Размеры, масса, средняя плотность, температура. Верчение Солнца.

Солнце - обычная звезда, наблюдающаяся с Земли в виде круга, размеры которого немного меняются с течением года из-за изменения расстояния от Земли до Солнца.

Когда Земля находится в перигелии (начало января), видимый диаметр Солнца составляет 32’35”, а в афелии (начало июля) - 31’31”.

На среднем расстоянии от Земли видимый диаметр Солнца составляет 960”, что соответствует линейному радиусу = 696 000 км.

R_sol = 149,6^.10⁶ км ^.960”/206265” = 696 000 км.

Объём Солнца:

V_sol = 4/3 p R_sol³ = 1,41^.10¹⁸ км³ = 1,41 ^.10²⁷ м³.

Масса Солнца:

m_sol = 1,99 ^.10³³ г = 2 ^.10³⁰ кг.

Средняя плотность вещества:

r_sol = m_sol/(4/3 p R_sol³) = 1,41 г/см³

Ускорение силы тяжести на поверхности Солнца:

g_sol= f m_sol / R_sol² = 2,74^.10⁴ см/с² = 274 м/с^2.

Температура Солнца:

- Эффективная температура, определяемая полным потоком излучения = 5770 К.

- По положению максимума излучения в спектре 6750 К.

- Цветовые температуры для разных длин волн:

— 4700 - 5400 А температура 6500 К.

— 4300 - 4700 А температура 8000 К.

— в зелёных лучах - 6400 К.

— в радиодиапазоне метровых волн достигает миллиона К.

Температура солнечного вещества меняется с глубиной. Различное излучение доносит до нас температуру разных глубин. Радио-, ультрафиолетовое и видимое излучения относятся соответственно к всё более и более глубоким слоям Солнца.

Вблизи самой поверхности Солнца расположен слой, обладающий минимальной температурой - 4500 К, который можно наблюдать в ультрафиолетовых лучах. Выше и ниже этого слоя температура растёт.

Большая часть солнечного вещества должна быть сильно ионизована. При температуре 5 - 6 000 К ионизуются атомы многих металлов, а при температуре 10 - 15 000 К ионизуется водород. Солнечное вещество представляет собой плазму, т.е. газ, большинство атомов которого ионизовано. Лишь в тонком слое вблизи видимого края ионизация слабая и преобладает нейтральный водород.

Наблюдения отдельных деталей на солнечном диске, а также измерения смещений спектральных линий в различных его точках говорят о движении солнечного вещества вокруг одного из солнечных диаметров, называемого осью вращения Солнца.

Плоскость, проходящая через центр Солнца и перпендикулярная к оси вращения, называется плоскостью солнечного экватора. Она образует с плоскостью эклиптики угол в 7⁰15’ и пересекает поверхность Солнца по экватору. Угол между плоскостью экватора и радиусом, проведённым из центра Солнца в данную точку на его поверхности называется гелиографической широтой.

Угловая скорость вращения Солнца убывает по мере удаления от экватора и приближения к полюсам.

В среднем w = 14⁰,4 - 2⁰,7 sin²B, где В - гелиографическая широта. Угловая скорость измеряется углом поворота за сутки.

Сидерический период экваториальной области равен 25 суток, вблизи полюсов он достигает 30 суток. Вследствие вращения Земли вокруг Солнца его вращение кажется более замедленным и равно 27 и 32 суток соответственно (синодический период).

17.2 Солнечный спектр, распределение в нём энергии. Химический состав.Солнечная постоянная.

В видимой области излучение Солнца имеет непрерывный спектр, на фоне которого заметно несколько десятков тысяч тёмных линий поглощения, называемых фраунгоферовыми. Наибольшей интенсивности непрерывный спектр достигает в синезелёной части, у длин волн 4300 - 5000 А. В обе стороны от максимума интенсивность спектра убывает.

Внеатмосферные наблюдения показали, что Солнце излучает в невидимые коротковолновую и длинноволновую области спектра. В более коротковолновой области спектр резко меняется. Интенсивность непрерывного спектра быстро падает, а тёмные фраунгоферовы линии сменяются эмиссионными.

Самая сильная линия солнечного спектра находится в ультрафиолетовой области. Это резонансная линия водорода L_a с длиной волны 1216 А.

В видимой области наиболее интенсивны резонансные линии Н и К ионизованного кальция. После них по интенсивности идут первые линии бальмеровской серии водорода H_a, H_b, H_g, затем резонансные линии натрия, линии магния, железа, титана, других элементов. Остальные многочисленные линии отождествляются со спектрами около 70 известных химических элементов из таблицы Д.И. Менделеева. Присутствие этих линий в спектре Солнца свидетельствует о наличии в солнечной атмосфере соответствующих элементов. Установлено присутствие на Солнце водорода, гелия, азота, углерода, кислорода, магния, натрия, железа, кальция, др. элементов.

Преобладающим элементом на Солнце является водород. На его долю приходится 70% массы Солнца. Следующим является гелий - 29% массы. На остальные элементы вместе взятые приходится чуть больше 1%.

Поток излучения от Солнца принято характеризовать солнечной постоянной Q, под которой понимают полное количество солнечной энергии, проходящей за 1 минуту через перпендикулярную к лучам площадку в 1 см², расположенную на среднем расстоянии Земли от Солнца.

По современным измерениям её значение известно с точностью до 1%:

Q = 1,95 кал/(см^{2 .} мин) = 1,36 ^.10⁶ эрг/(см^{2 .} с) = 1360 Вт/м²

Умножая эту величину на площадь сферы с радиусом в 1 а.е. получим полное количество энергии, излучаемое Солнцем по всем направлениям в единицу времени, т.е. его интегральную светимость. Она равна 3,8 ^.10²⁶ Дж/с.

Единица поверхности Солнца (1 м²) излучает 6,28 ^.10⁷ Вт.

Интегральная светимость Солнца отличается исключительным постоянством. Слабые колебания солнечной постоянной находятся в пределах 1%.

У поверхности Земли поток солнечного излучения уменьшается из-за поглощения и рассеяния в земной атмосфере и составляет в среднем 800 - 900 Вт/ м².