Ήλιος

 ΑΠΟ ΤΟ ΕΞΑΙΡΕΤΙΚΟ ΙΣΤΟΛΟΓΙΟ 
greekastronomy

• Φασματικός Τύπος:G2 V
• Μέση απόσταση από τη Γη: 
  149,6 εκατομμύρια km
• Μάζα:
  330.000 φορές της γήινης
• Διάμετρος:
  1,4 εκατομμύρια km
  (100 φορές τη διάμετρο της Γης)
• Περίοδο περιστροφής:
  25 γήινες ημέρες (στον ισημερινό)
• Σύνθεση:
  Υδρογόνο: 92,1%
  Hλιο: 7,8%
  Aλλα: 0,1%
• Επιφανειακή βαρύτητα:
  28 φορές της γήινης
  (Αν στη Γη ζυγίζετε 70 kg, στην επιφάνεια του Hλιου θα ζυγίζατε 2.000 kg)

Γενικά:
Ο Ήλιος μας είναι ένα άστρο, όμοιο με τα άστρα που λαμπιρίζουν στον νυχτερινό ουρανό. Αλλά επειδή ο Ήλιος είναι πολύ κοντά στη Γη από οποιοδήποτε άλλο άστρο, φαίνεται πολύ μεγάλος και φωτεινός. Χωρίς το φως και την θερμότητά του δεν θα μπορούσε να υπάρξει ζωή στον πλανήτη μας. Πολλοί αρχαίοι πολιτισμοί λάτρεψαν και δόξαζαν τον Ήλιο, και δεν δίσταζαν να τον θεοποιήσουν. Ανάμεσα τους οι αρχαίοι Έλληνες και Αιγύπτιοι, οι Αζτέκοι, οι ιθαγενής της Αμερικής και οι Κινέζοι, οι οποίοι μάλιστα πίστευαν στην παρουσία ακόμα και δέκα Ήλιων.

Ο Ήλιος είναι μια τεράστια μπάλα αερίων και αποτελείται κυρίως από υδρογόνο και ήλιο, τα δύο απλούστερα και ελαφρύτερα χημικά συστατικά του σύμπαντος. Τα αέρια αυτά είναι τόσο θερμά που κάνουν τον Ήλιο να λάμπει. Ο Ήλιος δεν "καιει" με τον ίδιο τρόπο όπως η φωτιά. Αντίθετα, η θερμότητα και η πίεση στο εσωτερικό του προκαλεί την τήξη των ατόμων υδρογόνου και ηλίου, ή την συνένωσή τους, παράγοντας πυρηνική ενέργεια. Είναι κάπου 333.400 φορές πιο συμπαγές από τη Γη και αποτελεί το 99, 8% της συνολικής μάζας ολόκληρου του ηλιακού συστήματος. Συγκρατείται σαν μια ομοιόμορφη μάζα εξαιτίας της βαρυτικής έλξης παράγοντας τεράστιες πιέσεις και θερμοκρασίες στον πυρήνα του (περισσότερο από ένα δις φορές από την ατμόσφαιρα της Γης, με πυκνότητα που φτάνει τις 160 φορές από αυτή του νερού).

Ο Ήλιος και οι πλανήτες σχηματίστηκαν πριν από 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια από ένα νέφος διαστρικής σκόνης. Αυτό το νέφος σταδιακά συμπυκνώθηκε για να σχηματίσει μια "πρωταρχική μάζα αερίων" (protostar) -μια μπάλα αερίων που ολοένα και θερμαίνεται καθώς συμπιέζεται από την ίδια της την βαρύτητα. Τελικά, η θερμοκρασία στην καρδιά του νεαρού Ήλιου έφτασε τους 10 εκατομμύρια βαθμούς Κελσίου -αρκετά θερμό για την έναρξη των πυρηνικών αντιδράσεων- σηματοδοτώντας την γέννηση του Ήλιου. Υπάρχει αρκετό υδρογόνο στον πυρήνα του για τα επόμενα 5 δισεκατομμύρια χρόνια.

Στον πυρήνα του Ήλιου η θερμοκρασία που δεσπόζει αυτή τη στιγμή φτάνει τους 16 εκατομμύρια βαθμούς, ενώ η εκπεμπόμενη ενέργεια εμποδίζει την κατάρρευση του άστρου και τον διατηρεί σε αέρινη μορφή. Η συνολική ακτινοβολούμενη ενέργεια φτάνει τα 383 πεντάκις κιλοβάτ, η οποίο αντιστοιχεί σε 100 δις τόνους εκρήξεων TNT το δευτερόλεπτο!

Το επόμενο κοντινότερο άστρο ως προς τη Γη είναι το Άλφα του Κενταύρου (Proxima Centauri) σε απόσταση 286.000 φορές την απόσταση Γης-Ήλιου. Υπάρχουν πιθανότατα δισεκατομμύρια άστρα στον Γαλαξία μας (και άλλοι τόσοι γαλαξίες στο Σύμπαν), όμως ο Ήλιος είναι για μας το σημαντικότερο, διότι μας διατηρεί στη ζωή. Αν και μόνο το μισό δισεκατομμυριοστό της συνολικής ενέργειας που εκπέμπει ο Ήλιος απορροφάται από την επιφάνεια της Γης, εν τούτοις αυτό είναι αρκετό για να κινητοποιήσει μια αλυσίδα βιολογικών και γεωλογικών φαινομένων που στη συνέχεια δημιουργούν και συντηρούν το φαινόμενο της ζωής.

Η ηλιακή ενέργεια εξατμίζει το νερό σχηματίζοντας τα σύννεφα και τη βροχή και κινητοποιεί το φαινόμενο της φωτοσύνθεσης, συνθέτοντας τη χλωροφύλλη των πράσινων φύλλων. Η δημιουργία της χλωροφύλλης με τη σειρά της παράγει τους υδρογονάνθρακες που αποτελούν τη βάση της ζωής πάνω στη Γη. Η ηλιακή ενέργεια προκαλεί -μαζί με την κλίση του άξονα περιστροφής της Γης- τις τέσσερις εποχές, επηρεάζει το κλίμα και τα θαλάσσια ρεύματα, όπως το Ρεύμα του Κόλπου, που μεταφέρουν ζεστό νερό από τις θάλασσες του ισημερινού στις ψυχρότερες βόρειες περιοχές και από εκεί κρύο νερό στις ζεστές ισημερινές περιοχές, κάνοντας ηπιότερα τα κλίματα περιοχών που αλλιώς θα ήταν ίσως ακατοίκητες.

Ο Hλιος αποτελείται από σειρές στρωμάτων που αξίζει να αναλύσουμε. Από μέσα προς τα έξω τα στρώματα είναι:

• Πυρήνας - Το εργοστάσιο παραγωγής ισχύος
  Ως πυρήνα του Ήλιου μας θεωρούμε την κεντρική περιοχή του, που περιέχει το 10% περίπου της μάζας του και στην οποία η θερμοκρασία είναι πάρα πολύ υψηλή (15 εκατομμύρια βαθμούς). Το υδρογόνο στο εσωτερικό του πυρήνα είναι τόσο πολύ συμπυκνωμένο και η θερμοκρασία είναι τόσο υψηλή, ώστε τα ανεξάρτητα άτομα εμβολίζονται μεταξύ τους σχηματίζοντας βαρύτερα άτομα ηλίου και απελευθερώνοντας ενέργεια. Η ενέργεια σ’ αυτές τις περιοχές ακτινοβολείτε υπό μορφή φωτονίων υψηλής ενέργειας, ακτίνων γ και ακτίνων Χ. Όπως γνωρίζουμε σήμερα, η ενέργεια αυτή χρειάζεται 8.000 έως 80.000 χρόνια μέχρι να ξεφύγει από τη ζώνη ακτινοβολίας, και τα παραγόμενα φωτόνια συνολικά 10 εκατομμύρια χρόνια για να βρουν τον δρόμο τους προς την φωτόσφαιρα και από εκεί προς το Διάστημα. 

• Ζώνη Ακτινοβολίας - Το πρώτο βήμα προς τα έξω
  Η ζώνη ακτινοβολίας είναι η αμέσως επόμενη περιοχή του πυρήνα όπου η ενέργεια αυτού του στρώματος διαδίδεται με έναν χαρακτηριστικό τρόπο που τον ονομάζουμε “διάδοση της ενέργειας με ακτινοβολία” (radiative energy transport). Αυτό σημαίνει ότι η ακτινοβολία που παράγεται στις περιοχές του πυρήνα, καθώς προσπαθεί να βγει προς τις εξωτερικές στιβάδες του Ήλιου, αρχίζει να απορροφάται από τα πυκνά στρώματα της ζώνης ακτινοβολίας και στη συνέχεια επανεκπέμπεται. Το φαινόμενο αυτό συμβαίνει ξανά και ξανά σχεδόν σε κάθε εκατοστό βάθους, μέχρι τη στιγμή που η ενέργεια του πυρήνα θα φθάσει στην επόμενη περιοχή, τη ζώνη μεταφοράς.

• Ζώνη Μεταφοράς - Το καζάνι που βράζει
  Ως ζώνη μεταφοράς θεωρούμε την πέραν της ζώνης ακτινοβολίας περιοχή, που φθάνει μέχρι την επιφάνεια του ορατού Ήλιου. Η θερμοκρασία της περιοχής αυτής κυμαίνεται μεταξύ 500.000 και 6.600 βαθμών αναλόγως του βάθους, ενώ η ενέργεια διαδίδεται διαμέσου αυτής της περιοχής με μεταφορά. Αυτό σημαίνει ότι θερμές και ρευστές μάζες από τα κατώτερα στρώματα αυτής της περιοχής κινούνται προς την επιφάνεια του Ηλιου και από εκεί, αφού ψυχθούν, αποβάλλοντας την ενέργειά τους, ξανακυλούν προς το εσωτερικό, αναθερμαίνονται και ξαναρχίζουν την ανοδική πορεία τους προς τη φωτόσφαιρα επαναλαμβάνοντας αδιάκοπα το ίδιο φαινόμενο. Με τον τρόπο αυτόν, ενέργεια από το θερμότατο εσωτερικό του Ήλιου μεταφέρεται προς τις εξωτερικές και ψυχρότερες ηλιακές περιοχές. Η ύπαρξη της περιοχής της ζώνης μεταφοράς διαπιστώνεται μέσω της μελέτης των φωτοσφαιρικών κόκκων που δεν είναι τίποτα άλλο από τις κορυφές αυτών των ρευμάτων μεταφοράς μάζας, ενώ πολλοί ερευνητές υποστηρίζουν ότι το μαγνητικό πεδίο του Ήλιου οφείλεται σε κινήσεις φορτισμένων σωματιδίων στη ζώνη μεταφοράς (δινορεύματα).

• Φωτόσφαιρα - Η ορατή επιφάνεια
  Σχεδόν ολόκληρη η φωτεινή ακτινοβολία που βλέπουμε προέρχεται από το ορατό στρώμα πάχους 500 χιλιομέτρων που ονομάζεται φωτόσφαιρα. Αν και είναι πολύ θερμή (γύρω στα 5.500 C), η φωτόσφαιρα είναι πολύ πιο ψυχρή απ' ότι τα εσωτερικά στρώματα. Ψυχρά, μαύρα στίγματα που ονομάζονται κηλίδες εμφανίζονται συχνά στην φωτόσφαιρα. Οι περισσότερες από αυτές τις γιγάντιες μαύρες μαγνητικές κηλίδες είναι μεγαλύτερες από την Γη. Ο αριθμός των ηλιακών καταιγίδων αυξάνεται και μειώνεται κάθε 11 χρόνια, παρόλο που οι αστρονόμοι δεν γνωρίζουν το γιατί συμβαίνει αυτό.

• Χρωμόσφαιρα - Η εσωτερική ατμόσφαιρα
  Πελώριες εκλάμψεις και βρόχοι θερμότατων αερίων εκτοξεύονται συχνά από την χρωμόσφαιρα και εκτείνονται δεκάδες χιλιάδες χιλιόμετρα πάνω από την επιφάνεια του Ήλιου. Αυτές οι εκλάμψεις εκτινάσσουν ηλεκτρικά φορτισμένα σωματίδια μέσα στο ηλιακό σύστημα. Όταν φτάσουν στη Γη, τα σωματίδια είναι ικανά να διακόψουν ραδιοφωνικά και τηλεοπτικά σήματα και να προκαλέσουν έντονα πολύχρωμα ατμοσφαιρικά φαινόμενα στους πόλους της Γης με την ονομασία "βόρειο και νότιο Σέλας" ή αλλιώς βόρεια και νότια φώτα.

• Μεταβατική Ζώνη - Η ενδιάμεση ατμόσφαιρα
  Ακριβώς μεταξύ ηλιακού στέμματος και χρωμόσφαιρας παρεμβάλλεται μια περιοχή πάχους 500 χιλιομέτρων, με χαρακτηριστικό γνώρισμα την υπερβολικά υψηλή θερμοκρασία σε σχέση με το ύψος, η οποία φθάνει σε μερικές δεκάδες χιλιάδες βαθμούς Κελσίου. Πρόκειται για ένα αρκετά παράξενο φαινόμενο, μιας και όπως γνωρίσουμε από την κλασική Φυσική, η ενέργεια διαδίδεται από τις θερμότερες περιοχές στις ψυχρότερες και όχι αντιστρόφως. Πολλές φορές στη βιβλιογραφία η μεταβατική ζώνη δεν θεωρείται ως ανεξάρτητη ζώνη αλλά στρώμα της χρωμόσφαιρας.

• Στέμμα - Η εξωτερική ατμόσφαιρα
  Το ηλιακό στέμμα είναι μια άλως λευκού γενικά χρώματος, που αποτελεί το τελευταίο στρώμα της ηλιακής ατμόσφαιρας. Αν και είναι εξαιρετικά θερμή, τα αέρια μέσα στο στέμμα είναι πολύ αραιά διασκορπισμένα, έτσι η μόνη στιγμή που μπορούμε να το δούμε με τα μάτια μας είναι στη διάρκεια μιας ολικής έκλειψης, όταν δηλαδή η Σελήνη καλύπτει τελείως τον ηλιακό δίσκο. Εξωτερικά όρια του στέμματος ουσιαστικά δεν υπάρχουν, αφού η περιοχή αυτή, με τη μορφή μιας συνεχούς ροής σωματιδίων, που ονομάζονται ηλιακός άνεμος, επεκτείνεται μέχρι τα τελευταία όρια του πλανητικού μας συστήματος. Τελευταίες μελέτες θεωρούν ότι το στέμμα εκτείνεται μέχρι την ηλιόπαυση, όπου η ένταση του μαγνητικού πεδίου του ηλιακού ανέμου εξισώνεται με την ένταση του μαγνητικού πεδίου του μεσοαστρικού χώρου. Συνήθως όμως, ως ηλιακό στέμμα ορίζουμε τον φλοιό που περιβάλλει τη χρωμόσφαιρα και εκτείνεται μέχρι 10 ηλιακές ακτίνες περίπου. Τα ισχυρότατα μαγνητικά πεδία πρέπει να είναι υπεύθυνα για την τεράστια άνοδο της θερμοκρασίας που αναπτύσσεται στην εξωτερική ατμόσφαιρας του Ήλιου και που φτάνει τους εκατομμύρια βαθμούς.

Σημαντικές Ημερομηνίες:
585 π.Χ.	Για πρώτη φορά προβλέφθηκε με επιτυχία ηλιακή έκλειψη.
1610	Ο Γαλιλαίος παρατηρεί με το τηλεσκόπιό του τις ηλιακές κηλίδες.
1650-1715	Ανακαλύφθηκε το ελάχιστο όριο των ηλιακών κηλίδων Maunder.
1854	Ανακαλύφθηκε η σχέση μεταξύ ηλιακής και γεωμαγνητικής δραστηριότητας.
1868	Παρατηρήθηκαν για πρώτη φορά οι γραμμές ηλίου στο ηλεκτρομαγνητικό φάσμα του Ήλιου.
1908	Πάρθηκαν οι πρώτες μετρήσεις του μαγνητικού πεδίου των ηλιακών κηλίδων.
1942	Παρατηρήθηκε η πρώτη ραδιοακτινοβολία από τον Ήλιο.
1946	1. Πρώτες παρατηρήσεις της υπεριώδης ακτινοβολίας του Ήλιου με την βοήθεια ηχοβολιστικών πυραύλων. 2. Ανακαλύφθηκε η θερμοκρασία των 1.000.000 βαθμών Kelvin στην κορόνα με τις φασματικές γραμμές της κορόνας.
1949	Πρώτες παρατηρήσεις των ακτίνων Χ του Ήλιου με την βοήθεια ηχοβολιστικών πυραύλων.
1954	Βρέθηκαν οι μεταβολές των γαλαξιακών κοσμικών ακτίνων σε σχέση με τον 11ετή κύκλο των κηλίδων.
1956	Παρατηρήθηκε η μεγαλύτερη ηλιακή έκλαμψη.
1959	Πρώτη άμεση καταγραφή και παρατήρηση του ηλιακού ανέμου με το διαστημόπλοιο Mariner 2.
1963	Πρώτες παρατηρήσεις των ακτίνων γ του Ήλιου με το διαστημόπλοιο Orbiting Solar Observatory I (OSO1).
1967	Πρώτες μετρήσεις των ηλιακών νετρίνων.
1973-4	Ο διαστημικός σταθμός Skylab παρατηρεί τον Ήλιο, ανακάλυψε της οπές στην κορόνα του.
1982	Πρώτες παρατηρήσεις νετρονίων στη διάρκεια μιας ηλιακής έκλαμψης από το διαστημόπλοιο Solar Maximum Mission (SMM).
1994-5	Το διαστημόπλοιο Ulysses επισκέπτεται τις πολικές περιοχές του Ήλιου.
1995	Εκτοξεύεται το διαστημόπλοιο Solar and Heliospheric Observatory (SOHO) για εντατική μελέτη του Ήλιου.

Photo Album:

Αν πάτε στον Ήλιο:Ο Ήλιος είναι πολύ θερμός για να μπορέσει να προσεδαφιστεί οτιδήποτε πάνω του ή ακόμα και να τον πλησιάσει. Αν μπορούσατε να σταθείτε ή να αιωρηθείτε πάνω στα λαμπρά αέρια του μάλλον δεν θα μπορούσατε ούτε καν να κουνηθείτε. Η ισχυρότατη βαρυτική έλξη πάνω στο σώμα σας θα σας έκανε να ζυγίσετε γύρω στα 2.000 kg και το ένα σας χέρι θα ζύγιζε όσο όλο σας το σώμα εδώ στην Γη. Από την επιφάνεια θα βλέπατε τεράστιες εκλάμψεις θερμών αερίων να εκτοξεύονται χιλιάδες χιλιόμετρα προς το διάστημα και ολόκληρη η ηλιακή επιφάνεια θα έμοιαζε περισσότερο με ένα καζάνι που βράζει γεμάτο από καυτή σούπα.

Ερωτήματα:

• Υπάρχει υπαιτιακή σύνδεση μεταξύ του “Ελάχιστου του Μάουντερ” (Maunder Minimun) στον Ήλιο και της “Μικρής Εποχής των Παγετώνων” εδώ στη Γη ή ήταν μόνο σύμπτωση; Με ποιον τρόπο επηρεάζει η μεταβλητότητα του Ήλιου το κλίμα της Γης;
• Πολλαπλά μελετημένα πειράματα απέτυχαν να εντοπίσουν την αναμενόμενη ροή νετρίνων από τον Ήλιο. Πιθανότατα να αποδειχθεί ότι πρόκειται για λανθασμένους υπολογισμούς των επιστημόνων. Το μέλλον θα δείξει.
• Παρόλο που όλοι οι πλανήτες εκτός του Πλούτωνα περιφέρονται γύρω από τον Ήλιο και σχεδόν πάνω στο ίδιο επίπεδο του ισημερινού του, γνωρίζουμε ελάχιστα για το διαπλανητικό περιβάλλον έξω από αυτό το επίπεδο. Ήδη η διαστημοσυσκευή Ulysses προσφέρει σημαντικές πληροφορίες για τις πολικές περιοχές του Ήλιου και θα συνεχίσει για ακόμα αρκετά χρόνια.
• Η κορόνα είναι πολύ πιο θερμότερη απ’ ότι η φωτόσφαιρα. Γιατί;