ΔΟΜΗ ΗΛΙΟΥ

Ο Ήλιος είναι μια θερμή σφαίρα αερίων στο εσωτερικό της οποίας γίνονται θερμοπυρηνικές αντιδράσεις. Αποτέλεσμα των αντιδράσεων είναι η παραγωγή ενέργειας η οποία ύστερα από εκατοντάδες χιλιάδες χρόνια φτάνει στην επιφάνεια του ήλιου και στη συνέχεια μόλις σε 8,3 λεπτά φτάνει στη γη. Το μεγάλο ενδιαφέρον που παρουσιάζει η μελέτη του ήλιου καθώς και οι ειδικές συνθήκες παρατήρησης του, δημιούργησαν έναν ιδιαίτερο κλάδο της αστροφυσικής, την ηλιακή φυσική. Βέβαια το γεγονός ότι ο ήλιος βρίσκεται κοντά στη γη μας κάνει πολλές φορές να ξεχνάμε ότι είναι και αυτός ένας αστέρας από τους δισεκατομμύρια του γαλαξία μας που βλέπουμε με γυμνό μάτι στο νυχτερινό ουρανό. Έτσι τα συμπεράσματα από τη μελέτη του μπορούμε να τα γενικεύσουμε για ένα πολύ μεγάλο πλήθος αστέρων.

Ο Ήλιος και όλο το ηλιακό σύστημα δημιουργήθηκαν πριν περίπου 4,6 δισεκατομμύρια χρόνια από ένα περιστρεφόμενο γιγάντιο νέφος από αέρια και σκόνη, που είναι γνωστό σαν ηλιακό νεφέλωμα. Το ηλιακό νεφέλωμα αποτελούνταν κατά κύριο λόγο από 75% υδρογόνο και 25% ήλιο. Ο Ήλιος γεννήθηκε από μια έκρηξη Super Nova, η οποία έκανε τα σωματίδια του ηλίου (He) και του υδρογόνου (H) να αυξήσουν την θερμοκρασία τους. Καθώς το νεφέλωμα κατέρρευσε λόγω της βαρύτητας του, άρχισε να γυρίζει γρηγορότερα, να πλαταίνει και να παίρνει δισκοειδές σχήμα. Το μεγαλύτερο μέρος των υλικών του συγκεντρώθηκε κοντά στο κέντρο του και δημιούργησε τον Ήλιο.

Σύσταση Ηλίου: 74% Υδρογόνο (Η), 25% Ήλιο (He), 1% διάφορα άλλα στοιχεία (Ο, Fe, C)

Διάμετρος Ηλίου: 1.392 x 10³ km 109 φορές μεγαλύτερος από την γήινη διάμετρο

Επιφάνεια: 6,09 x 10¹² km² 11.900 φορές μεγαλύτερη από την γήινη επιφάνεια

Όγκος: 1,41 x 10¹⁸ km³ 1.300.000 φορές μεγαλύτερο από τον όγκο της γης

Βάρος: 22 x 10²⁶ τόνοι 330.000 φορές μεγαλύτερο από το βάρος της γης

Πίεση: Η πίεση που επικρατεί στο κέντρο του Ήλιου είναι 450 x 10⁹ φορές μεγαλύτερη από την ατμοσφαιρική πίεση

Μέση απόσταση από το κέντρο του Γαλαξία μας: ~2,5×10¹⁷ km (26.000 έτη φωτός)

Περίοδος περιστροφής: 25 έως 36 ημέρες ανάλογα το πλάτος από τον ισημερινό

Σύμφωνα με τα θεωρητικά μοντέλα που έχουν κατασκευαστεί για τον Ήλιο, μπορούμε να διακρίνουμε σ' αυτόν εσωτερικά και εξωτερικά τμήματα. Για το εσωτερικό τμήμα του Ηλίου έχουμε μόνο έμμεσα στοιχεία, μια και η ακτινοβολία που δημιουργείται εκεί απορροφάται κατά τη διαδρομή της στα επόμενα στρώματα που το περιβάλλουν.

1.Πυρήνας 2. Ζώνη ακτινοβολίας 3. Ζώνη μεταφοράς 4. Φωτόσφαιρα 5. Χρωμόσφαιρα 6. Στέμμα 7. Ηλιακή κηλίδα 8. Κόκκοι (φωτόσφαιρας) 9. Ηλιακή προεξοχή.

Τα πιο έγκυρα ηλιακά μοντέλα χωρίζουν το εσωτερικό του Ηλίου σε τρεις ζώνες α) στον πυρήνα, β) στη ζώνη ακτινοβολίας και γ) στη ζώνη μεταφοράς.
Πυρήνας

Αποτελείται από θερμά, πυκνά αέρια σε κατάσταση πλάσματος.

Έχει πυκνότητα 150 g/cm³ (150 περίπου φορές η πυκνότητα του νερού!)

Η θερμοκρασία του αγγίζει τους 15 x 10⁶ βαθμούς Κelvin.

Τα άτομα των στοιχείων στον πυρήνα βρίσκονται σε ιονισμένη κατάσταση και τόσο συμπιεσμένα, ώστε η ύλη του πυρήνα, αν και αεριώδης, είναι περισσότερο συνεκτική και από τα στερεά.

Παράγει την σημαντικότερη ποσότητα θερμικής ενέργειας, από οποιαδήποτε άλλη περιοχή του Ήλιου, με πυρηνική σύντηξη μέσω μιας σειράς βημάτων που ονομάζονται p-p αλυσίδα (πρωτονίων- πρωτονίων). 4(¹H) è 4He + energy + 2 neutrinos δηλαδή 630x10⁶tonnes/s ¹H δίνουν 625x10⁶ tonnes/s He. Έτσι το έλλειμμα μάζας είναι 5x10⁶ tonnes/s. Βάση της εξίσωσης του Αϊνστάιν E = M c² Η ΕΚΠΕΜΠΟΜΕΝΗ ΙΣΧΥΣ ΑΠΌ ΤΟΝ ΗΛΙΟ είναι 4x10²⁶ W (περίπου 6.3x10⁷ W/m²) . Λόγο αυτού του ρυθμού, έχουν καταναλωθεί ≈5x10²³ tonnes (1/4000 της μάζας του Ηλίου)

Καυτό και πυκνό ηλιακό υλικό è αρκετή θερμική ακτινοβολία è μεταφορά έντονης θερμότητας του πυρήνα προς τα έξω.

Η θερμοκρασία και η πυκνότητα πέφτουν από τη βάση προς την κορυφή της (από 7 x 10⁶ σε περίπου 2 x 10⁶ βαθμούς Kelvin και από 20 g/cm³ σε μόνο 0,2 g/cm³)

Η μεταφορά της ενέργειας γίνεται από ακτινοβολία μέσω εκπομπής φωτονίων από τα ιόντα υδρογόνου και ηλίου.

Εκτείνεται από τα 487.000 km μέχρι την επιφάνεια του Ήλιου (695.500 km).

Το ηλιακό πλάσμα εκεί δεν είναι αρκετά πυκνό ή θερμό ώστε να μεταφέρεται η θερμική ενέργεια προς τα έξω με ακτινοβολία. (Είναι αδιαφανές.)

Η θερμική συναγωγή γίνεται με θερμικές στήλες και φαινόμενα στροβιλισμού μέσω των οποίων μεταφέρεται καυτό υλικό στην επιφάνεια του Ήλιου (φωτόσφαιρα).

Η θερμοκρασία κοντά στην επιφάνεια είναι 5.700 βαθμοί Kelvin και η πυκνότητα 0,2 g/cm³.

Ο πυρήνας, η ζώνη ακτινοβολίας και η ζώνη μεταφοράς της ενέργειας, σε αυτή την τομή του μεγαλύτερου σταθμού πυρηνικής σύντηξης της γειτονιάς μας - του Ηλίου

Ο Ήλιος είναι ο μοναδικός αστέρας στον οποίο μπορούμε να παρατηρήσουμε λεπτομέρειες της επιφάνειάς του και των αερίων που τον περιβάλλουν. Η δομή λοιπόν της ατμόσφαιράς του είναι γνωστή. Αποτελείται από τα εξής στρώματα: α) τη φωτόσφαιρα, β) χρωμόσφαιρα, γ) το στέμμα και δ) τον ηλιακό άνεμο

Βρίσκεται πάνω από την ζώνη μεταφοράς και φτάνει μέχρι την επιφάνεια του Ήλιου.

Η θερμοκρασία της είναι περίπου 6.000 βαθμοί Kelvin.

Είναι η στοιβάδα της Ηλιακής σφαίρας απ’ όπου προέρχεται όλη η ακτινοβολούμενη ηλιακή ενέργεια (θερμότητα και φώς).

Κάτω από αυτό το στρώμα ο Ήλιος γίνεται αδιαφανής στο ορατό φως

Πάνω από αυτή το ορατό φως του Ήλιου είναι ελεύθερο να διαδοθεί στο διάστημα, και η ενέργεια του διαφεύγει εντελώς από τον Ήλιο.

Θεωρούμε τη Φωτόσφαιρα ως εξώτερη εκπέμπουσα επιφάνεια για τον Ήλιο και όχι το στέμμα, λόγο πυκνότητας (πολύ αραιό στέμμα). ΝΟΜΟΣ Stefan-Boltzmann ) P = ε σ T⁴ (4 π R²_H ) όπου Τ = θερμοκρασία φωτόσφαιρας Ήλιου: 6.000 Κ, ε = ικανότητα εκπομπής Ήλιου: 1, σ = Σταθερά Boltzmann: 5.67 x 10^-8 Wm^-2 grad^-4, R²_H = Μέση Ακτίνα Ήλιου: 6.96 x 10⁸ m. Άρα παραγομένη ισχύς Ηλίου P = 3.91 x 10²³KW = 56 x 10²⁶cal/min

Βρίσκεται αμέσως πάνω από την φωτόσφαιρα, το ύψος της φθάνει περί τα 15.000 km, και η θερμοκρασία της ανέρχεται στους 100.000° Κ.

Παρουσιάζει έντονο ρόδινο χρώμα, εξ ου και έλαβε το όνομα χρωμόσφαιρα.

Δεν είναι ορατή λόγω της μεγαλύτερης θερμοκρασίας και λαμπρότητας της φωτόσφαιρας.

Ηλιακό στέμμα (ή στέμμα ή στέμμα του Ήλιου)

Έκλειψη Ηλίου Διακρίνεται το Στέμμα
Στέμμα, Ολική Έκλειψη 29 Μαρτίου 2006, Καστελόριζο,

Οι πρώτοι δορυφόροι που εκτοξεύτηκαν στις αρχές του 1950 επιβεβαίωσαν την ύπαρξη του ηλιακού ανέμου, μια υπόθεση που ήδη υπήρχε και βασιζόταν στην εκτροπή των ουρών και των κομητών. Ο ηλιακός άνεμος μπορεί να θεωρηθεί ότι είναι προέκταση της ατμόσφαιρας του Ηλίου, με ενέργειες συνήθως μεταξύ 10 και 100 keV.

	Σχηματίζεται από την ηλιακή ακτινοβολία μαζί με την έντονη ροή πρωτονίων, ηλεκτρονίων και πυρήνων ηλίου, που εκτοξεύονται από την ατμόσφαιρα του Ηλίου με ταχύτητες εκατοντάδων χιλιομέτρων ανά δευτερόλεπτο. Τα σωματίδια αυτά ταξιδεύουν κατά μήκος των ανοιχτών μαγνητικών γραμμών του στέμματος.
	Η ποσότητα της ηλιακής μάζας που διαφεύγει με τον ηλιακό άνεμο φτάνει τους ένα εκατομμύριο τόνους ανά δευτερόλεπτο.
	Η θερμική ενέργεια του αραιού πλάσματος του στέμματος είναι τόσο υψηλή ώστε να υπερνικά το πεδίο βαρύτητας του ήλιου και να διαστέλλεται στον μεσοπλανητικό χώρο με την μορφή ανέμου
	Ο ηλιακός άνεμος δημιουργεί την ηλιόσφαιρα , μια τεράστια φούσκα στο διαστρικό ενδιάμεσο που περιβάλλει το ηλιακό σύστημα.

	Βρίσκεται πάνω από την χρωμόσφαιρα, τα όριά του φθάνουν σε απόσταση πέντε ηλιακών ακτινών (3,5 Χ 10⁶ km), η θερμοκρασία του ανέρχεται περίπου στους 1,5 Χ 10⁶ βαθμούς Kelvin.
	Γίνονται ορατές η Χρωμόσφαιρα και το Στέμμα σε ολικές εκλείψεις του Ήλιου ως λαμπρό φωτοστέφανο που περιβάλλει τον ηλιακό δίσκο.