Soarele: ce este, cum produce energie și cum se schimbă

Soarele este o stea de mărime medie, formată în cea mai mare parte din hidrogen și heliu, care produce lumină și căldură prin fuziune nucleară în nucleul său. Pare enorm pe cerul nostru doar pentru că este aproape: lumina lui ajunge la Pământ în aproximativ opt minute și douăzeci de secunde. Pentru astronomi, este o stea obișnuită, una dintre sutele de miliarde din Calea Lactee, dar este singura pe care o putem studia aproape, în detaliu, zi de zi.

Înțelegerea Soarelui nu e o curiozitate de specialiști. De el depind clima, fotosinteza, vânturile și o bună parte din tehnologia pe care o folosim, de la sateliți la rețelele electrice. În continuare afli din ce este făcut, cum arată straturile lui, ce se întâmplă cu petele solare și cât timp va mai străluci.

Din ce este făcut Soarele și cât de mare este?

Soarele conține aproximativ 73% hidrogen și 25% heliu, iar restul sunt elemente mai grele, precum oxigenul, carbonul, fierul sau neonul. Masa lui reprezintă circa 99,8% din masa întregului Sistem Solar, deci planetele, lunile, asteroizii și cometele luate împreună abia contează. Diametrul lui este de aproximativ 109 ori mai mare decât al Pământului, așa că în interiorul său ar încăpea peste un milion de planete ca a noastră.

Astronomii îl clasifică drept stea de secvență principală, de tip spectral G, numită uneori „pitică galbenă”. Culoarea reală a luminii lui este albă; galbenul îl vedem din cauza modului în care atmosfera Pământului împrăștie lumina albastră. Dacă ai fi în spațiu, Soarele ți-ar părea alb. Pentru mai multe despre felul în care se formează și se sting stelele ca el, vezi Stelele: cum se nasc, cum strălucesc și cum se sting.

Cum produce Soarele energie?

Soarele produce energie prin fuziune nucleară: în nucleu, nuclee de hidrogen se unesc pentru a forma heliu, iar o mică parte din masă se transformă în energie. Temperatura din nucleu este de aproximativ 15 milioane de grade Celsius, iar presiunea este uriașă, produsă de greutatea straturilor de deasupra. În aceste condiții, protonii se apropie suficient cât să se contopească, în ciuda respingerii electrice dintre ei.

Transformarea masei în energie respectă celebra relație a lui Einstein, E = mc². În fiecare secundă, Soarele convertește milioane de tone de materie în energie. Pare mult, dar masa lui este atât de mare încât pierderea e neglijabilă la scară de miliarde de ani. Principiul general al conservării energiei este explicat în Energia: formele ei și legea conservării pe înțeles, iar structura nucleelor implicate apare în Atomul: din ce e făcută materia, de la protoni la quarci.

Cât durează drumul energiei până la suprafață?

Fotonii produși în nucleu nu ies direct, ci se ciocnesc ani la rând cu particule, schimbându-și mereu direcția. Estimările spun că un foton poate petrece zeci de mii de ani, chiar peste o sută de mii, ca să ajungă la suprafață. După ce iese în spațiu, același foton ajunge la noi în opt minute. Lumina pe care o vezi azi a fost, deci, creată cu mult timp înainte de oamenii care o privesc.

Cum este alcătuit Soarele, strat cu strat?

Soarele are șase straturi principale, trei interioare și trei atmosferice. Spre deosebire de Pământ, nu are o suprafață solidă.

Un detaliu surprinzător: coroana este mult mai fierbinte decât suprafața de dedesubt. Explicația completă încă se cercetează, iar ipotezele implică unde magnetice și mici explozii repetate. Poți vedea coroana cu ochiul liber doar în timpul unei eclipse totale, când Luna acoperă discul strălucitor, subiect tratat în Eclipsele de Soare și de Lună: cum apar și cum le privești.

Ce sunt petele solare și ciclul de 11 ani?

Petele solare sunt zone ale fotosferei mai reci și, de aceea, mai întunecate decât împrejurimile, unde câmpul magnetic al Soarelui este foarte intens. Nu sunt negre: sunt „reci” doar în comparație, la aproximativ 3.800 de grade. Numărul lor crește și scade într-un ciclu de aproximativ 11 ani, numit ciclu solar. La maxim, Soarele are multe pete, erupții și ejecții de masă coronală, adică nori de particule aruncați în spațiu. La minim, discul poate rămâne zile întregi fără nicio pată.

Aceste fenomene afectează Pământul prin vântul solar, un flux continuu de particule încărcate electric. Câmpul magnetic al planetei le deviază, dar o parte ajunge spre poli și produce aurorele, adică luminile verzi și roșii de pe cer. În furtunile solare puternice pot apărea perturbații în comunicații radio, în sateliți sau în rețelele electrice. Atmosfera și câmpul magnetic ne protejează, iar rolul straturilor de aer este descris în Atmosfera Pământului: straturile ei și rolul fiecăruia.

Atenție: Nu te uita niciodată direct la Soare, nici cu ochiul liber, nici cu binoclu, nici cu telescop fără filtru solar certificat. Leziunile retinei apar în secunde și nu dor, deci nu ai un semnal de avertizare. Ochelarii de soare obișnuiți nu sunt suficienți.

Cum observi Soarele în siguranță?

Poți observa Soarele în siguranță prin proiecție sau cu un filtru solar special, montat în fața obiectivului. Metoda prin proiecție folosește un binoclu sau un telescop mic îndreptat spre Soare, fără să te uiți prin el, iar imaginea se proiectează pe o foaie albă ținută în spate. Nu o folosi la telescoape cu lentile multiple sau cu oglinzi închise, pentru că se pot încălzi și se pot deteriora.

Varianta mai sigură este filtrul din folie specială, din material certificat pentru uz astronomic, prins ferm pe tubul instrumentului. Printr-un astfel de filtru vezi petele solare, care se mută de la o zi la alta pe măsură ce Soarele se rotește în jurul axei sale în aproximativ o lună. Alegerea unui instrument potrivit este discutată în Telescopul pentru începători: tipuri, deschidere și alegere.

Cât timp va mai străluci Soarele?

Soarele are aproximativ 4,6 miliarde de ani și, după estimările actuale, mai are circa cinci miliarde de ani în care va arde hidrogen stabil. După aceea, nucleul va rămâne fără combustibil, iar Soarele se va umfla într-o gigantă roșie, înghițind probabil Mercur și Venus. În final își va pierde straturile exterioare și va rămâne un nucleu mic și fierbinte, o pitică albă. Pământul va deveni inabitabil cu mult înainte, deoarece strălucirea Soarelui crește treptat de-a lungul miliardelor de ani.

Traseul acesta nu are nimic de temut pentru oameni: scara de timp depășește orice istorie omenească. Pentru o imagine de ansamblu a locului nostru în cosmos, Astronomia pentru începători: ghid complet al cerului adună repere utile.