Wyszukiwanie informacji - FIZYKA
Kurs dla studentów


"Światła Kosmosu"
seans w toruńskim Planetarium

ilustracja na kopule

opis poszczególnych części seansu.

zapadający zmrok

 

 

 

rozgwieżdżone niebo

 

 

 

 

widmo ciągłe

 

ciemne linie w widmie

 

opis pierwiastków tworzących linie

 

rotujące Słońce z plamami i protuberancjami

 

 

 

 

 

 

 

budowa atomu wodoru

 

animacja reakcji termojądrowych

 

 

 

 

 

 

ewolucja Słońca od mgławicy do białego karła

Gwiazdy towarzyszyły człowiekowi od zarania jego dziejów. Dla starożytnych były świetlistymi iskierkami rozsypanymi po niebie, przy pomocy których mogli orientować się w terenie. Były przejawem działałności ich bóstw zamieszkujących gdzieś wysoko i patrzących z góry na nieporadne działania człowieka. Dla innych były światełkami dusz zmarłych krewnych i towarzyszy. Lecz była jeszcze jedna grupa ludzi dla których gwiazdy były obiektem badań i naukowych rozważań. To właśnie dzięki nim - astronomom - możemy w planetarium odbyć naszą gwiezdną podróż.

Już w średniowieczu, tuż po przewrocie kopernikańskim, zaczęto wysuwać śmiałe teorie jedności Wszechświata. Chociaż było to dla wielu niepojęte, oznaczało, że gwiazdy to po prostu bardzo odległe, inne Słońca, a nasze Słońce jest jedną z wielu gwiazd nieskończonego Kosmosu. Niestety, były to tylko teorie. Na ich dowód trzeba było czekać kilka stuleci, do narodzin nowej dziedziny nauki - spektroskopii. Polegała ona na analizowaniu widma, czyli tęczowo zabarwionej wstęgi światła przepuszczonego przez szklany pryzmat.

Dodając wąską szczelinę, oraz specjalny układ optyczny, w widmie światła słonecznego dostrzeżono tajemnicze, ciemne linie. Każda gwiazda, podobnie jak Słońce to odległe, źródło światła. Dla każdej z nich można było więc zbadać widmo. To właśnie dzięki tej metodzie, badając widma Słońca i gwiazd uzyskujemy najwięcej informacji o tych obiektach. Jedną z najważniejszych było stwierdzenie identyczności widm niektórych gwiazd z widmem słonecznym.

Zrozumiano, że za układ i ilość ciemnych linii odpowiedzialny jest skład chemiczny, oraz temperatura świecącego gazu, z którego zbudowane są gwiazdy i Słońce. To właśnie stało się najlepszą metodą ich badania na odległość.

Chłodniejsze, zewnętrzne warstwy gazu, powodują rozpraszanie części promieniowania wytwarzając charakterystyczne dla każdej gwiazdy ciemne linie zwane absorbcyjnymi. Porównując rozmieszczenie tych linii z widmem laboratoryjnym możemy poznać skład chemiczny atmosfer gwiazdowych, a w tym oczywiście także naszego Słońca.

W ten sposób stwierdzono, że Słońce to gigantyczna kula zbudowana w 3/4 z wodoru i w 1/4 z helu, pozostałe pierwiastki stanowią niespełna 1% jego masy.

Jest ono średnią gwiazdą o średnicy prawie półtora miliona kilometrów. W swoim wnętrzu pomieściłaby ponad milion kul ziemskich. Słońce tylko z pozoru wydaje się spokojne. Jego powierzchnia to wrząca kipiel o temperaturze 6000 stopni. Nad nią wyrzucane są ogromne strugi - protuberancje. Większość materii opada później z powrotem na Słońce, część gazu jednak wyrzucana jest bezpowrotnie w przestrzeń. Ciemne plamy na powierzchni to przejaw aktywności magnetycznej naszego Słońca. Tylko pozornie wydają się czarne, ponieważ są chłodniejsze od otaczającej je atmosfery. Jednak ich temperatura jest także wysoka, osiągająca 4000 stopni. We wnętrzu naszej dziennej gwiazdy, gdzie produkowana jest energia, temperatura jest o wiele większa - dochodzi do 15 milionów stopni.

Jakie jednak procesy powodują ogrzanie materii do tak ogromnej temperatury? Okazuje się, że odpowiedzialne są za to jedne z najmniejszych cegiełek materii - cząstki elementarne i reakcje termojądrowe.

Atom wodoru jest podstawowym budulcem we wszechświecie. Zbudowany jest z dodatnio naładowanego jądra i otaczającego je, ujemnego elektronu. Wodór, to podstawowy składnik Słońca. Jednak w tak potwornej temperaturze nie jest w stanie utrzymać elektronu na swej orbicie, dlatego materia wewnątrz Słońca to bezładna mieszanina nukleonów i elektronów.

Zderzenie dwóch jąder wodorowych, czyli protonów, powoduje powstanie deuteru - izotopu wodoru. W procesie tym emitowana jest porcja energii oraz mała cząstka elementarna. Spotkanie z następnym protonem to kolejna porcja energii i powstanie izotopu helu. Zderzenie dwóch takich trójek, to znowu porcja energii, oderwanie dwóch protonów, co w rezultacie daje produkt końcowy, czyli jądra helu złożonego z dwóch protonów i dwóch neutronów. W ten sposób, w jądrze słonecznym wodór przemieniany jest w hel, produkując przy tym ogromne ilości energii, która przenoszona jest później na zewnątrz i wyświecana przez nasze Słońce. Tak oto, najmniejsze cząstki elementarne są odpowiedzialne za świecenie ogromnej kuli gazu jaką jest Słońce.

Taki stan nie trwa jednak wiecznie. W jakiś sposób te reakcje musiały się zacząć.

By zobaczyć jak do tego doszło musimy cofnąć się około 5 miliardów lat.

W przestrzeni kosmicznej dryfował wtedy ogromny obłok gazu i pyłu. Wskutek zaburzeń grawitacyjnych, być może pobliskiego wybuchu gwiazdy supernowej, część obłoku, pod wpływem własnej grawitacji zaczęła się kurczyć. Obłok stawał się coraz mniejszy i zagęszczony. W jego centrum zaczęła wzrastać temperatura, aż w końcu stała się na tyle wysoka, że zapłoneły pierwsze reakcje termojądrowe. Wodór zaczął być przemieniany w hel, wytworzona energia zrównowarzyła grawitacyjne zapadanie i narodziło się nasze Słońce. Ten proces miał miejsce 5 miliardów lat temu. Od tego czasu Słońce jest średnią gwiazdą, która spokojnie syntezuje hel. I będzie się tak działo przez kolejne 5 miliardów lat. Później ilość wodoru stanie się zbyt mała i Słońce, uruchamiając kolejne reakcje termojądrowe, oparte na paliwie helowym, wejdzie w fazę czerwonego olbrzyma - stanie się wielkie, czerwone i chłodne na powierzchni. W swoim wnętrzu pochłonie naszą Ziemię, której dotychczasowa orbita stanie się zbyt ciasna by pomieścić centralną gwiazdę. Taki stan będzie trwał zaledwie milion lat. Aż w końcu Słońce odrzuci zewnętrzne warstwy atmosfery tworząc widowiskową, rozbiegającą się w przestrzeni chmurę gazu - mgławicę planetarną. Po naszej gwieździe pozostanie biały karzeł - wypalone słoneczne jądro, które przez kolejne miliardy lat będzie stygło, aż w końcu zniknie w kosmicznej czerni.

Literatura

Wydawnictwa poświęcone Słońcu:

Wydawnictwa ogólne, częściowo poświęcone Słońcu:

Stronę opracowała : Grażyna Pazdyka


Strona główna        Uwagi        Bibliotekarze dziedzinowi        Administrator strony        Aktualizacja : marzec 1999