Mokslo ir technologijų pasaulis

Saulė yra Saulės sistemos centrinė dalis ir didžiausias objektas. Ji sudaro net 99,8 proc. Saulės sistemos masės, o diametras yra 109 kartais didesnis už Žemės – taip į mūsų Saulę galėtų tilpti net milijonas Žemių.

Saulės dalis, kurią matome plika akimi, yra įkaitusi iki 5500 laipsnių pagal Celsijų, tačiau temperatūra jos branduolyje gali siekti net 15 milijonų laipsnių – o šią temperatūrą sukuria branduolinės reakcijos. NASA skaičiuoja, kad norint išskirti tiek energijos, kurią pagamina Saulė, kiekvieną sekundę reikėtų susprogdinti po 100 milijardų tonų dinamito.

Saulė yra vieną iš 100 milijardų žvaigždžių Paukščių Tako galaktikoje. Ji skrieja nutolusi per 25 000 šviesmečių nuo galaktikos centro, ir jį pilnai apsuka kartą per 250 milijonų metų. Saulė yra palygini jauna, priklausanti žvaigždžių kartai, žinomai „Populiacijos I“ pavadinimu, kuri yra praturtinta medžiagomis, sunkesnėmis už helį. Senesnė žvaigždžių karta yra vadinama „Populiacija II“, o dar seniau egzistavo „Populiacija III“ – tačiau astronomams nežinoma nei viena šios kartos vis dar gyvuojanti atstovė.

Saulė turi pakankamai branduolinio kuro, kad tokios būsenos išliktų dar apie 5 milijardus metų. Po to ji ims plėstis ir taps raudonąja milžine. Ilgainiui ji nusimes savo viršutinius sluoksnius, o likęs branduolys susitrauks ir Saulė taps baltąja nykštuke. Ji lėtai nyks, kol pradės savo paskutinį gyvavimo etapą kaip juodoji nykštukė – blyškus ir šaltas teorinis objektas.

Saulė ir jos atmosfera yra suskaidyta į keletą zonų ir sluoksnių. Saulės vidurinę dalį sudaro jos branduolys, spinduliuotės ir konvekcinė zonos. Viršuje esanti Saulės atmosfera susideda iš fotosferos, chromosferos, pereinamojo regiono ir vainiko. Už šios zonos yra Saulės vėjas ir dujų išmetimai.

Branduolys tęsiasi nuo centro iki maždaug ketvirtadalio atstumo link paviršiaus. Nors jis sudaro tik 2 procentus Saulės tūrio, jo tankis yra 15 kartų didesnis už švino, be to, jis sudaro pusę Saulės masės. Toliau yra spinduliuotės zona, kuri tęsiasi nuo branduolio iki 70 procentų atstumo iki paviršiaus, o ši zona sudaro 32 procentus Saulės tūrio ir 48 procentus jos masės. Iš branduolio keliaujanti šviesa išsibarsto būtent šioje zonoje – o kiekvienas fotonas ją sugeba įveikti tik per milijonus metų.

Konvekcinė zona pasiekia Saulės paviršių bei sudaro 66 procentus Saulės turinio, tačiau vos 2 procentus jos masės. Šioje zonoje dominuoja konvekcinės dujų ląstelės. Egzistuoja dviejų rūšių konvekcinės Saulės ląstelės – granulinės ląstelės, esančios 1000 kilometrų pločio bei supergranulinės ląstelės, kurios yra net 30 000 kilometrų diametro.

Fotosfera yra žemiausias Saulės atmosferos sluoksnis. Jis išskiria šviesą, kurią mes matome. Jo storis yra apie 500 kilometrų. Tiesa, didžioji dalis šviesos atkeliauja iš žemiausiai esančio sluoksnio trečdalio. Fotosferos temperatūra svyruoja nuo 6125 (apatinė dalis) iki 4125 (viršutinė dalis) laipsnių pagal Celsijų. Toliau seka chromosfera, kuri yra karštesnė – apie 19 725 laipsnių pagal Celsijų, o ją daugiausiai sudaro spygliuotos struktūros, žinomos spikulių pavadinimu.

Toliau yra kelių tūkstančių kilometrų storio pereinamasis regionas, kurį kaitina virš jo esantis vainikas. Jis skleidžia šviesą ultravioletinių spindulių spektre. Viršuje yra superkarštas vainikas, kurį sudaro jonizuotų dujų srautai. Vainiko temperatūra siekia nuo 500 000 iki 6 milijonų laipsnių pagal Celsijų – o kartais, siaučiant audroms, gali pasiekti dešimtis milijonų laipsnių pagal Celsijų.

Saulės magnetinis laukas yra tik maždaug du kartus stipresnis už Žemės magnetinį lauką. Tiesa, jis dažniausiai koncentruojasi mažose zonose, todėl gali būti vietomis net iki 3000 kartų stipresnis nei įprasta. Šie magnetinio lauko nestabilumai vyksta dėl to, kad Saulė ties pusiauju sukasi greičiau nei kitose dalyse – mat vidinės Saulės dalys sukasi greičiau nei paviršius. Tai sukuria tokius reiškinius kaip Saulės dėmės, žybsniai bei vainiko masės išmetimai. Žybsniai yra energingiausi išsiveržimai Saulėje ir jų metu į kosmosą išmetama itin daug masės – apie 20 milijardų tonų.

Kaip ir dauguma žvaigždžių, Saulė yra sudaryta daugiausia iš vandenilio ir helio. Likusią masės dalį sudaro šios 7 medžiagos: deguonis, anglis, neonas, azotas, magnis, geležis ir silicis. 1 milijonui Saulės esančių vandenilio atomų tenka 98 000 helio atomų, 850 deguonies atomų, 360 anglies atomų, 120 neono atomų, 110 azoto atomų, 40 magnio atomų, 35 geležies atomai ir 35 silicio atomai. Tiesa, vandenilis yra lengviausia iš šių medžiagų, todėl sudaro tik 72 procentus Saulės masės, o helis – 26 procentus Saulės masės.

Saulės dėmės yra santykinai vėsūs ir dėl to atrodantys tamsūs dariniai, esantys Saulės paviršiuje, dažniausiai apskritimo formos. Jie atsiranda ten, kur formuojasi magnetinio lauko pluoštai, besiskverbiantys į Saulės paviršių. Saulės dėmių paviršius kinta, kaip ir magnEtinio lauko aktyvumas. Pradedant nuo dėmių nebuvimo iki maždaug 250 dėmių ir vėl grįžtant iki minimalaus dėmių skaičiaus – tai yra Saulės ciklas, kuris trunka apie 11 metų. Ciklo pabaigoje magnetinio lauko poliškumas apsiverčia.

Kad pažymėtų Saulės ir Mėnulio kelią, Senovės kultūros dažnai koreguodavo natūralias akmenų sankaupas arba statydavo akmeninius paminklus – taip būdavo pažymimi ir metų laikai, kalendorius ir užtemimai. Dauguma manydavo, kad Saulė sukasi aplink Žemę, o senovės graikų mokslininkas Klaudijus Ptolemėjus šį geocentrinį modelį formalizavo 150 metais prieš mūsų erą. 1543 metais Nikolajus Kopernikas apibūdino Saulės sistemą kaip heliocentrinį modelį , o 1610 metais Galileo Galilėjus atrado Jupiterio mėnulius. Tai parodė, kad ne visi dangaus kūnai sukasi aplink Žemę.

Norint sužinoti daugiau, kaip veikia Saulė ir kitos žvaigždės, XX a. prasidėjo tyrimai iš Žemės orbitos. Tarp 1962 ir 1971 metų NASA paleido 8 aplink Žemę skriejančias observatorijas. 7 iš jų buvo sėkmingos ir analizavo Saulės ultravioletinius bei rentgeno spindulius, fotografavo superkarštą vainiką bei padarė daugybę atradimų.

1990 metais NASA ir Europos kosmoso agentūra paleido zondą „Ullyses“, kuris turėjo ištirti Saulės ašigalių regionus. 2004 metais NASA erdvėlaivis „Genesis“ į Žemę tyrimams pargabeno Saulės vėjo pavyzdžių. 2007 m. NASA dviejų erdvėlaivių misija „Stereo“ pargabeno pirmąsias Saulės trijų dimensijų nuotraukas. NASA prarado ryšį su erdvėlaiviu „Stereo-B“ 2014 metais, o „Stereo-A“ puikiai funkcionuoja iki pat šiol.

Viena svarbiausių Saulės tyrinėjimo misijų buvo Saulės ir heliosferos tyrinėjimas. Jo metu pavyko užfiksuoti po Saulės paviršiumi esančias dėmes, apskaičiuoti Saulės vėjo greitį, atrasti daugiau nei 1000 kometų ir padarė revoliuciją kosminių orų prognozių srityje. Neseniai Saulės dinamikos observatorija – pats moderniausias erdvėlaivis, sukurtas Saulės tyrimams – pargabeno niekada iki šiol nematytus duomenis apie Saulės materijos skverbimąsi iš Saulės dėmių į išorę, taip pat leido iš arčiau pažvelgti į Saulės paviršių bei padaryti aukštos rezoliucijos Saulės žybsnių nuotraukas.

Saulės zondas „Parker“, kuris buvo paleistas pernai, 2025 m. turėtų priartėti prie Saulės vos per 6,5 milijonų kilometrų. Šis zondas tyrinės vainiką – kad daugiau sužinotų apie energijos tėkmę Saulėje, taip pat apie Saulės vėją ir energijos dalelių perdavimą.