slunci být látka je jako plazma.
Stavba Slunce
Slunce je obrovská koule ze žhavých plynů čili plazmy.Každá částice sluneční plazmy je přitahována gravitací ke všem ostatním
4.
částicím.Této vzájemné přitažlivé síle se říká vlastní gravitace. Sluneční plazma se udržuje svou vlastní gravitací ve tvaru koule.
Slunce však není stejnorodá koule. Vlastnosti její plazmy – tj. hustota, teplota, tlak a chemické složení – závisí na vzdálenosti od středu Slunce.Například středová část Slunce /tzv. jádro Slunce / má hustotu 9krát větší než olovo. Naopak, hustota nejhornější rozsáhlé části – koróny – je desetbilionkrát menší než hustota, který vdechujeme.Jinými slovy: rozdíl hustot mezi středem a korónou Slunce je tak velký, že krychlový centimetr ve středu obsahuje stejné množství látky /100g/ jako tisíc krychlových kilometrů koróny.
Také v teplotách jsou obrovské rozdíly.V jádru Slunce je teplota velmi vysoká /13 milionů kelvinů/. Teplota viditelného povrchu Slunce je 6 000 K, ještě nižší je teplota okolního mezihvězdného prostoru – jen několik málo kelvinů.Příroda nemá ráda velké teplotní rozdíly a snaží se je vyrovnat. Mezi žhavým jádrem Slunce a mrazivým kosmickým prostorem je obrovský rozdíl teplot, který se snaží příroda odstranit. Proto se šíří nesmírné toky energie z jádra směrem k povrchu a odtud do okolního kosmického prostoru.
Snahu přírody přenášet teplo z horkého předmětu na studené okolí nazýváme zákon termodynamiky neboli zákon o vzrůstu entropie. A právě tato snaha /tento zákon/ způsobuje, že Slunce a všechny ostatní hvězdy září.
Vnější část Sluce /nebo kterékoliv jiné hvězdy /, z níž unikají fotony přímo do kosmického prostoru, se nazývá atmosféra. Atmosféru tedy vidíme. Naopak, z nitra Slunce neunikne ani jediný paprsek, takže nitro nevidíme. Rozhraní mezi viditelnou atmosférou a neviditelným nitrem tvoří tenká vrstva nazývaná fotosféra – povrch Slunce.
Nitro Slunce se dělí na tři části: a/jádro o velikosti naší Země. V něm se vodík mění v hélium a přitom se uvolňuje sluneční energie; b/ rozsáhlá vrstva obklopující jádro do vzdálenosti přes šest set tisíc kilometrů od jádra. Touto vrstvou se šíří energie z jádra jako záření /fotony/, a proto se nazývá zářivá vrstva ; c/nad zářivou vrstvou až k povrchu přenáší prouděním čili konvencí. Horká oblaka stoupající konventní vrstvou se dostanou až do fotosféry a můžeme je dobře pozorovat /tzv. granule/.
Atmosféra Slunce je také složená z vrstev: a/ bílá fotosféra nejchladnější, nejhustší a nejspodnější vrstva atmosféry. Pod fotosférou už je nitro ; b/ řídká, načervenalá chromosféra, prostírající se až do výšky asi 10 000 km nad fotosférou ;c/ velmi rozsáhlá, nesmírně řídká a žhavá koróna, která se prostírá
5.
miliony kilometrů nad povrchem Slunce. Chromosféra a zvláště koróna jsou tak řiďounké, že je můžeme pouhým okem pozorovat jen po krátkou dobu úplného slunečního zatmění.
Atmosféra je velmi rozsáhlá a zabírá daleko větší prostor než nitro Slunce. A přesto nitro Slunce obsahuje desetmiliardkrát více hmoty než atmosféra. To tedy znamená , že pozorovat můžeme jen velice nepatrnou část sluneční hmoty. Téměř všechna hmota Slunce je obsažena v nitru, z něhož nemůže uniknout ani jediný foton, proto do nitra Slunce nevidíme.
I když do slunečního nitra nevidíme, dovedeme vypočítat, jak to v nitru vypadá. Pomocí moderních počítačů dovedeme určit hustotu, tlak, teplotu a chemické složení v každém době nitra. Vlastnosti sluneční plazmy jsou mnohem jednodušší než vlastnosti pevných a tekutých hornin, z nichž je složeno zemské nitro. Proto známe nitro Slunce lépe než nitro naší vlastní Země.
Koróna
Nejvyšší část sluneční atmosféry se nazývá koróna. Pouhým okem ji lze vidět pouze při úplném slunečním zatmění, kdy Měsíc zakryje fotosféru i chromosféru. Tehdy se na tmavé obloze objeví kolem Měsíc rozsáhlý bělavý prstenec.
Mimo zatmění se pozoruje koróna pomocí radiových dalekohledů umístěných na povrchu Země, nebo pomocí rentgenových dalekohledů umístěných na kosmických lodích a na družicích. Ve světle lze pozorovat korónu mimo zatmění jen na okraji slunečního disku, a to pomocí velmi jemných přístrojů, nazývaných korónografy a korónometry.
Koróna je nejrozsáhlejší část sluneční atmosféry. Je však velice řídká : ve vzduchu, který je v krabičce od zápalek, je stejný počet částic jako je v jednom km čtverečním koróny. Koróna je velice řídká plazma, zahřívaná ze spodu hlukem, přicházejícím z fotosféry. Její teplota je 1-2 miliony K. Nad skvrnami je teplota koróny ještě vyšší. Výjimečně a na kratičkou dobu může teplota v koróně nad skvrnami dosáhnout až 50 000 000K. To jsou teploty mnohem vyšší než v samotném jádru Slunce. Avšak termonukleární reakce přesto v koróně neprobíhají, neboť její
6.
hustota je nesmírně malá. Proto jsou i srážky protonů – které vedou k termonukleárním reakcím – velmi vzácné.
Slunce – dokonalý termonukleární reaktor
Člověk uvolňuje z látky její klidovou energii různými způsoby. Můžeme říci, že vymačkává energii z látky. Nejúčinnějším způsobem jsou jaderné reakce. Ty jsou dvojího druhu: štěpné reakce a fúze. V atomových elektrárnách se štěpí těžké prvky /uran /. V poslední době usilují vědci a technici napodobit Slunce a uskutečnit termonukleární reaktor, který by spojoval lehká jádra /těžkého vodíku/ a uvolňoval tak energii – jako to dělá Slunce. Slunce je pro ně dokonalým, zatím nedosažitelným vzorem. Proč ?
a/ Přeměna vodíku v hélium je nejúčinnější způsob uvolňování energie z látky. Žádná jiná jaderná nebo chemická přeměna neuvolní z látky tolik energie jako přeměna vodíku v hélium v jádru Slunce.
b/Slunce je naprosto bezpečný reaktor, neboť nemůže nikdy vybuchnout. Má totiž dokonalé vlastní řízení. Přehřátí v jádru vede k okamžitému zvýšení teploty a tím ke zvýšenému uvolňování energii, což by mělo znamenat další zvýšení teploty až ke katastrofickému výbuchu. K tomu však nemůže dojít, neboť zvýšení teploty znamená také zvýšení tlaku, zvýšení tlaku vede k okamžitému rozepnutí teplejšího místa a rozepnutí vede k poklesu teploty. Slunečnému reaktoru tedy nehrozí žádná exploze.
c/Slunce je téměř věčný zdroj energie, neboť bude energii uvolňovat ještě za deset miliard roků.
d/Dodá na naší Zemi obrovské množství energie, mnohem větší, než může kdy lidstvo potřebovat. Nemá smysl hovořit o „energické krizi“, když nám Slunce nabízí dvacettisíckrát více energie než všichni lidé na zemi dohromady potřebují.
e/Energie, kterou nám Slunce dodává, je ve formě záření. Je to energie naprosto čistá. Neznečišťuje prostředí ani chemicky, ani radioaktivitou.
f/Slunce nám dává energii zcela zadarmo. Za sluneční záření se neplatí. Není třeba vynakládat obrovské prostředky na tento dokonalý termonukleární reaktor, který příroda vytvořila už před pěti miliardami roků.
g/ Slunce je tak daleko že ho nemůže nikdo zneužít k ničení života na Zemi.
h/Dokonalý sluneční reaktor slouží výhradně pro dobro všeho života. Člověk však použil jadernou energii k ničení života /Hirošima/.
7.
Proč tedy nevěnujeme více pozornosti dokonalému slunečnímu termonukleárnímu reaktoru?
Erupce
Občas dochází v chromosféře a koróně nedaleko skvrn k náhlému zjasnění. Je to tzv. erupce. Mnoho observatoří v různých zemích světa se věnuje pozorování, fotografování a filmování erupcí. K pozorování slouží dalekohledy radiové /tzn.radiografy/, a dalekohledy rentgenové, které se umisťují na umělých družicích a kosmických lodích.
Už jsme se zmínili o tom, že se erupce vyskytují v blízkosti skvrn –tj. v místech s velkým magnetickým polem. Při erupci se změní část energie v magnetickém poli na teplo, a proto erupce intenzivně září. Takovým erupcím říkáme bílé erupce.
Erupce zabírají v chromosféře větší rozlohu, než je povrch naší Země. Na okraji se erupce jeví jako oslnivě jasný kopeček. Často je erupce vyvržen sloup plazmy, nazývaný výtrysk. Vyletí do koróny rychlostí až 100 km/s, zpomaluje se, zastaví a pak se vrací po stejné dráze zpět do erupce. Někdy je z erupce velice vyvržena plazma i s magnetickým polem /sprej/. Rychlosti těchto protuberancí jsou tak vysoké, že uniknout sluneční přitažlivosti a vzdálí se do meziplanetárního
prostoru.
Erupce vysílají zesílené záření rádiové, rentgenové a někdy i gama. Jsou také zdrojem mohutného korpuskulárního záření a často vyvrhují oblaky plazmy o hmotnosti několika miliard tun. Některé erupce vysílají velice rychlé protony; říkáme jim erupce protonové. Tento druh erupcí silně ovlivňuje Zemi.
Záření erupcí – ať fotonové, nebo korpuskulární – ovlivňuje mnoha různými způsoby naši Zemi.
Duha- sluneční záření
V nízkých oblacích se drobounké kapičky shlukují ve velké kapky, které jsou těžké a padají k Zemi jako déšť. Zhruba milión
8.
drobounkých kapiček v oblaku se shlukne v jednu dešťovou kapku. Sluneční záření dopadající na dešťovou kapku se v ní láme, rozkládá a odráží; hru světla na dešťových kapkách vidíme jako duhu.
Sluneční paprsek vniká do kapky deště, láme se a rozkládá na duhové barvy, odráží uvnitř kapky a vychází ven jako svazek barevných paprsků. Mezi bílým slunečním paprskem dopadajícím na kapku a vycházejícím barevným svazkem je úhel asi 42°. To, co se děje v jedné kapce, se děje ve velkém počtu kapek – čili v dešti. Tak vzniká barevný oblouk, který vidíme na opačné straně, než svítí Slunce. Čím je Slunce blíže k obzoru, tím výše je oblouk duhy v protilehlém směru.
Jednou jsem pozorovala z okénka letadla zajímavý úkaz. Z levé strany svítilo Slunce a z okénka na pravé straně byl vidět nahoře velký oblak, z něhož padal až k zemi déšť. Vpravo šikmo pod námi byl veliký barevný kruhový pás, v jehož středu se pohyboval stín letadla. Vnější okraj pásu byl červený, vnitřní modrý a mezi nimi byly ostatní duhové barvy. Byla to kruhová duha.
Na zemi můžeme vidět jen oblouk duhy; tím větší, čím níže je Slunce u obzoru a čím výše je naše místo. Kdybychom byli na vysoké věži a déšť blízko /na druhé straně než Slunce/, viděli bychom duhu kruhovou.
Duha o které jsme se zmínili, je tzv. hlavní duha. Nad hlavní duhou se často klene vedlejší duha. Je vždy slabší a její barvy jsou v opačném pořadí než u hlavní duhy. Vedlejší duha vzniká dvojitým obrazem v kapkách deště.
Duha není nic hmatatelného, duhy se nikdy nemůžeme dotknout. Je to pouze odraz a lom slunečního světla na velikém množství dešťových kapek. Je-li za duhou les, hora, skála, dům /to znamená padá-li déšť mezi lesem, horou . . . a námi/, zdá se nám duha blízko. Déšť, na němž vzniká duha, může být od nás vzdálen pouze několik metrů. Ostatně, kdo z nás postřikoval ráno nebo k večeru zahradu, mohl si udělat „svou vlastní duhu“. Někdy může být déšť na němž vzniká duha, vzdálen až dva kilometry.
Komentáře (8)
Přidat komentář
přihlášení
o webu
sponzor webu
Sponzorem portálu jsou referatyzababku.cz,referáty pro vás na zákázku!
