Budowa Słońca, jego bilans energetyczny

Slonce -najbliższa gwiazda, centr. ciało Układu Słonecznego, gł. źródło energii docierającej do Ziemi, najjaśniejszy obiekt na niebie.
Zrodlem energii promieniowanej przez Slonce sa reakcje termojadrowe; przemiany wodoru w hel, zachodzace w jego wnetrzu.
Slonce sklada sie w przewazajacej mierze z wodoru (72,2%masy) i helu (26,2%) oraz w znacznie mniejszych ilosciach: tlenu (0,7%), wegla (0,3), azotu (0,1%). Odkryto na sloncu wiekszosc pierwiastkow wystepujacych na Ziemi, wsrod nich magnez, krzem, siarkę, żelazo, wapń, nikiel, sód, glin.
Slonce jest cialem gazowym o ksztalcie prawie kulistym, obrot Slonca jest niejednorodny, najszybszy na rowniku, a najwolniejszy przy biegunach.

Produkowane w jadrze (ok. 16mln K) Slonca energi jest przenoszona w postaci promieniowania ku jego powierzchni, ulegajac w kolejnych warstwach Slonca absorpcji i ponownej emisji (strefa radiacji*). W trakcie tego procesu ulega zmiane rozklad widmowy promieniowania , gdyz kazdorazowo jest okreslany przez warunki panujace w warstwie, ktora to promieniowanie ostatnio emitowala. -(maksimum z zakresu promieniowania y przesuwa sie ku falom dluzszym).
W gornych warstwach wnetrza Slonca energia jest przenoszona takze w wyniku turbulentnych rochow materii (str. konwektywna*).Zewnetrzna warstwa Slonca -Atmosfera, sklada sie z fotosfery, bedaca najglebsza jej warstwa widoczna golym okiem, chromosfera, warstwa przejsciowa i korona sloneczna.
W fotosferze temperatura makleje wraz z wysokoscia, gestosc spada. Na powierzchnie fotosfery (jej temperatura ok 6000 K)obserwuje sie wystepownie tzw.granul -obszarow o rozmiarach ok.1000km, jasniejszych, o temperaturze wyzszej (ok.100 K) od otaczajacej je fotosfery, bedacych wynikiem zachodacych pod fotosfera ruchow turbulentnych materii. W dolnej warstwie chromosfery temperatura rosnie wraz z wys., by po przejsciu przez warstwe przejsciowa osiagnac w dolnej czesci korony wartosc rzedu 1mil K -wzrost ten tlumaczy sie dodatkowym "grzaniem" atmosfery Slonca w wyniku chaotycznych ruchow podfotosferycznej strefy knwektywnej*). Z korony dbywa sie ustawiczny wyplyw materii, ktora w postaci wiatru slonecznego przenika przestrzen miedzyplanetarna; wyplyw materii z korony powoduje spowalnianie rotacji Slonca.
W atmosferze Slonca obserwuje sie szereg zjawisk o zmieniajacyms ie okresowo (srednieo z okresem ok 11,4lat) natezeniu. Caloksztalt tych zjawisk, na ktore sklada sie m.in wystepowanie w fotosferze plam slonecznych i pochodni*, a w chromosferze rozblyskow i protuberancji*, oraz zmiany ksztaltu i wielkosci korony, nosi nazwe slonacznej aktywnosci. Jej przyczyna sa zmiany zachodzace w ogolnym polu magnetycznym Slonca. Aktywnosc sloneczna jest zrodlem wielu zjawisk zachodzacych w gornych warstwach Ziemi, jak zaklocenia pola geomagnetycznego, stanu jonosfery, wystepowanie zorz polarnych itp; maja one wplyw na lacznosc radiowa na Ziemi. Przypuszcza sie, ze slonce po powstaniu bylo wielokrotnie bardziej aktywne niz obecnie,a jego obrot odbywal sie ok. 10 razy szybciej. -wyjasnienie wyzej. Oblicza sie tez, ze w ciagu jednej sekundy na skutek promieniowania Slonce traci ok.5 mln ton swojej masy.

Objetosc slonca jest 1300 000 razy wieksza od Ziemi
Masa slonca 333 000 razy wieksza od Ziemi
Przyspieszenie grawitacyjne 28 razy wieksze od Ziemi
Srednia gestosc wynosi 1/4 gestosci ziemi.

Swiatlo dochodzi do naszej planety z przestrzeni kosmicznej, w ktorej panuje proznia. Zrodlem swiatla i ciepla na Ziemi jest promieniowanie sloneczne, ktore rozchodzi sie w przestrzeni kosmicznej w postaci fal elektromagnetycznych.

Zalogi stelitow okrazajacych Ziemie poza atmosfera ziemska porozumiewaja sie ze stacjami naziemnymi za pomoca fal radiowych. Stad wniosek, ze fale te, w przeciwienstwie do fal mechanicznych, moga rozchodzic sie w prozni (-chyba ze nie jest ona proznia;).

Swiatlo i fale radiowe naleza do fal elektromagnetycznych.
Klasyfikacje fal elektromagnetycznych wedlug ich dlugosci w prozni lub czestotliwosci nazywamy widmem fal elektromagnetycznych.
Najistotniejsze znaczenie dla nas ma niewielki zakres dlugosci fal od 380nm do 780nm.
Sa to fale widzialne czyli swietlne. Najkrotsza z nich -to swiatlo o barwie fioletowej, najdluzsza o barwie czerwonej.

Mniejsze od swiatla widzialnego dlugosci fal maja kolejno:
-promieniowanie nadfioletowe, wytwarzane np.w lampach kwarcowych, ktore stanowi takze skladnik promieniowania slonecznego.
-promieniowanie rentgenowskie (promienie X Roentgena) stosowane w medycynie i nauce.
-promieniowanie gamma, wysylane przez ciala promieniotworcze, szeroko stosowane w medycynie (zarowno w diagnostyce jak i terapii).

Po stronie fal dluzszych od swiatla widzialnego kolejne zakresy dlugosci fal w widmie zajmuja:
-promieniowanie podczerwone, wykorzystywane np. w pilotach telewizyjnych, wysylane np. przez ciala stale ogrzane do temperatury ok. 500 st.C.
-mikrofale, wykorzystywane w kuchenkach mikrofalowych, w zabiegach medycznych i radarze,
-fale ultrakrotkie (UKF) i radiowe, wyk w alarmach samochodowych, telewizji, radiofonii, rezonansie magnetycznym i telefonach komorkowych.

Slonce emituje rozne rodzaje promieniowania w postaci fal dlugich t.j podczerwien, -niewidoczna dla oka, ale dostrczajaca ciepla oraz fal krotkich, do ktorych zaliczamy promienie X (Roentgena) , promienie gamma i prominiowanie nadfiloetowe.
Promieniowanie krotkofalowe jest rowniez niewidoczne, choc oddzialowuje na organizm czlowieka.
Swiatlo biale, widoczne jest mieszanina o roznych barwach (dl fal): najdluzsza jest fioletowa, zielona, zolta, najkrotsza czerwona (-z doswiadczenia w pryzmacie)

W widmie promieniowania slonecznego ze wzgledu na ilosc energii najwiekszy udzial ma promieniowanie widzialne inaczej biale (dlugie, widzialne 47%), reszta przypada na promieniowanie podczerwone - (dlugie, niewidzialne 44%) i ultrafioletowe - (krotkie, niewidzialne 9%).

Ilosc ciepla docierajacego do powierzchni Ziemi uzalezniona jest od kata padania promieni slonecznych, zatem zmienia sie od pory dnia i roku oraz szerokosci geograficznej.
Maksymalne wartosci osiaga w strefie miedzyzwrotnikowej. Sumy roczne promieniowania wynosza tu od 70 do 140 Kcal/cm2/rok, podczas gdy w strefach podbiegunowych spadaja ponizej 10 Kcal/cm2/rok.
Naslonecznienie zalezy takze od wielkosci zachmurzenia, stopnia zanieczyszczenia atmosfery oraz ekspozycji form terenu w stosunku do Slonca.
Nie cale promieniowanie sloneczne dociera do powierzchni Ziemi. wieksza jego czesc (53%) jest odbijana lub rozpraszana w atmosferze.
Bilans energii slonecznej ksztaltuje sie nasepujaco:
47% promieniowania dociera do gruntu,
23% odbija sie od chmur,
16% pochlaniaja -para wodna, pyly, gazy atmosferyczne,
7% odbija i rozprasza atmosfera,
4% odbija sie od ladow i oceanow (wartosc ta zalezy od albeda* roznych powierzchni, czyli ich zdolnosci odbijania promieniowania slonecznego; np.albedo sniegu i lodu wynosi 85-95%, a lasu ok.12%), *Albedo stosunek ilosci promieniowania odbitego do ilosci promieniowania padajacego na okreslona powierzchnie.
3% absorbuja chmury.

Promieniowanie sloneczne w postaci promieniowania krotkofalowego (99% skladu promieniowania Slonca) jest pochlaniane przez powierzchnie Ziemi, ktora -ogrzewajac sie -sama staje sie zrodlem promieniowania, tym razem dlugofalowego -cieplnego, ogrzewajacego powietrze. Cieplo przenoszone jest wyzej droga przewodnictwa, a takze ruchom konwekcyjnym. Powietrze wskutek ogrzania zwieksza objetosc, staje sie lzejsze wzgledem otaczajacego powietrza o wiekrzej gestosci i wedruje ku gorze. Cieplo jest wiec, wtornie wypromieniowywane przez powierzchnie Ziemi ku atmosferze, ale tylko jego czesc ulatuje w przestrzen kosmiczna, druga czesc odbija sie od pary wodnej, dwutlenku wegla i innych gazow atmosferycznych i powraca ku powierzchni, by ja ponownie ogrzac. Jesli w powietrzu nastepuje wzrost stezenia tych gazow, emitowanych w nadmiarze przez przemysl, pozary lasow czy wybuchy wulkanow, wowczas wystepuje tzw efekt cieplarniany, rejestrowanie jako ocieplenie klimatu.