قرار گرفتن در معرض نور خورشید و اشعه ماوراء بنفش بر روی پوست. چگونه خورشید کار می کند و گرم می شود

خورشید انرژی خود را در تمام طول موج ها منتشر می کند، اما به روش های مختلف. تقریباً 44٪ از انرژی تابش در قسمت مرئی طیف است و حداکثر مربوط به رنگ زرد-سبز است. حدود 48 درصد از انرژی از دست رفته توسط خورشید توسط پرتوهای مادون قرمز نزدیک و دور منتقل می شود. پرتوهای گاما، اشعه ایکس، اشعه ماوراء بنفش و رادیو تنها حدود 8 درصد را تشکیل می دهند.

بخش قابل مشاهده تابش خورشیدی، هنگامی که با استفاده از ابزارهای آنالیز طیف مورد مطالعه قرار می گیرد، مشخص می شود که ناهمگن است - خطوط جذبی که برای اولین بار توسط J. Fraunhofer در سال 1814 توصیف شد در طیف مشاهده می شود. این خطوط زمانی به وجود می آیند که فوتون هایی با طول موج های خاص توسط اتم های عناصر شیمیایی مختلف در لایه های فوقانی و نسبتا سرد جو خورشید جذب می شوند. تجزیه و تحلیل طیفی به ما امکان می دهد اطلاعاتی در مورد ترکیب خورشید به دست آوریم، زیرا مجموعه خاصی از خطوط طیفی یک عنصر شیمیایی را با دقت بسیار مشخص می کند. برای مثال، با استفاده از مشاهدات طیف خورشید، کشف هلیوم پیش‌بینی شد که بعداً در زمین جدا شد.

در طول مشاهدات، دانشمندان دریافتند که خورشید منبع قدرتمندی برای انتشار رادیویی است. امواج رادیویی به فضای بین سیاره ای نفوذ می کنند و توسط کروموسفر (امواج سانتی متری) و تاج (امواج دسی متری و متری) ساطع می شوند. انتشار رادیویی از خورشید دارای دو جزء است - ثابت و متغیر (انفجار، "طوفان های صوتی"). در طول شراره های خورشیدی قوی، انتشار رادیویی از خورشید در مقایسه با انتشار رادیویی از خورشید آرام هزاران و حتی میلیون ها برابر افزایش می یابد. این انتشار رادیویی ماهیت غیر حرارتی دارد.

اشعه ایکس عمدتاً از لایه های بالایی کروموسفر و تاج می آید. تابش به ویژه در طول سال های حداکثر فعالیت خورشیدی قوی است.

خورشید نه تنها نور، گرما و سایر انواع تشعشعات الکترومغناطیسی را ساطع می کند. همچنین منبع جریان ثابت ذرات - ذرات است. نوترینوها، الکترون‌ها، پروتون‌ها، ذرات آلفا و هسته‌های اتمی سنگین‌تر همگی تابش هسته‌ای خورشید را تشکیل می‌دهند. بخش قابل توجهی از این تابش جریان کم و بیش مداوم پلاسما - باد خورشیدی است که ادامه لایه های بیرونی جو خورشید - تاج خورشیدی است. در پس زمینه این باد پلاسمایی دائماً در حال وزش، نواحی منفرد روی خورشید منابع جریان‌های هدایت‌شده‌تر، تقویت‌شده‌تر و به اصطلاح جسمی هستند. به احتمال زیاد، آنها با مناطق خاصی از تاج خورشیدی - سوراخ های تاج و همچنین، احتمالاً با مناطق فعال طولانی مدت در خورشید مرتبط هستند. در نهایت، قوی ترین شارهای کوتاه مدت ذرات، عمدتاً الکترون ها و پروتون ها، با شعله های خورشیدی مرتبط هستند. در نتیجه ی قوی ترین شعله ها، ذرات می توانند سرعت هایی به دست آورند که کسری قابل توجه از سرعت نور است. ذرات با چنین انرژی بالایی را پرتوهای کیهانی خورشیدی می نامند.

تشعشعات هسته ای خورشیدی تأثیر شدیدی بر روی زمین و در درجه اول بر لایه های بالایی جو و میدان مغناطیسی آن دارد و باعث بسیاری از پدیده های ژئوفیزیکی می شود. مگنتوسفر و جو زمین از ما در برابر اثرات مضر تشعشعات خورشیدی محافظت می کنند.

UV بخشی از تابش خورشید است که به پوست رنگ قهوه ای دلپذیری می دهد و به بدن کمک می کند ویتامین D را که برای استخوان ها ضروری است تولید کند. این ویتامین در تنظیم تقسیم سلولی نیز نقش دارد و حتی تا حدودی از بروز سرطان روده بزرگ و معده جلوگیری می کند. تحت تأثیر نور خورشید، به اصطلاح "هورمون های لذت"، اندورفین، تولید می شود.

بدن انسان می داند چگونه از خود در برابر ترکیبات مضر تولید شده تحت تأثیر نور خورشید محافظت کند. آسیب DNA به لطف سیستم ویژه ای که یکپارچگی آن را کنترل می کند، به سرعت ترمیم می شود. و اگر تغییری در سلول اتفاق بیفتد، توسط سیستم ایمنی به عنوان خارجی شناخته می شود و از بین می رود. متأسفانه گاهی اوقات بدن نمی تواند با این آسیب مقابله کند، به خصوص که UV فعالیت سیستم ایمنی را سرکوب می کند. به همین دلیل است که مردم هنگام ورود از کشورهای گرم اغلب سرما می خورند.

در عین حال، سرکوب سیستم ایمنی مکانیسم اصلی برای درمان بیماری هایی مانند درماتیت آتوپیک و برخی دیگر از بیماری های پوستی با استفاده از اشعه ماوراء بنفش است.

UV بسته به طول موج به سه طیف تقسیم می شود. هر طیفی ویژگی های تاثیرگذاری خاص خود را بر بدن انسان دارد.

طیف C دارای طول موج 100 تا 280 نانومتر است. این محدوده فعال ترین است؛ اشعه ها به راحتی به پوست نفوذ می کنند و اثر مخربی روی سلول های بدن ایجاد می کنند. خوشبختانه، چنین پرتوهایی عملاً به سطح زمین نمی رسند، اما توسط لایه اوزون جو جذب می شوند.
طیف B (UVB) دارای طول موج 280-320 نانومتر است و حدود 20 درصد از کل تابش UV را تشکیل می دهد که به سطح زمین برخورد می کند. این اشعه ها در هنگام قرار گرفتن در معرض آفتاب باعث قرمزی پوست می شوند. آنها به سرعت باعث تشکیل ترکیبات فعال در پوست انسان می شوند که بر DNA تأثیر می گذارد و باعث اختلال در ساختار آن می شود.
طیف A که طول موج آن 320 تا 400 نانومتر است، تقریباً 80 درصد از تابش UV را تشکیل می دهد که به پوست انسان می رسد. این پرتوها به دلیل طول موج طولانی تری که دارند 1000 برابر انرژی کمتری نسبت به UVB دارند، بنابراین تقریباً هیچ آفتاب سوختگی ایجاد نمی کنند. آنها به میزان قابل توجهی کمتر در تولید مواد فعال بیولوژیکی که می توانند بر DNA تأثیر بگذارند، کمک می کنند. با این حال، این اشعه‌ها عمیق‌تر از UVB نفوذ می‌کنند و مواد مضری که تولید می‌کنند بسیار طولانی‌تر در پوست باقی می‌مانند.

برنزه شدن در درجه اول آسیب به پوست است.

اثرات مخرب خورشید به تدریج در بدن انباشته می شود و می تواند سال ها بعد به شکل سرطان پوست خود را احساس کند.

والدین، لطفا توجه داشته باشید: اگر کودکی دچار آفتاب سوختگی شود که باعث تاول می شود، به خصوص اگر بیش از یک بار این اتفاق بیفتد، خطر ابتلا به ملانوم در آینده چندین برابر افزایش می یابد!

افراد در برابر اشعه های مضر خورشید سطوح مختلفی از محافظت دارند. افرادی که پوست تیره دارند محافظت قوی تری دارند، در حالی که افرادی با موهای قرمز یا بلوند با چشمان آبی بیشتر در معرض تأثیرات مخرب اشعه خورشید هستند.

UV گاهی اوقات می تواند به ایجاد بثورات خارش دار کمک کند. با کهیر خورشیدی، بثورات خارش دار شبیه سوختگی گزنه بین 30 دقیقه تا دو ساعت پس از قرار گرفتن در معرض آن ایجاد می شود. بثورات نوری چند شکلی - پس از 1-2 روز. این بیماری همچنین به صورت جوش های خارش دار در محل تشعشع ظاهر می شود، اما نسبت به کهیر خورشیدی کندتر از بین می روند و ظاهر متفاوتی دارند. بیماری های دیگری نیز وجود دارد که اشعه ماوراء بنفش محرکی برای رشد آنهاست. به عنوان مثال، لوپوس اریتماتوز، روزاسه، پلاگر (کمبود ویتامین B3) و غیره.

بسیاری از داروهایی که به صورت خوراکی مصرف می شوند، در صورت قرار گرفتن در معرض نور خورشید می توانند باعث ایجاد بثورات پوستی شوند. برخی از گیاهان هستند که هنگام قرار گرفتن در معرض پوست در برابر آفتاب باعث قرمزی شدید و تاول می شوند. اول از همه ، اینها گیاهانی از خانواده چترها هستند که در میان آنها قویترین آنها هوگ وید است. علاوه بر این، کرفس، جعفری، لیموترش، ازگیل و غیره می توانند باعث ایجاد چنین درماتیت شوند.

چگونه از خود در برابر اثرات مضر نور خورشید محافظت کنید و در عین حال از فواید و لذت آن بهره مند شوید؟

پاسخ ساده است: باید از ضد آفتاب استفاده کنید. مصرف کرم با حداکثر محافظت (SPF 50+) اصلاً ضروری نیست. یک محصول با SPF 15 در حال حاضر 80٪ محافظت در برابر اشعه های خورشید را فراهم می کند. این بدان معنی است که بخشی از UVB به پوست می رسد و تأثیر مثبت خود را دارد. برای اینکه کرم های ضد آفتاب موثر باشند، توصیه می شود 20 دقیقه قبل از آفتاب گرفتن از آنها استفاده کنید و طبق توصیه ها، معمولاً هر 2 ساعت یکبار مجدداً استفاده کنید. اما مراقب باشید، استفاده از این داروها به این معنا نیست که می توانید به طور نامحدود زیر نور خورشید بمانید. این اشتباه بود که در یک زمان منجر به افزایش شدید در بروز ملانوم شد - به دلیل عدم وجود آفتاب سوختگی آشکار به لطف کرم محافظ، برخی برای مدت طولانی برنزه شدند.

دانشمندان کشف کرده اند که برای اینکه بدن مقدار ویتامین D مورد نیاز خود را تولید کند، کافی است 10 تا 15 دقیقه در روز "آفتاب" را به صورت و دست ها نشان دهیم.

متخصصان در کلینیک درماتوونرولوژی و آلرژی-ایمونولوژی EMC خوشحال خواهند شد که توصیه های دقیقی در مورد محافظت در برابر آفتاب برای شما و تمام خانواده شما ارائه دهند.

خورشید نقش مهمی برای ما در زمین بازی می کند. این سیاره و همه چیز روی آن را با عوامل مهمی مانند نور و گرما فراهم می کند. اما تابش خورشیدی چیست، طیف نور خورشید، چگونه همه اینها بر ما و آب و هوای جهانی به طور کلی تأثیر می گذارد؟

تابش خورشیدی چیست؟

وقتی به کلمه تشعشع فکر می کنید معمولا افکار بد به ذهنتان خطور می کند. اما تابش خورشیدی در واقع چیز بسیار خوبی است - این نور خورشید است! هر موجود زنده روی زمین به آن وابسته است. برای بقا ضروری است، سیاره را گرم می کند و برای گیاهان تغذیه می کند.

تابش خورشیدی تمام نور و انرژی است که از خورشید می آید و اشکال مختلفی از آن وجود دارد. طیف الکترومغناطیسی انواع مختلفی از امواج نوری ساطع شده از خورشید را متمایز می کند. آنها مانند امواجی هستند که در اقیانوس می بینید: آنها بالا و پایین و از جایی به مکان دیگر حرکت می کنند. طیف مطالعه خورشیدی می تواند شدت های متفاوتی داشته باشد. اشعه ماوراء بنفش، مرئی و مادون قرمز وجود دارد.

نور انرژی متحرک است

طیف تابش خورشیدی به طور مجازی شبیه یک صفحه کلید پیانو است. یک انتها دارای نت های کم و دیگری دارای نت های بلند است. همین امر در مورد طیف الکترومغناطیسی نیز صدق می کند. یک سر آن فرکانس های پایین و دیگری فرکانس های بالا دارد. امواج فرکانس پایین برای یک دوره زمانی مشخص طولانی هستند. اینها چیزهایی مانند امواج رادار، تلویزیون و رادیو هستند. تشعشعات فرکانس بالا امواجی پرانرژی با طول موج کوتاه هستند. این بدان معناست که خود طول موج برای یک دوره زمانی معین بسیار کوتاه است. اینها به عنوان مثال پرتوهای گاما، اشعه ایکس و اشعه ماوراء بنفش هستند.

می توانید به این شکل فکر کنید: امواج با فرکانس پایین مانند بالا رفتن از یک تپه با افزایش تدریجی هستند، در حالی که امواج با فرکانس بالا مانند بالا رفتن سریع از یک تپه شیب دار و تقریباً عمودی هستند. در این صورت ارتفاع هر تپه یکسان است. فرکانس یک موج الکترومغناطیسی تعیین می کند که چقدر انرژی حمل می کند. امواج الکترومغناطیسی که طول موج‌های بلندتری دارند و در نتیجه فرکانس‌های کمتری دارند، انرژی بسیار کمتری نسبت به امواج با طول‌های کوتاه‌تر و فرکانس‌های بالاتر حمل می‌کنند.

به همین دلیل است که اشعه ایکس می تواند خطرناک باشد. آنها انرژی زیادی را حمل می کنند که اگر وارد بدن شما شوند، می توانند به سلول ها آسیب برسانند و مشکلاتی مانند سرطان و تغییر در DNA ایجاد کنند. چیزهایی مانند امواج رادیویی و مادون قرمز که انرژی بسیار کمتری را حمل می کنند، واقعاً هیچ تأثیری بر ما ندارند. این خوب است زیرا مطمئناً نمی خواهید فقط با روشن کردن استریو خود را در معرض خطر قرار دهید.

نور مرئی که ما و سایر حیوانات می توانیم با چشمان خود ببینیم، تقریباً در وسط طیف قرار دارد. ما هیچ امواج دیگری را نمی بینیم، اما این بدان معنا نیست که آنها وجود ندارند. در واقع، حشرات نور فرابنفش را می بینند، اما نور مرئی ما را نه. گل ها برای آنها بسیار متفاوت از ما هستند و این به آنها کمک می کند تا بدانند از کدام گیاهان بازدید کنند و از کدام گیاهان دوری کنند.

منبع تمام انرژی

ما نور خورشید را بدیهی می دانیم، اما لازم نیست اینطور باشد زیرا اساساً تمام انرژی روی زمین به ستاره بزرگ و درخشان در مرکز منظومه شمسی ما بستگی دارد. و در حالی که در حال انجام آن هستیم، باید از جو خود نیز تشکر کنیم، زیرا مقداری از تشعشعات را قبل از رسیدن به ما جذب می کند. این یک تعادل مهم است: نور بیش از حد خورشید و زمین گرم می شود، خیلی کم و شروع به یخ زدن می کند.

با عبور از اتمسفر، طیف تابش خورشیدی در سطح زمین انرژی را به اشکال مختلف تولید می کند. ابتدا به روش های مختلف انتقال آن نگاه می کنیم:

رسانایی زمانی است که انرژی از تماس مستقیم منتقل می شود. وقتی دست خود را روی ماهیتابه داغ می سوزانید زیرا فراموش کرده اید که دستکش فر را بپوشید، این رسانایی است. ظروف پخت و پز حرارت را از طریق تماس مستقیم به دست شما منتقل می کند. علاوه بر این، هنگامی که پاهای شما در صبح کاشی های سرد حمام را لمس می کنند، گرما را از طریق تماس مستقیم به زمین منتقل می کنند - رسانایی در عمل.
اتلاف زمانی است که انرژی از طریق جریان در یک سیال منتقل می شود. همچنین می تواند گاز باشد، اما روند در هر صورت یکسان خواهد بود. هنگامی که یک مایع گرم می شود، مولکول ها برانگیخته، شل و چگالی کمتری دارند، بنابراین تمایل به حرکت به سمت بالا دارند. هنگامی که سرد می شوند، دوباره به پایین می افتند و یک مسیر جریان سلولی ایجاد می کنند.
- این زمانی است که انرژی به شکل امواج الکترومغناطیسی منتقل می شود. به این فکر کنید که چقدر خوب است که در کنار آتش بنشینید و گرمای خوشامدگویی را که از آن به شما تابیده می شود احساس کنید - این همان تشعشع است. امواج رادیویی و نور می توانند با حرکت از مکانی به مکان دیگر بدون کمک هیچ ماده ای حرکت کنند.

طیف های پایه تابش خورشیدی

خورشید تابش های مختلفی دارد: از اشعه ایکس گرفته تا امواج رادیویی. انرژی خورشیدی نور و گرما است. ترکیب آن:

6-7٪ نور ماوراء بنفش،
حدود 42 درصد نور مرئی،
51 درصد نزدیک به مادون قرمز.

ما انرژی خورشیدی را با شدت 1 کیلووات بر متر مربع در سطح دریا برای ساعات زیادی در روز دریافت می کنیم. حدود نیمی از تابش در قسمت طول موج کوتاه قابل مشاهده طیف الکترومغناطیسی است. نیمه دیگر در مادون قرمز نزدیک و کمی در قسمت فرابنفش طیف قرار دارد.

اشعه ماوراء بنفش

این اشعه ماوراء بنفش در طیف خورشیدی است که شدت آن بیشتر از سایرین است: تا 300-400 نانومتر. بخشی از این تشعشع که توسط اتمسفر جذب نمی شود، برای افرادی که برای مدت طولانی در معرض نور خورشید بوده اند، برنزه یا آفتاب سوختگی ایجاد می کند. اشعه ماوراء بنفش در نور خورشید اثرات مثبت و منفی بر سلامتی دارد. منبع اصلی ویتامین D است.

تشعشع مرئی

تابش مرئی در طیف خورشیدی دارای شدت متوسط است. برآوردهای کمی از شار و تغییرات در توزیع طیفی آن در نواحی مرئی و مادون قرمز نزدیک طیف الکترومغناطیسی از علاقه زیادی در مطالعه نیروی خورشیدی-زمینی است. محدوده بین 380 تا 780 نانومتر با چشم غیر مسلح قابل مشاهده است.

دلیل آن این است که بخش عمده ای از انرژی تابش خورشید در این محدوده متمرکز شده و تعادل حرارتی جو زمین را تعیین می کند. نور خورشید یک عامل کلیدی در فرآیند فتوسنتز است که توسط گیاهان و سایر موجودات اتوتروف برای تبدیل انرژی نور به انرژی شیمیایی که می تواند به عنوان سوخت برای بدن استفاده شود، استفاده می شود.

اشعه مادون قرمز

طیف مادون قرمز، که از 700 نانومتر تا 1،000،000 نانومتر (1 میلی متر) را در بر می گیرد، شامل بخش مهمی از تابش الکترومغناطیسی است که به زمین می رسد. تابش مادون قرمز در طیف خورشیدی دارای سه نوع شدت است. دانشمندان این محدوده را بر اساس طول موج به 3 نوع تقسیم می کنند:

A: 700-1400 نانومتر.
B: 1400-3000 نانومتر.
C: 3000-1 میلی متر.

نتیجه

بسیاری از حیوانات (از جمله انسان) دارای حساسیت بین 400-700 نانومتر هستند و طیف مفید بینایی رنگ در انسان، برای مثال، حدود 450-650 نانومتر است. علاوه بر اثراتی که در غروب و طلوع خورشید رخ می دهد، ترکیب طیفی عمدتاً در رابطه با نحوه برخورد مستقیم نور خورشید به زمین تغییر می کند.

هر دو هفته یکبار خورشید به سیاره ما انرژی زیادی می دهد که برای تمام ساکنان یک سال کافی است. در این راستا، تابش خورشیدی به طور فزاینده ای به عنوان منبع جایگزین انرژی مورد توجه قرار می گیرد.

البته نزدیکترین ستاره به ما خورشید است. فاصله زمین تا آن، با توجه به پارامترهای کیهانی، بسیار کم است: نور خورشید تنها در 8 دقیقه از خورشید به زمین می رسد.

همانطور که قبلا تصور می شد خورشید یک کوتوله زرد معمولی نیست. این بدنه مرکزی منظومه شمسی است که سیارات به دور آن می چرخند و تعداد زیادی عنصر سنگین دارد. این ستاره ای است که پس از چندین انفجار ابرنواختری شکل گرفته است و یک منظومه سیاره ای در اطراف آن شکل گرفته است. به دلیل موقعیت نزدیک به شرایط ایده آل، حیات در سیاره سوم زمین به وجود آمد. خورشید در حال حاضر پنج میلیارد سال سن دارد. اما بیایید بفهمیم چرا می درخشد؟ ساختار خورشید چیست و چه ویژگی هایی دارد؟ چه آینده ای برای او رقم می زند؟ چه تأثیر قابل توجهی بر روی زمین و ساکنان آن دارد؟ خورشید ستاره ای است که تمام 9 سیاره منظومه شمسی از جمله سیاره ما به دور آن می چرخند. 1 a.u. (واحد نجومی) = 150 میلیون کیلومتر - به همان اندازه میانگین فاصله زمین تا خورشید است. منظومه شمسی شامل نه سیاره اصلی، حدود صد ماهواره، بسیاری از دنباله دارها، ده ها هزار سیارک (سیاره های کوچک)، شهاب سنگ ها و گاز و غبار بین سیاره ای است. در مرکز همه چیز خورشید ما قرار دارد.

خورشید میلیون‌ها سال است که می‌درخشد، که با تحقیقات بیولوژیکی مدرن به‌دست‌آمده از بقایای جلبک‌های آبی-سبز-آبی تأیید می‌شود. اگر دمای سطح خورشید حتی 10 درصد تغییر کند، تمام حیات روی زمین می میرد. بنابراین، خوب است که ستاره ما به طور مساوی انرژی لازم برای شکوفایی بشریت و سایر موجودات روی زمین را ساطع کند. در ادیان و اسطوره های مردم جهان، خورشید همیشه جایگاه اصلی را به خود اختصاص داده است. تقریباً برای تمام مردمان دوران باستان، خورشید مهمترین خدا بود: هلیوس - در میان یونانیان باستان، را - خدای خورشید مصریان باستان و یاریلو در میان اسلاوها. خورشید گرما، برداشت محصول را به ارمغان آورد، همه به آن احترام گذاشتند، زیرا بدون آن زندگی روی زمین وجود نخواهد داشت. اندازه خورشید قابل توجه است. برای مثال جرم خورشید 330000 برابر جرم زمین و شعاع آن 109 برابر بیشتر است. اما چگالی ستاره ما کوچک است - 1.4 برابر بیشتر از چگالی آب. حرکت نقاط روی سطح توسط خود گالیله گالیله مورد توجه قرار گرفت و بدین ترتیب ثابت شد که خورشید ثابت نمی ایستد، بلکه می چرخد.

ناحیه همرفتی خورشید

منطقه رادیواکتیو حدود 2/3 قطر داخلی خورشید است و شعاع آن حدود 140 هزار کیلومتر است. با دور شدن از مرکز، فوتون ها انرژی خود را تحت تأثیر برخورد از دست می دهند. این پدیده پدیده همرفت نامیده می شود. این یادآور فرآیندی است که در یک کتری در حال جوش رخ می دهد: انرژی حاصل از عنصر گرمایش بسیار بیشتر از مقداری است که توسط رسانایی خارج می شود. آب گرم نزدیک به آتش بالا می رود و آب سردتر فرو می رود. این فرآیند را کنوانسیون می نامند. منظور از همرفت این است که گاز متراکم تری روی سطح پخش می شود، خنک می شود و دوباره به مرکز می رود. فرآیند اختلاط در ناحیه همرفتی خورشید به طور مداوم انجام می شود. با نگاه کردن از طریق تلسکوپ به سطح خورشید، می توانید ساختار دانه ای آن - دانه بندی ها را ببینید. انگار از گرانول درست شده! این به دلیل همرفتی است که در زیر فوتوسفر رخ می دهد.

فوتوسفر خورشید

یک لایه نازک (400 کیلومتر) - فتوسفر خورشید، مستقیماً در پشت منطقه همرفتی قرار دارد و نشان دهنده "سطح واقعی خورشیدی" قابل مشاهده از زمین است. گرانول های موجود در فوتوسفر اولین بار توسط یانسن فرانسوی در سال 1885 عکاسی شدند. اندازه گرانول متوسط 1000 کیلومتر است، با سرعت 1 کیلومتر در ثانیه حرکت می کند و تقریباً 15 دقیقه وجود دارد. تشکیلات تاریک در فوتوسفر را می توان در قسمت استوایی مشاهده کرد و سپس آنها را جابجا کرد. میدان های مغناطیسی قوی از ویژگی های بارز چنین نقاطی است. و رنگ تیره به دلیل دمای کمتر نسبت به فوتوسفر اطراف به دست می آید.

کروموسفر خورشید

کروموسفر خورشیدی (کره رنگی) یک لایه متراکم (10000 کیلومتر) از جو خورشید است که مستقیماً در پشت فتوسفر قرار دارد. مشاهده کروموسفر به دلیل نزدیکی آن به فوتوسفر کاملاً مشکل است. زمانی که ماه فتوسفر را می پوشاند بهتر دیده می شود، یعنی. در هنگام خورشید گرفتگی

برجستگی های خورشیدی انتشار عظیمی از هیدروژن هستند که شبیه رشته های درخشان بلند هستند. برجستگی ها تا فواصل بسیار زیادی بالا می روند و به قطر خورشید (1.4 میلی متر کیلومتر) می رسند، با سرعتی در حدود 300 کیلومتر در ثانیه حرکت می کنند و دما به 10000 درجه می رسد.

تاج خورشیدی لایه های بیرونی و گسترده جو خورشید است که از بالای کروموسفر سرچشمه می گیرد. طول تاج خورشیدی بسیار طولانی است و به چندین قطر خورشیدی می رسد. دانشمندان هنوز پاسخ روشنی به این سؤال که دقیقاً به کجا ختم می شود، دریافت نکرده اند.

ترکیب تاج خورشیدی یک پلاسمای کمیاب و بسیار یونیزه است. حاوی یون‌های سنگین، الکترون‌هایی با هسته هلیوم و پروتون‌ها است. دمای تاج از 1 تا 2 میلیون درجه کلوین نسبت به سطح خورشید می رسد.

باد خورشیدی خروج مداوم ماده (پلاسما) از پوسته بیرونی جو خورشید است. از پروتون، هسته اتم و الکترون تشکیل شده است. سرعت باد خورشیدی می تواند از 300 کیلومتر در ثانیه تا 1500 کیلومتر بر ثانیه، مطابق با فرآیندهایی که روی خورشید رخ می دهد، متغیر باشد. باد خورشیدی در سراسر منظومه شمسی پخش می شود و در تعامل با میدان مغناطیسی زمین، پدیده های مختلفی را پدید می آورد که یکی از آنها شفق شمالی است.

ویژگی های خورشید

جرم خورشید: 2∙1030 کیلوگرم (332946 جرم زمین)
قطر: 1392000 کیلومتر
شعاع: 696000 کیلومتر
میانگین چگالی: 1400 کیلوگرم بر متر مکعب
شیب محور: 7.25 درجه (نسبت به صفحه دایره البروج)
دمای سطح: 5780 کلوین
دمای مرکز خورشید: 15 میلیون درجه
کلاس طیفی: G2 V
میانگین فاصله از زمین: 150 میلیون کیلومتر
سن: 5 میلیارد سال
دوره چرخش: 25.380 روز
درخشندگی: 3.86∙1026 W
قدر ظاهری: 26.75 متر

خورشید (اختر. ☉) تنها ستاره منظومه شمسی است. سایر اجرام این منظومه به دور خورشید می چرخند: سیارات و ماهواره های آنها، سیارات کوتوله و ماهواره های آنها، سیارک ها، شهاب سنگ ها، دنباله دارها و غبار کیهانی.

ساختار درونی خورشید

خورشید ما یک گلوله بزرگ درخشان از گاز است که در آن فرآیندهای پیچیده ای انجام می شود و در نتیجه انرژی به طور مداوم آزاد می شود. حجم داخلی خورشید را می توان به چندین ناحیه تقسیم کرد. ماده موجود در آنها از نظر خواص متفاوت است و انرژی از طریق مکانیسم های فیزیکی مختلف توزیع می شود. بیایید آنها را بشناسیم، از مرکز شروع کنیم.

در بخش مرکزی خورشید منبعی از انرژی آن وجود دارد، یا به زبان مجازی، آن «اجاق» وجود دارد که آن را گرم می کند و اجازه نمی دهد خنک شود. این ناحیه هسته نامیده می شود. تحت وزن لایه های بیرونی، ماده درون خورشید فشرده می شود و هر چه عمیق تر، قوی تر باشد. چگالی آن به سمت مرکز همراه با افزایش فشار و دما افزایش می یابد. در هسته که دما به 15 میلیون کلوین می رسد، انرژی آزاد می شود.

این انرژی در نتیجه ادغام اتم های عناصر شیمیایی سبک به اتم های سنگین تر آزاد می شود. در اعماق خورشید، یک اتم هلیوم از چهار اتم هیدروژن تشکیل شده است. این انرژی وحشتناکی بود که مردم یاد گرفتند هنگام انفجار یک بمب هیدروژنی آزاد کنند. این امید وجود دارد که در آینده نزدیک مردم بتوانند استفاده از آن را برای مقاصد صلح آمیز بیاموزند (در سال 2005، اخبار از شروع ساخت اولین رآکتور بین المللی گرما هسته ای در فرانسه خبر دادند).

شعاع هسته بیش از یک چهارم شعاع کل خورشید نیست. با این حال، نیمی از جرم خورشید در حجم آن متمرکز است و تقریباً تمام انرژی که درخشش خورشید را پشتیبانی می کند آزاد می شود. اما انرژی هسته داغ باید به نحوی به بیرون و به سطح خورشید فرار کند. روش های مختلفی برای انتقال انرژی بسته به شرایط فیزیکی محیط وجود دارد که عبارتند از: انتقال تابشی، همرفت و هدایت حرارتی. هدایت حرارتی نقش زیادی در فرآیندهای انرژی در خورشید و ستارگان ندارد، در حالی که انتقال تابشی و همرفتی بسیار مهم است.

بلافاصله در اطراف هسته، منطقه ای از انتقال انرژی تابشی آغاز می شود، جایی که از طریق جذب و انتشار بخشی از نور توسط ماده - کوانتوم ها پخش می شود. با دور شدن از هسته چگالی، دما و فشار کاهش می یابد و انرژی در همان جهت جریان می یابد. به طور کلی، این روند بسیار کند است. هزاران سال طول می‌کشد تا کوانتوم‌ها از مرکز خورشید به فوتوسفر برسند: به هر حال، وقتی کوانتوم‌ها دوباره گسیل می‌شوند، دائماً جهت را تغییر می‌دهند و تقریباً به همان اندازه که به جلو حرکت می‌کنند، به عقب حرکت می‌کنند.

کوانتوم های گاما در مرکز خورشید متولد می شوند. انرژی آنها میلیون ها برابر بیشتر از انرژی کوانتوم های نور مرئی است و طول موج آنها بسیار کوتاه است. در طول مسیر، کوانتوم ها دستخوش دگرگونی های شگفت انگیزی می شوند. یک کوانتوم جداگانه ابتدا توسط مقداری اتم جذب می شود، اما بلافاصله دوباره گسیل می شود. اغلب، در این مورد، نه یک کوانتوم قبلی، بلکه دو یا بیشتر ظاهر می شود. طبق قانون بقای انرژی، انرژی کل آنها حفظ می شود و بنابراین انرژی هر یک از آنها کاهش می یابد. اینگونه است که کوانتوم های انرژی های پایین تر و پایین تر بوجود می آیند. به نظر می رسد پرتوهای گامای قدرتمند به کوانتوم های کم انرژی تقسیم می شوند - ابتدا اشعه ایکس، سپس فرابنفش و

در نهایت پرتوهای مرئی و مادون قرمز. در نتیجه خورشید بیشترین مقدار انرژی را در نور مرئی ساطع می کند و تصادفی نیست که چشمان ما به آن حساس هستند.

همانطور که قبلاً گفتیم، مدت زمان زیادی طول می کشد تا یک کوانتوم از طریق ماده متراکم خورشیدی به خارج نفوذ کند. بنابراین اگر "اجاق" درون خورشید ناگهان خاموش شود، ما فقط میلیون ها سال بعد از آن مطلع خواهیم شد. جریان انرژی در مسیر خود از طریق لایه های داخلی خورشیدی با منطقه ای مواجه می شود که در آن کدورت گاز به شدت افزایش می یابد. این منطقه همرفتی خورشید است. در اینجا انرژی نه از طریق تشعشع، بلکه از طریق همرفت منتقل می شود.

همرفت چیست؟

وقتی مایع به جوش آمد، آن را هم می زنند. گاز نیز می تواند به همین ترتیب رفتار کند. جریان‌های عظیم گاز داغ به سمت بالا بالا می‌روند، جایی که گرمای خود را به محیط می‌دهند و گاز خورشیدی خنک‌شده پایین می‌آید. به نظر می رسد که ماده خورشیدی در حال جوشیدن و تکان دادن است. منطقه همرفتی تقریباً از شعاع 0.7 از مرکز شروع می شود و تقریباً تا قابل مشاهده ترین سطح خورشید (فتوسفر) گسترش می یابد ، جایی که انتقال جریان اصلی انرژی دوباره تابشی می شود. با این حال، به دلیل اینرسی، جریان های داغ از لایه های عمیق تر و همرفتی هنوز در اینجا نفوذ می کنند. الگوی دانه بندی روی سطح خورشید، که برای ناظران به خوبی شناخته شده است، جلوه ای قابل مشاهده از همرفت است.

ناحیه همرفتی خورشید

فوتوسفر خورشید

کروموسفر خورشید

تاج خورشیدی

تابش خورشید

انواع تشعشعات

شدت تابش خورشیدی

خورشید با داشتن دمای بسیار بالا منبع بسیار قوی تابش است. محدوده مرئی تابش خورشیدی بیشترین شدت تابش را دارد. در همان زمان، مقدار زیادی از طیف نامرئی نیز به زمین می رسد. فرآیندهایی در داخل خورشید اتفاق می افتد که در آن اتم های هلیوم از اتم های هیدروژن سنتز می شوند. این فرآیندها فرآیندهای همجوشی هسته ای نامیده می شوند، آنها با آزاد شدن مقادیر زیادی انرژی همراه هستند. این انرژی باعث می شود خورشید تا دمای 15 میلیون درجه سانتیگراد (در قسمت داخلی آن) گرم شود.

در سطح خورشید (فتوسفر) دما به 5500 درجه سانتیگراد می رسد. در این سطح، خورشید انرژی 63 مگاوات بر متر مربع ساطع می کند. تنها بخش کوچکی از این تشعشعات به سطح زمین می رسد که به بشر اجازه می دهد تا به راحتی در سیاره ما زندگی کند. میانگین شدت تابش در جو زمین تقریباً 1367 W/m² است. این مقدار می تواند در محدوده 5٪ نوسان داشته باشد زیرا با حرکت در امتداد مدار بیضی شکل، زمین در فواصل مختلف در طول سال از خورشید دور می شود. مقدار 1367 W/m² ثابت خورشیدی نامیده می شود.

انرژی خورشیدی در سطح زمین

جو زمین اجازه عبور تمام انرژی خورشیدی را نمی دهد. سطح زمین به بیش از 1000 وات بر متر مربع نمی رسد. مقداری از انرژی جذب می شود و بخشی در لایه های جو و ابرها منعکس می شود. مقدار زیادی تشعشع در لایه های جو پراکنده می شود و در نتیجه تشعشع پراکنده (منتشر) ایجاد می شود. در سطح زمین نیز بخشی از تابش منعکس شده و به تشعشعات پراکنده تبدیل می شود. مجموع تابش پراکنده و مستقیم را تابش کل خورشید می گویند. تابش پراکنده می تواند بین 20 تا 60 درصد باشد.

میزان انرژی که به سطح زمین می رسد نیز تحت تأثیر عرض جغرافیایی و زمان سال است. محور سیاره ما که از قطب ها می گذرد، نسبت به مدارش به دور خورشید 23.5 درجه کج می شود. بین اسفند

تا سپتامبر، نور خورشید بیشتر در نیمکره شمالی و بقیه زمان - در نیمکره جنوبی می افتد. بنابراین طول روز در تابستان و زمستان متفاوت است. عرض جغرافیایی منطقه بر طول ساعات روز تأثیر می گذارد. هر چه به سمت شمال بروید، تابستان بیشتر است و بالعکس.

تکامل خورشید

فرض بر این است که خورشید در یک سحابی فشرده گاز و غبار متولد شده است. حداقل دو نظریه در مورد اینکه چه چیزی باعث انقباض اولیه سحابی شد وجود دارد. طبق یکی از آنها، فرض بر این است که یکی از بازوهای مارپیچی کهکشان ما تقریباً 5 میلیارد سال پیش از منطقه فضایی ما عبور کرده است. این می تواند باعث فشرده سازی خفیف شود و منجر به تشکیل مراکز ثقل در ابر گاز-غبار شود. در واقع، ما اکنون تعداد بسیار زیادی از ستاره های جوان و ابرهای گاز درخشان را در امتداد بازوهای مارپیچی می بینیم. نظریه دیگری نشان می دهد که در جایی نزدیک (البته در مقیاس کیهان) یک ابرنواختر عظیم باستانی منفجر شده است. موج ضربه ای حاصل می تواند به اندازه کافی قوی باشد که تشکیل ستاره در سحابی غبار گازی "ما" را آغاز کند. این نظریه با این واقعیت پشتیبانی می شود که دانشمندان در حال مطالعه شهاب سنگ ها عناصر بسیار زیادی را کشف کرده اند که ممکن است در طی یک انفجار ابرنواختری شکل گرفته باشند.

علاوه بر این، هنگامی که چنین جرم عظیمی (2 * 1030 کیلوگرم) تحت تأثیر نیروهای گرانشی فشرده شد، به شدت خود را با فشار داخلی تا دمایی گرم کرد که در آن واکنش‌های گرما هسته‌ای می‌توانست در مرکز آن شروع شود. در قسمت مرکزی، دمای خورشید 15000000 کلوین است و فشار آن به صدها میلیارد اتمسفر می رسد. به این ترتیب یک ستاره تازه متولد شده روشن شد (با ستاره های جدید اشتباه نشود).

خورشید در آغاز حیات خود عمدتاً از هیدروژن تشکیل شده بود. این هیدروژن است که در طی واکنش های گرما هسته ای به هلیوم تبدیل می شود و انرژی ساطع شده از خورشید را آزاد می کند. خورشید متعلق به یک نوع ستاره به نام کوتوله زرد است. این یک ستاره دنباله اصلی و متعلق به کلاس طیفی G2 است. جرم یک ستاره تنها به وضوح سرنوشت آن را تعیین می کند. در طول عمر آن (حدود 5 میلیارد سال)، در مرکز ستاره ما، جایی که درجه حرارت بسیار بالا است، حدود نیمی از تمام هیدروژن موجود در آن سوزانده شد. تقریباً همان زمان، یعنی 5 میلیارد سال، باقی می ماند تا خورشید به شکلی که ما به آن عادت کرده ایم، زندگی کند.

پس از تمام شدن هیدروژن در مرکز ستاره، اندازه خورشید افزایش می یابد و به یک غول سرخ تبدیل می شود. این تأثیر عمیقی بر روی زمین خواهد داشت: دما افزایش می یابد، اقیانوس ها می جوشند، زندگی غیرممکن می شود. سپس ستاره ما پس از اتمام کامل "سوخت" و نداشتن قدرت نگه داشتن لایه های بیرونی غول سرخ، به زندگی خود به عنوان یک کوتوله سفید پایان می دهد و ستاره شناسان ناشناخته فرازمینی آینده را با یک سحابی سیاره ای جدید خوشحال می کند. شکل آن ممکن است به دلیل تأثیر سیارات بسیار عجیب باشد.

مرگ خورشید در زمان

تنها در 1.1 میلیارد سال، این ستاره 10 درصد درخشندگی خود را افزایش می دهد که منجر به گرم شدن شدید زمین می شود.
در 3.5 میلیارد سال، روشنایی 40٪ افزایش می یابد. اقیانوس ها شروع به تبخیر خواهند کرد و تمام زندگی روی زمین به پایان خواهد رسید.
پس از 5.4 میلیارد سال، سوخت هسته ستاره تمام می شود - هیدروژن. خورشید به دلیل نادر شدن پوسته بیرونی و گرم شدن هسته شروع به افزایش اندازه خواهد کرد.
در 7.7 میلیارد سال، ستاره ما به یک غول سرخ تبدیل خواهد شد، زیرا افزایش 200 برابری به این دلیل سیاره عطارد جذب خواهد شد.
در پایان، پس از 7.9 میلیارد سال، لایه های بیرونی ستاره به قدری نازک خواهند بود که به یک سحابی متلاشی می شوند و در مرکز خورشید سابق یک جسم کوچک وجود خواهد داشت - یک کوتوله سفید. اینگونه منظومه شمسی ما به وجود خود پایان خواهد داد. تمام عناصر ساختمانی باقیمانده پس از فروپاشی از بین نخواهند رفت؛ آنها پایه ای برای تولد ستارگان و سیارات جدید خواهند شد.

رایج ترین ستاره های جهان کوتوله های قرمز هستند. این تا حد زیادی به دلیل جرم کم آنها است که به آنها اجازه می دهد تا قبل از تبدیل شدن به کوتوله های سفید برای مدت طولانی زندگی کنند.
تقریباً تمام ستارگان جهان دارای ترکیب شیمیایی یکسانی هستند و واکنش همجوشی هسته ای در هر ستاره رخ می دهد و تقریباً یکسان است و فقط با مقدار سوخت تعیین می شود.
همانطور که می دانیم، ستاره های نوترونی مانند یک کوتوله سفید، یکی از فرآیندهای نهایی تکامل ستاره ای هستند که عمدتاً پس از یک انفجار ابرنواختری به وجود می آیند. قبلاً تشخیص یک کوتوله سفید از یک ستاره نوترونی دشوار بود، اما اکنون دانشمندان با استفاده از تلسکوپ ها تفاوت هایی را در آنها یافته اند. یک ستاره نوترونی نور بیشتری را در اطراف خود جمع می کند و این امر با تلسکوپ های فروسرخ به راحتی قابل مشاهده است. رتبه هشتم در میان حقایق جالب در مورد ستاره ها.
به دلیل جرم باورنکردنی آن، طبق نظریه نسبیت عام انیشتین، یک سیاهچاله در واقع یک خمیدگی در فضا است به طوری که همه چیز در میدان گرانشی آن به سمت آن رانده می شود. میدان گرانشی یک سیاهچاله آنقدر قوی است که حتی نور هم نمی تواند از آن فرار کند.
تا آنجا که می دانیم وقتی سوخت ستاره تمام می شود، اندازه ستاره می تواند بیش از 1000 برابر شود، سپس به یک کوتوله سفید تبدیل می شود و به دلیل سرعت واکنش، منفجر می شود. این واکنش بیشتر به عنوان یک ابرنواختر شناخته می شود. دانشمندان پیشنهاد می کنند که به دلیل این فرآیند طولانی، چنین سیاهچاله های اسرارآمیزی تشکیل می شوند.
بسیاری از ستارگانی که در آسمان شب می بینیم می توانند تنها به صورت یک نگاه اجمالی از نور ظاهر شوند. اما همیشه هم به این صورت نیست. بیشتر ستارگانی که در آسمان می بینیم در واقع دو منظومه ستاره ای یا سیستم های ستاره ای دوتایی هستند. آنها به طور غیر قابل تصوری دور هستند و به نظر ما فقط یک ذره نور می بینیم.
ستارگانی که کوتاه ترین طول عمر را دارند پرجرم ترین هستند. آنها توده بالایی از مواد شیمیایی هستند و تمایل دارند سوخت خود را بسیار سریعتر بسوزانند.
با وجود اینکه گاهی اوقات به نظر ما می رسد که خورشید و ستارگان در حال چشمک زدن هستند، در واقع اینطور نیست. اثر سوسو فقط نور ستاره است که در این زمان از جو زمین می گذرد اما هنوز به چشم ما نرسیده است. رتبه سوم در میان جالب ترین حقایق در مورد ستاره ها.
فواصل مربوط به تخمین فاصله یک ستاره به طرز غیرقابل تصوری بسیار زیاد است. بیایید مثالی را در نظر بگیریم: نزدیک‌ترین ستاره به زمین تقریباً 4.2 سال نوری از زمین فاصله دارد و رسیدن به آن، حتی در سریع‌ترین کشتی ما، حدود 70000 سال طول می‌کشد.
خنک ترین ستاره شناخته شده کوتوله قهوه ای CFBDSIR 1458+10B است که دمای آن تنها حدود 100 درجه سانتیگراد است. داغ ترین ستاره شناخته شده، یک ابرغول آبی در کهکشان راه شیری به نام Zeta Puppis، دمایی بیش از 42000 درجه سانتی گراد دارد.