Ο ήλιος είναι το αστέρι στο κέντρο του ηλιακού μας συστήματος. Εκπέμπει θερμότητα και φως, που θερμαίνει τη Γη και άλλους πλανήτες. Πώς όμως το κάνει αυτό;
Σε αυτήν την ανάρτηση θα καλύψουμε:
- 1 Ηλιακή ακτινοβολία
- 2 Μετάδοση ενέργειας μέσω κενού και φυσικών μέσων
- 3 Απορρόφηση Ηλιακής Ακτινοβολίας από τη Γη
- 4 Επαναακτινοβολία Θερμότητας
- 5 Τι θερμοκρασία φτάνει ο ήλιος;
- 6 Η θερμότητα και η ενέργεια του Ήλιου
- 7 The Sun's Toasty Temperature
- 8 Η Πηγή Ενέργειας του Ήλιου: Αλυσίδα Πρωτονίου-Πρωτονίου
- 9 Οι λαμπερές ακτίνες του Ήλιου
- 10 Ο Ήλιος είναι ένα αστέρι τύπου G
- 11 Συμπέρασμα
Ηλιακή ακτινοβολία
Τι είναι η Ηλιακή Ακτινοβολία;
Η ηλιακή ακτινοβολία είναι η ενέργεια που προέρχεται από τον ήλιο και θερμαίνει τη Γη. Δημιουργείται από αντιδράσεις πυρηνικής σύντηξης στον πυρήνα του ήλιου, γεγονός που τον αναγκάζει να εκπέμπει μεγάλη ποσότητα ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, κυρίως με τη μορφή ορατού φωτός.
Πόση Ηλιακή Ακτινοβολία φτάνει στη Γη;
Η επιφάνεια του ήλιου εκπέμπει περίπου 63 εκατομμύρια watt ενέργειας ανά τετραγωνικό μέτρο, αλλά μέχρι να φτάσει σε εμάς, αφού διανύσει 93 εκατομμύρια μίλια, είναι μόνο 1,370 Watt ανά τετραγωνικό μέτρο στην κορυφή της ατμόσφαιρας. Είναι πολλή ενέργεια, αλλά και πάλι δεν είναι αρκετή για να μας κάνει όλους να ιδρώσουμε!
Διασκεδαστικά γεγονότα για την ηλιακή ακτινοβολία
- Η ηλιακή ακτινοβολία είναι ο μόνος τρόπος για να μαυρίσετε χωρίς να χρειαστεί να πάτε στην παραλία!
- Η ηλιακή ακτινοβολία είναι ένας πολύ καλός τρόπος για να τροφοδοτήσετε τα gadget και τα gizmos σας χωρίς να χρειάζεται να τα συνδέσετε.
- Η ηλιακή ακτινοβολία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να φτιάξετε νόστιμα s'mores χωρίς να χρειάζεται να χτίσετε μια φωτιά.
Μετάδοση ενέργειας μέσω κενού και φυσικών μέσων
Ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία
- Η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, όπως το ορατό φως, η υπέρυθρη ακτινοβολία, το υπεριώδες φως και οι ακτίνες Χ, μπορούν να ταξιδέψουν μέσα στο κενό του διαστήματος σαν φάντασμα.
- Άλλες μορφές ενέργειας χρειάζονται ένα φυσικό μέσο για να κινηθούν, όπως η ηχητική ενέργεια χρειάζεται αέρα ή άλλη ουσία για να μεταδοθεί, και η κυματική ενέργεια των ωκεανών χρειάζεται νερό.
- Αλλά η ηλιακή ενέργεια είναι ιδιαίτερη, μπορεί να ταξιδέψει από τον ήλιο στη Γη χωρίς να χρειάζεται μια φυσική ουσία για τη μετάδοση της ενέργειας. Αυτό το χαρακτηριστικό της ηλεκτρομαγνητικής ενέργειας δίνει τη δυνατότητα στη Γη να πάρει όλη την ηλιακή ενέργεια, συμπεριλαμβανομένης της θερμότητας, που χρειάζεται.
Ηχητική ενέργεια
- Η ηχητική ενέργεια χρειάζεται αέρα ή άλλη ουσία για να μεταδοθεί, όπως ένας ψίθυρος στον άνεμο.
- Η κυματική ενέργεια των ωκεανών χρειάζεται νερό για να κινηθεί, όπως ένας κυματισμός σε μια λίμνη.
- Αλλά η ηλιακή ενέργεια είναι διαφορετική, μπορεί να ταξιδέψει από τον ήλιο στη Γη χωρίς να χρειάζεται μια φυσική ουσία για τη μετάδοση της ενέργειας. Αυτό το χαρακτηριστικό της ηλεκτρομαγνητικής ενέργειας δίνει τη δυνατότητα στη Γη να πάρει όλη την ηλιακή ενέργεια, συμπεριλαμβανομένης της θερμότητας, που χρειάζεται.
Απορρόφηση Ηλιακής Ακτινοβολίας από τη Γη
Το δώρο του Ήλιου
Έτσι, ο ήλιος είναι σαν, "Γεια Γη, έχω κάτι για σένα!" και η Γη σαν, «Τι είναι, Ήλιε;» και ο Ήλιος σαν, «Είναι μια ολόκληρη δέσμη ενέργειας! Θα είναι υπέροχο!» Έτσι, ο ήλιος στέλνει όλη αυτή την ενέργεια με τη μορφή θερμότητας, φωτός και ακτίνες UV, και η Γη σαν, "Ω, ουάου, ευχαριστώ Ήλιε!"
Πού πηγαίνει;
Έτσι, η ενέργεια είναι παντού, και είναι σαν, «Πού να πάω; Τι να κάνω?" και η Γη σαν, "Μην ανησυχείς, γκότσου!" Έτσι, η ενέργεια απορροφάται από τον αέρα, το νερό, τους βράχους, τα κτίρια, το πεζοδρόμιο και τα ζωντανά πράγματα, και είναι σαν, "Ωραία, είμαι μέρος κάτι τώρα!"
Ανώμαλη Θέρμανση
Έτσι, ορισμένα μέρη της Γης λαμβάνουν περισσότερη ενέργεια από άλλα, και είναι σαν, "Γεια, γιατί είναι αυτό;" και η Γη σαν, "Έτσι είναι, φίλε!" Έτσι, οι διαφορές στην ενέργεια κάνουν τους ανέμους και τα ωκεάνια ρεύματα να κινούνται σε όλο τον πλανήτη, και είναι σαν, "Ουάου, αυτό είναι πολύ ωραίο!"
Επαναακτινοβολία Θερμότητας
Τι θα συνέβαινε χωρίς αυτό;
- Αν ο Ήλιος συνέχιζε να μας ακτινοβολεί χωρίς κανένα τρόπο να απαλλαγούμε από τη ζέστη, θα ήμασταν τοστ!
- Ευτυχώς, η Γη έχει έναν τρόπο να κρυώνει - εκπέμπει ξανά τη θερμότητα πίσω στο διάστημα.
- Η ποσότητα της θερμότητας που ακτινοβολείται ξανά εξαρτάται από τους τύπους αερίων στην ατμόσφαιρα. Μερικά αέρια απορροφούν τη θερμότητα καλύτερα από άλλα και μπορούν να ανακατέψουν τη διαδικασία επαναακτινοβολίας.
- Ένα από αυτά τα αέρια είναι το διοξείδιο του άνθρακα, το οποίο μπορεί να προκαλέσει το «φαινόμενο του θερμοκηπίου». Όταν η ποσότητα του διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα αυξάνεται, περισσότερη θερμότητα αποθηκεύεται στην ατμόσφαιρα και λιγότερη θερμότητα επαναακτινοβολείται.
Τι σημαίνει αυτό για εμάς;
- Αν δεν προσέχουμε την ποσότητα διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα, η Γη θα γίνει πολύ πιο ζεστή!
- Πρέπει να βεβαιωθούμε ότι διατηρούμε τη Γη δροσερή διαχειριζόμενοι την ποσότητα διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα.
- Αυτό σημαίνει να μειώσουμε τη χρήση ορυκτών καυσίμων, να φυτέψουμε περισσότερα δέντρα και γενικά να προσέχουμε περισσότερο τον αντίκτυπό μας στο περιβάλλον.
Τι θερμοκρασία φτάνει ο ήλιος;
Θερμοκρασία επιφάνειας
Λοιπόν, αναρωτιέστε πόσο καυτός είναι ο ήλιος; Λοιπόν, να σας πω, είναι ζεστό! Πιο ζεστή από μια μέρα στην παραλία, πιο ζεστή από μια πεζοπορία το καλοκαίρι και ακόμα πιο ζεστή από το σπίτι σας την πιο ζεστή μέρα του χρόνου, όταν το AC είναι χαλασμένο. Μιλάμε για θερμοκρασίες από 90°F έως 100°F (32°C έως 38°C). Αλλά αυτό δεν είναι τίποτα σε σύγκριση με την πιο καυτή θερμοκρασία που έχει καταγραφεί ποτέ στη Γη – 134°F (56.7°C) στην Κοιλάδα του Θανάτου της Καλιφόρνια στις 10 Ιουλίου 1913.
Ο Πυρήνας του Ήλιου
Ο ήλιος, το αστέρι στο κέντρο του ηλιακού μας συστήματος, είναι πολύ πιο καυτός από οτιδήποτε μπορούμε να φανταστούμε. Η επιφάνεια του ήλιου είναι καυτή, αλλά ο πυρήνας; Λοιπόν, αυτό είναι ένα εντελώς άλλο επίπεδο θερμότητας! Εδώ είναι μερικά πράγματα που μπορείτε να περιμένετε να βρείτε στον πυρήνα του ήλιου:
- Θερμοκρασίες που φτάνουν έως και 27 εκατομμύρια βαθμούς Φαρενάιτ (15 εκατομμύρια βαθμούς Κελσίου)
- Μια πίεση τόσο έντονη που είναι 250 δισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από την πίεση στο επίπεδο της θάλασσας
- Αντιδράσεις πυρηνικής σύντηξης που παράγουν ενέργεια και φως
Συμπέρασμα
Λοιπόν, ορίστε το. Ο ήλιος είναι καυτός. Όπως, πολύ ζεστό. Πιο hot από οτιδήποτε μπορείτε να φανταστείτε. Έτσι, την επόμενη φορά που θα βγείτε στον ήλιο, θυμηθείτε – είναι πιο ζεστό από όσο νομίζετε!
Η θερμότητα και η ενέργεια του Ήλιου
Θερμοκρασία
- Στο διάστημα, τα μόρια μακριά από τον Ήλιο θερμαίνονται αποκλειστικά από το φως που απομένει από τη Μεγάλη Έκρηξη. Το απόλυτο μηδέν είναι -273.15°C, -459.67°F ή 0K.
- Το αέριο ανάμεσα στα αστέρια μπορεί να φτάσει σε θερμοκρασία μόνο περίπου 3Κ.
- Η επιφάνεια του Ήλιου, ή η φωτόσφαιρα, έχει μέση θερμοκρασία περίπου 6000Κ.
- Οι ηλιακές κηλίδες είναι πιο δροσερές, περίπου στα 4500K.
- Το νερό παγώνει στους 273K (0°C ή 32°F) και βράζει στους 373K (100°C ή 212°F).
Πηγή ενέργειας
- Βαθιά μέσα στον Ήλιο, όπου η θερμοκρασία είναι 15 εκατομμύρια Κέλβιν, τα άτομα υδρογόνου κλείνουν και συχνά συγκρούονται.
- Οι ενέργειές τους είναι τόσο υψηλές που μια σύγκρουση απογυμνώνει τα ηλεκτρόνια του ατόμου.
- Το υδρογόνο, το οποίο είναι απλώς ένα πρωτόνιο, συνδυάζεται με άλλα πρωτόνια για να σχηματίσει ήλιο.
- Αυτή η διαδικασία, που ονομάζεται αλυσίδα πρωτονίου-πρωτονίου, απελευθερώνει ενέργεια με τη μορφή ακτίνων γάμμα.
- Οι ακτίνες γάμμα μετατρέπονται σε θερμότητα και φως καθώς ταξιδεύουν έξω από τον Ήλιο.
φως
- Ειδικά τηλεσκόπια στη Γη και στο διάστημα μπορούν να μας δείξουν την επιφάνεια του Ήλιου με εξαιρετική λεπτομέρεια.
- Η σχεδόν αόρατη χρωμόσφαιρα, ακριβώς πάνω από τη φωτόσφαιρα, είναι λίγο πιο ζεστή από την επιφάνεια με θερμοκρασία που φτάνει σε θερμοκρασία περίπου 20,000 Κ.
- Πάνω από τη χρωμόσφαιρα, το στέμμα γίνεται ένας άνεμος από λεπτό αέριο που ρέει προς τα έξω μέσω του ηλιακού συστήματος.
- Το στέμμα είναι εντυπωσιακά θερμότερο από την επιφάνεια του Ήλιου, με θερμοκρασίες που φτάνουν τα 2,000,000 Κ.
- Κατά τη διάρκεια μιας ηλιακής έκλειψης, όταν η Σελήνη εμποδίζει το φως της φωτόσφαιρας, η λευκή λάμψη του στέμματος είναι ορατή στο μάτι.
Φάσμα
- Ο Ήλιος είναι αστέρι τύπου G, που σημαίνει ότι εκπέμπει ένα φάσμα φωτός που κυριαρχείται από το κιτρινοπράσινο φως.
- Το ηλιακό φάσμα αποκαλύπτει τη σύνθεση του Ήλιου, με στοιχεία όπως το υδρογόνο, το ήλιο και το οξυγόνο να είναι τα πιο άφθονα.
- Η δωρεάν ηλιακή ενέργεια είναι διαθέσιμη σε εμάς με τη μορφή ηλιακού φωτός, η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την τροφοδοσία κατοικιών και επιχειρήσεων.
- Η πλεύση στο διάστημα με ηλιακό φως είναι δυνατή, καθώς τα διαστημόπλοια μπορούν να χρησιμοποιήσουν την ενέργεια του Ήλιου για να προωθηθούν.
- Ο ηλιακός άνεμος είναι ένα ρεύμα φορτισμένων σωματιδίων που εκπέμπεται από τον Ήλιο και μπορεί να επηρεάσει το κλίμα της Γης.
The Sun's Toasty Temperature
Τα Βασικά
- Το απόλυτο μηδέν είναι ψυχρός -273.15°C, -459.67°F ή 0K.
- Η Γη διατηρείται ζεστή από την ενέργεια που απομένει από το σχηματισμό της, την ενέργεια που απελευθερώνεται από τη ραδιενεργή αποσύνθεση και την ενέργεια που λαμβάνει από τον Ήλιο.
- Η επιφάνεια του Ήλιου, ή η φωτόσφαιρα, έχει μέση θερμοκρασία περίπου 6000Κ.
- Οι ηλιακές κηλίδες είναι πιο ψυχρές, σε περίπου 4500K, λόγω ενός ισχυρού τοπικού μαγνητικού πεδίου που εμποδίζει τη ροή ενέργειας.
- Το νερό παγώνει στους 273K (0°C ή 32°F) και βράζει στους 373K (100°C ή 212°F).
Τα αόρατα μέρη
- Η σχεδόν αόρατη χρωμόσφαιρα, ακριβώς πάνω από τη φωτόσφαιρα, είναι λίγο πιο ζεστή από την επιφάνεια με θερμοκρασία που φτάνει τους 20,000 Κ.
- Πάνω από τη χρωμόσφαιρα, το στέμμα είναι ένας άνεμος από λεπτό αέριο που ρέει προς τα έξω μέσω του ηλιακού συστήματος.
- Το στέμμα είναι πολύ πιο ζεστό από την επιφάνεια του Ήλιου, με θερμοκρασίες που φτάνουν τα 2,000,000 Κ.
The Inside Scoop
- Η μέση πυκνότητα του Ήλιου είναι περίπου 1.4 γραμμάρια ανά κυβικό εκατοστό.
- Το κέντρο του Ήλιου είναι 15,000,000 Κ και έχει πυκνότητα 150 γραμμάρια ανά κυβικό εκατοστό.
- Η ενέργεια από το κέντρο του Ήλιου φτάνει στην επιφάνεια σε περίπου 1,000,000 χρόνια και χρειάζεται 8 λεπτά για να φτάσει στη Γη.
Η Πηγή Ενέργειας του Ήλιου: Αλυσίδα Πρωτονίου-Πρωτονίου
Τι συμβαίνει?
- Μέσα στον Ήλιο, είναι τόσο ζεστό (15 εκατομμύρια Κέλβιν!) που τα άτομα υδρογόνου αναπηδούν και συχνά συγκρούονται μεταξύ τους.
- Αυτή η σύγκρουση απογυμνώνει τα ηλεκτρόνια, αφήνοντας μόνο πρωτόνια και ηλεκτρόνια.
- Τα πρωτόνια έχουν αρκετή ενέργεια για να ξεπεράσουν την απώθησή τους και να συντηχθούν, δημιουργώντας δευτέριο, μετά ελαφρύ ήλιο, και τέλος, το ήλιο που βρίσκουμε στη Γη.
- Κάθε φορά που συμβαίνει αυτή η διαδικασία, 4 άτομα υδρογόνου γίνονται 1 άτομο ηλίου.
Ποια είναι η μεγάλη συμφωνία;
- Όταν παρασκευαστεί το ήλιο, μέρος της μάζας έχει εξαφανιστεί.
- Αυτή η μάζα που λείπει έχει μετατραπεί σε ενέργεια, με τη μορφή ακτίνων γάμμα (100,000 φορές πιο ενεργητική από το ορατό φως!).
- Έτσι, ο Ήλιος μετατρέπει το υδρογόνο σε ήλιο και ενέργεια!
Οι λαμπερές ακτίνες του Ήλιου
Τι είναι οι ακτίνες γάμμα;
Οι ακτίνες γάμμα είναι σαν μικροσκοπικά μικρά ζωάκια, απορροφώνται από τα άτομα, μετά ενθουσιάζονται και αρχίζουν να χορεύουν, αλλάζοντας το μήκος κύματός τους ανάλογα με τα ενεργειακά επίπεδα των ηλεκτρονίων στα άτομα και τη θερμοκρασία των ατόμων.
Ποιο είναι το τελικό αποτέλεσμα;
Μέχρι τη στιγμή που αυτά τα μικρά πάρτι ζωάκια φτάσουν στην επιφάνεια του Ήλιου, έχουν μετατραπεί κυρίως σε:
- Ορατό φως (αστέρι τύπου G)
- Υπεριώδες φως
- Υπέρυθρο φως
- Μικρές ποσότητες ακτινογραφιών
- μικροκύματα
- Ραδιοκύματα
Όλα αυτά είναι μορφές Ηλεκτρομαγνητικής Ακτινοβολίας, η οποία είναι βασικά απλώς φως, το οποίο αποτελείται από φωτόνια.
Ο Ήλιος είναι ένα αστέρι τύπου G
Τι είναι ένα αστέρι τύπου G;
- Τα αστέρια τύπου G είναι αστέρια μεσαίου μεγέθους που εκπέμπουν ως επί το πλείστον ορατό φως, με ελάχιστες ακτίνες Χ, υπεριώδεις, υπέρυθρες, μικροκύματα και ραδιοκύματα.
- Μοιάζουν με τα χρυσαφικά των αστεριών – όχι πολύ ζεστά, ούτε πολύ κρύα, αλλά σωστά!
- Αυτά τα αστέρια ταξινομούνται με βάση το φως που εκπέμπουν και αυτά που είναι παρόμοια με τον Ήλιο φέρουν την ετικέτα τύπου "G".
Τι σημαίνει αυτό για εμάς;
- Είμαστε τυχεροί που ο Ήλιος είναι αστέρι τύπου G, επειδή η ηλεκτρομαγνητική του ακτινοβολία είναι κυρίως ορατό φως, το οποίο είναι ασφαλές για εμάς τους ανθρώπους.
- Η ατμόσφαιρα της γης απορροφά τις πιο επικίνδυνες ακτίνες Χ και το στρώμα του όζοντος εμποδίζει το υπεριώδες φως.
- Το υπέρυθρο φως γίνεται αισθητό ως θερμότητα και τα μικροκύματα και τα ραδιοκύματα μεταφέρουν μουσική στο διάστημα.
Γιατί ο ουρανός είναι μπλε;
- Ο Ήλιος είναι ένα αστέρι G2, που σημαίνει ότι έχει μέση θερμοκρασία επιφάνειας 5,780 K, δίνοντάς του ένα λευκό χρώμα.
- Η ατμόσφαιρα της Γης διασκορπίζει το μικρότερο μήκος κύματος βιολετί και μπλε φως, κάνοντας τον ουρανό να φαίνεται μπλε.
- Το φως που απομένει κάνει τον Ήλιο να φαίνεται κίτρινος.
Άλλοι τύποι αστεριών
- Τα αστέρια τύπου Ο είναι τα μεγαλύτερα και πιο καυτά αστέρια και εκπέμπουν κυρίως υπεριώδες φως.
- Τα αστέρια τύπου Μ είναι τα μικρότερα και πιο ψυχρά αστέρια και ακτινοβολούν κυρίως υπέρυθρο φως.
- Το Proxima Centauri είναι ένα αστέρι τύπου Μ και το πλησιέστερο αστέρι στον Ήλιο, που βρίσκεται 4 έτη φωτός μακριά.
- Αναλύοντας το φως που εκπέμπεται από ένα αστέρι, μπορούμε να μάθουμε πολλά για αυτό.
Συμπέρασμα
Συμπερασματικά, ο ήλιος είναι μια απίστευτη πηγή ενέργειας που μας ζεσταίνει και μας παρέχει φως. Είναι εκπληκτικό να πιστεύουμε ότι η ίδια ενέργεια που θερμαίνει την Κοιλάδα του Θανάτου στους 134°F (56.7°C) μπορεί επίσης να μας προσφέρει μια απαλή ζεστασιά που μπορούμε να απολαύσουμε. Για να αξιοποιήσετε στο έπακρο την ενέργεια του ήλιου, θυμηθείτε να φοράτε αντηλιακό, να μείνετε ενυδατωμένοι και να απολαύσετε την ύπαιθρο! Και μην ξεχνάτε τον πιο σημαντικό κανόνα από όλους: μην κοιτάτε ποτέ απευθείας τον ήλιο, διαφορετικά θα δείτε αστέρια!
