Ο ΗΛΙΟΣ

15 06 2010

Ο Ήλιος είναι ο αστέρας του ηλιακού μας συστήματος και το λαμπρότερο σώμα του ουρανού. Η φωτεινότητά του είναι τέτοια ώστε κατά την διάρκεια της ημέρας να μην επιτρέπει, λόγω της έντονης διάχυσης του φωτός, σε άλλα ουράνια σώματα να εμφανίζονται (με εξαίρεση την Σελήνη και σπανιότερα την Αφροδίτη). Σύμφωνα με την αρχαία ελληνική μυθολογία, ατά τον Όμηρο και τον Ησίοδο, ήταν γιος του Τιτάνα Υπερίωνα. Φοίβος, φωτοβόλος δηλαδή, ήταν η προσωνυμία του Ηλίου, η ίδια με του θεού Απόλλωνα. Κατά την εξέλιξη του αρχαίου ελληνικού πολιτισμού, οι ηλιακές ιδιότητες αποδόθηκαν στον θεό Απόλλωνα. Στη σύγχρονη εποχή γνωρίζουμε πως ο Ήλιος είναι το κοντινότερο στην Γη άστρο. Η σημασία του Ήλιου στην εξέλιξη και την διατήρηση της ζωής στην Γη είναι καίρια, καθώς με τη θεμελιώδη διαδικασία της φωτοσύνθεσης προσφέρει την απαραίτητη ενέργεια για την ανάπτυξη των ζωντανών οργανισμών, και διατηρεί την επιφανειακή θερμοκρασία της Γης σε ανεκτά για τη ζωή επίπεδα.

Ο Ήλιος είναι ένας αστέρας της κύριας ακολουθίας με φασματικό τύπο G2 V, έχει δηλαδή μεγαλύτερη μάζα και θερμοκρασία απ΄ ό,τι ένα μέσο αστέρι αλλά σημαντικά μικρότερη από έναν μπλε γίγαντα. Ο χρόνος ζωής ενός αστέρα G2 της κύριας ακολουθίας είναι περί τα 10 δισεκατομύρια έτη· η ηλικία του Ηλίου εκτιμάται στα 5 δισεκατομύρια. Ο Ήλιος ακολουθεί μία τροχιά μέσα στον Γαλαξία σε μία απόσταση 25.000 με 28.000 έτη φωτός από το κέντρο του, ολοκληρώνοντας μία περιφορά σε περίπου 226 εκατομύρια έτη. Γύρω από τον Ήλιο έχουν τις τροχιές του οι οκτώ πλανήτεςΓη είναι ο τρίτος πλανήτης από τον Ήλιο) με τους δορυφόρους τους, καθώς και άλλα σώματα όπως αστεροειδείς και κομήτες: όλα τα σώματα συναποτελούν το Ηλιακό Σύστημα.

Το σχήμα του Ηλίου, μετά από επιμελημένες μετρήσεις έδειξαν ότι είναι σχεδόν μία τέλεια σφαίρα με μέση διάμετρο 1.392.000 km (109 γήινες διάμετροι) με μία πλάτυνση περί τα 9 εκατομμυριοστά, η οποία οφείλεται κυρίως στη βαρύτητα του πλανήτη Δία.

Στην αντίληψη του μεγέθους τού Ήλιου συχνά γίνεται λόγος του όρου «φαινόμενη διάμετρος του Ηλίου». Φαινόμενη διάμετρος του Ηλίου η οποία είναι η γωνία ΑΓΒ με την οποία παρατηρείται ο Ήλιος από τη Γη όταν Α και Β είναι αντιδιαμετρικά σημεία της περιφέρειας του δίσκου του Ηλίου και Γ το σημείο της Γης (του παρατηρητή). Η διχοτόμος της γωνίας ΑΓΒ εκφράζει την απόσταση Γης-Ηλίου. Η φαινόμενη διάμετρος του Ήλιου μεταβάλλεται κατά τη διάρκεια του έτους: Στις 3 Ιανουαρίου λαμβάνει τη μεγαλύτερη τιμή, ίση προς 32΄ 36΄΄,2 ενώ στις 4 Ιουλίου περιορίζεται στην ελάχιστη τιμή των 31΄ 32΄΄. Συνεπώς η μέση τιμή της φαινόμενης διαμέτρου είναι 32΄ 4΄΄,1.

Αυτή η μεταβολή της φαινόμενης διαμέτρου αποδεικνύει ότι η Γη δεν περιφέρεται γύρω τον Ήλιο σε κυκλική τροχιά αλλά σε ελλειπτική σε τρόπο ώστε την 1η Ιανουαρίου η απόσταση Γης-Ήλιου να λαμβάνει την ελάχιστη τιμή των 147.100.000km και στις 2 Ιουλίου τη μέγιστη τιμή των 152.100.000 km. Έτσι η μέση τιμή της απόστασης είναι 149.504.312 km.

Μετρήσεις λαμπρότητας του Ήλιου έδειξαν ότι αυτός είναι 12 Χ 1010 φορές λαμπρότερος από αστέρα α΄ μεγέθους και κατά 23 Χ 107 φορές λαμπρότερος του φωτός όλων των αστέρων μαζί. Γι΄ αυτό άλλωστε κατά την ημέρα τους αποκρύπτει. Τέλος σε σχέση με την Πανσέληνο είναι κατά 56 Χ 104 φορές λαμπρότερος εκείνης. Ο Ήλιος φαίνεται τόσο λαμπρός ακριβώς λόγω της μικρής σχετικά απόστασής του από τη Γη, σε σχέση πάντα με τους άλλους αστέρες. Αν όμως βρισκόταν σε απόσταση 10 παρσέκ τότε θα φαινόταν ως ένας αμυδρός αστέρας, περίπου 5ου μεγέθους. Ακριβέστερα το απόλυτο μέγεθος του Ήλιου είναι 4,8. Όταν παρατηρούμε τον Ήλιο με τηλεσκόπιο δεν φαίνεται ομοιόμορφα φωτεινός σε όλη την έκταση του δίσκου του, αλλά λάμπρότερος στο κέντρο του και αμυδρότερος στη περιφέρεια του δίσκου του, (όπως και στην παρακείμενη εικόνα του, στον ενδεικτικό πίνακα). Αυτό μαρτυρεί ότι η ηλιακή σφαίρα περιβάλλεται από ατμόσφαιρα που απορροφά το φως του.

Η πλήρης σφαιρικότητα του Ήλιου εξηγείται από τη βραδεία του περιστροφή. Από την οπτική και την φασματοσκοπική εξέταση προκύπτει ότι η ηλιακή σφαίρα περιστρέφεται στον άξονά της από δυτικά προς ανατολικά και ο απαιτούμενος χρόνος περιστροφής, κατά μέσον όρο φθάνει τις 25 ημέρες και 23 λεπτά. Ο χρόνος όμως αυτός δεν είναι σταθερός σε όλα τα σημεία της επιφάνειάς του. Έτσι στη περιοχή του ηλιακού ισημερινού περιορίζεται στις 24 ημέρες και 15 ώρες, ενώ σε απόσταση 45° από αυτόν τον ισημερινό φθάνει περίπου στις 28,5 ημέρες ενώ στους πόλους παρατηρείται ακόμη μεγαλύτερος.

Ο Ήλιος αποτελείται κατά 74% από υδρογόνο, κατά 25% από ήλιο και 1% από άλλα στοιχεία. Το υδρογόνο αποτελεί το κύριο καύσιμο για τις θερμοπυρηνικές αντιδράσεις που παράγουν την ενέργεια που ακτινοβολεί, ενώ το ήλιο προέρχεται κυρίως από τα προϊόντα της πυρηνικής σύντηξης του υδρογόνου.

Ο Ήλιος δεν έχει σαφή επιφάνεια όπως έχουν οι γήινοι πλανήτες. Η πυκνότητα των αερίων μειώνεται σε συνάρτηση με την ακτίνα του Ηλίου με ένα νόμο αντιστρόφου τετραγώνου. Η ακτίνα του Ηλίου μετριέται από το κέντρο του άστρου έως τη φωτόσφαιρα, έξω από την οποία δεν λαμβάνει χώρα η πυρηνική σύντηξη.

Στο κέντρο του Ηλίου η θερμοκρασία φθάνει τους 20 εκατομμύρια βαθμούς Κελσίου. Σε τέτοια θερμοκρασία τα άτομα έχουν χάσει τα ηλεκτρόνιά τους, βρίσκονται δηλαδή ιονισμένα και η κατάσταση της ύλης καλείται πλάσμα. Αυτό έχει σαν συνέπεια τα άτομα υπερθερμασμένα να κινούνται με μεγάλες ταχύτητες, να συγκρούονται μεταξύ τους σφοδρά έτσι ώστε δύο άτομα υδρογόνου να ενώνονται κολλάνε κατά τη σύγκρουση. Αν ακολουθήσουν άλλες δύο συγκρούσεις τότε προστίθενται άλλα δύο άτομα υδρογόνου στο σύνολο φτιάχνοντας έτσι ένα σταθερό άτομο ηλίου. Τα τέσσερα μεμονωμένα άτομα υδρογόνου ζυγίζουν περισσότερο, πριν τη συγχώνευση, από ένα άτομο ηλίου που δημιουργήθηκε με τη συγχώνευση. Η υπόλοιπη μάζα μετατράπηκε σε ενέργεια, σύμφωνα με την εξίσωση μετατροπής Άλμπερτ Αϊνστάιν: Ε=mc2.

Ο Ήλιος είναι μία τεράστια σφαίρα από διάφορα αέρια κυρίαρχα των οποίων είναι το υδρογόνο και το ήλιο. Η θερμοκρασία που επικρατεί στον Ήλιο είναι τόσο μεγάλη ώστε να εξαερώνονται ακόμη και τα μέταλλα. Η ποσότητα ενέργειας που παράγεται είναι απίστευτη. Έχει προσδιοριστεί πως σε κάθε δευτερόλεπτο ο Ήλιος εκπέμπει τόση ενέργεια όση θα έδινε μια έκρηξη 4 δισεκατομμυρίων βομβών υδρογόνου των 100 μεγατόνων η κάθε μία. Και όλα αυτά για ένα μόνο δευτερόλεπτο, ενώ ο Ήλιος εκπέμπει εδώ και 5 δισεκατομμύρια χρόνια και θα συνεχίσει τουλάχιστον για άλλα τόσα.

Όπως αναφέρθηκε παραπάνω κάθε δευτερόλεπτο περίπου 655 εκατομμύρια τόνοι υδρογόνου από τη μάζα του ήλιου μετατρέπονται σε 650 εκατομμύρια τόνους ηλίου που συνεχίζουν να αποτελούν μάζα του Ήλιου. Από τη διαφορά αυτή 4,6 εκατομμύρια τόνοι μετατρέπονται σε ενέργεια. Η ύλη δηλαδή στη καρδιά των άστρων αποτελείται από μίγμα ελεύθερων πυρήνων και ελεύθερων ηλεκτρονίων. Επειδή το υδρογόνο είναι κύριο συστατικό των άστρων, αυτό σημαίνει πως το αστρικό πλάσμα αποτελείται κυρίως από ελεύθερα πρωτόνια που θα πρέπει να συνδεθούν μεταξύ τους για να σχηματίσουν το στοιχείο ήλιο. Υπό αυτές τις συνθήκες ο Ήλιος είναι ένας τεράστιος θερμοπυρηνικός αντιδραστήρας που μετατρέπει το υδρογόνο σε ήλιο. Και μάλιστα στη διάρκεια αυτή της διαδικασίας σε κάθε δευτερόπεπτο μετατρέπει σε ενέργεια 4,6 εκατομμύρια τόνους από τη μάζα του. Παρόλο όμως που χάνει τόση μάζα, είναι τόσο πολύ τεράστιος που και δισεκατομμύρια χρόνια να περάσουν θά χάσει μόλις το ένα εκατοστό της μάζας του. Όλα τα άστρα στον ουρανό ακτινοβολούν ενέργεια με τον ίδιο τρόπο έστω κι αν είναι μικρότερα ή μεγαλύτερα ή θερμότερα.

Το γενικό υπόβαθρο της εσωτερικής δομής των άστρων γενικά οφείλεται στον Άγγλο φυσικό αστρονόμο Άρθουρ Έντιγκτον (1882-1944) και πολύ πριν ανακαλυφθεί η πηγή ενέργειας των άστρων. Ο Έντιγκτον είχε περιγράψει τη κατάσταση που επικρατεί στη καρδιά των άστρων ως εξής: «Μέσα σ΄ ένα κυβικό εκατοστό βρίσκονται συμπυκνωμένα ένα τρισεκατομμύριο τρισεκατομμυρίων άτομα, περίπου διπλάσια ελεύθερα ηλεκτρόνια και 20 δισεκατομμύρια τρισεκατομμυρίων ακτίνες Χ. Οι ακτίνες Χ κινούνται με τη ταχύτητα του φωτός και τα ηλεκτρόνια με ταχύτητα 16.000 χλμ το δευτερόλεπτο. Τα περισσότερα άτομα είναι απλά πρωτόνια (δηλαδή πυρήνες υδρογόνου) που τρέχουν με ταχύτητα περίπου 500 χλμ/sec. Όμως στο χώρο υπάρχουν βαρύτερα άτομα που κινούνται ποιό αργά 60 χλμ/sec. Με τις παραπάνω ταχύτητες μπορείτε κάλλιστα να φανταστείτε το μέγεθος των συγκρούσεων που επακολουθούν«.

Η διαδικασία αυτή εξηγήθηκε όμως για πρώτη φορά από τον Γερμανο-Αμερικανό φυσικό Χανς Α. Μπέτε το 1938 όπου και του χάρισε το Βραβείο Νόμπελ Φυσικής το 1967.

Δύο είναι τα βασικά είδη των θερμοπυρηνικών αντιδράσεων που συμβαίνουν στις μάζες των άστρων. Η μία ονομάζεται αλυσίδα πρωτονίου – πρωτονίου και η άλλη κύκλος του άνθρακα. Και στα δύο αυτά είδη αντιδράσεων 4 πυρήνες υδρογόνου (Η-1) συγχωνεύονται σε ένα πυρήνα ηλίου (He-4) εκπέμποντας συγχρόνως συνολική ενέργεια 26,2 εκατομμυρίων ηλεκτρονιοβόλτ (MeV). Στη διάρκεια της διαδικασίας αυτής όταν 1000 γραμμάρια υδρογόνου συγχωνεύονται δημιουργούν 993 γραμμάρια ηλίου (He), γεγονός που σημαίνει ότι χάνονται συνολικά μόλις 7 γραμμάρια ύλης. Και είναι αυτή που μετατράπηκε σε τόση μεγάλη ενέργεια.

Η μάζα του Ηλίου δεν είναι τέτοια ώστε να τον οδηγήσει σε κατάσταση καινοφανούς ή υπερκαινοφανούς. Ωστόσο εκτιμάται πως σε 4 με 5 δισεκατομμύρια έτη, με την εξάντληση των αποθεμάτων υδρογόνου και τη μεταστοιχείωσή τους σε ήλιο και κατόπιν σε βαρύτερα στοιχεία, θα αρχίσει να διαστέλλεται σχηματίζοντας έναν κόκκινο γίγαντα. Αυτό θα συμβεί διότι η πίεση από την σύντηξη των βαρύτερων στοιχείων είναι μεγαλύτερη από την αντίστοιχη του υδρογόνου, έτσι για να εξισοροπηθεί με την βαρύτητα θα μεγαλώσει ο όγκος του Ηλίου. Αν και είναι πιθανόν η έκταση του κόκκινου γίγαντα να περιέχει την τροχιά της Γης, πρόσφατες έρευνες υποστηρίζουν πως η διαδικασία επέκτασης σε κόκκινο γίγαντα θα προωθήσει τη Γη σε απομακρυσμένη τροχιά, αποτρέποντας την εξάχνωσή της. Μετά τη φάση του κόκκινου γίγαντα, ο Ήλιος θα γίνει ένας άσπρος νάνος, ο οποίος θα ψύχεται για τα επόμενα 5 δισεκατομμύρια έτη.

Στην αστρολογία ο Ήλιος είναι κυβερνήτης του Λέοντα .

Advertisements

Ενέργειες

Information

Σχολιάστε

Εισάγετε τα παρακάτω στοιχεία ή επιλέξτε ένα εικονίδιο για να συνδεθείτε:

Λογότυπο WordPress.com

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό WordPress.com. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Φωτογραφία Twitter

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Twitter. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Φωτογραφία Facebook

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Facebook. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Φωτογραφία Google+

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Google+. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Σύνδεση με %s




Αρέσει σε %d bloggers: