Jdi na obsah
Jdi na menu
Slunce – zdroj energie pro Zemi
Slunce je obrovská žhavá koule, je to vlastně obyčejná hvězda rotujících plynů – vodíku a helia. Slunce je tedy především obří termojaderný reaktor. Od dob polského astronoma Mikuláše Koperníka je i uznávaným středem naší planetární rodiny. Podle spektrální klasifikace hvězd je Slunce žlutý trpaslík. Jeho průměr je fantastických 1 392 000 km a naše rodná planetka by se do něho vešla 1 304 000krát – to už je pěkný macek. Jeho hmotnost je 332 831krát větší než hmotnost Země a 745krát větší než objem všech známých planet v soustavě. Jeho gravitace je na povrchu 28krát větší než na povrchu zemském – člověk vážící 70 kilogramů by tam vážil téměř 2 tuny, tedy téměř tolik, jako dospělý hroch! Od středu galaxie je asi vzdáleno 32 000 světelných roků, oběhne jej rychlostí 250km.s-1 asi za 250 mil. let. Má diferenciální rotaci, průměrná doba rotace 25,4 dne představuje siderickou dobu rotace. Od Země je Slunce vzdáleno asi 150 milionů kilometrů, jeho světlo je u nás za pouhých 8 minut a 20 sekund. Zatímco na povrchu má i tak dost vysokou teplotu 5 511,85°C (asi 3krát vyšší teplota než má železo ve vysoké peci), v nitru Slunce je hotové peklo. Při teplotě 15,6 milionu stupňů a tlaku 280 miliardkrát silnějším než na Zemi, má plyn v jádru Slunce hustotu 180krát větší než voda a podstatně vyšší i než zlato nebo olovo. Struktura SlunceSluneční jádro je zdrojem trvalé termonukleární reakce. Hustota jádra je 167 tun na 1 m2.Radiační vrstva (zářivá zóna), ve které se energie uvolněná v jádru Slunce přenáší za pomocí záření z atomu na atom. Konveční (konvektivní) zóna, ve které dochází k promíchání plynů a díky proudění dochází k přenosu energie pryč ze slunečního středu.Fotosféra je nejnižší tenká vrstva (300km) sluneční atmosféry pokládaná za povrch Slunce a vydává většinu záření. Je tvořena zejména vodíkem (90%) a heliem (8%). Ve fotosféře pozorujeme granule, stoupavá oblaka žhavé plazmy o průměru 100 až 2000 km, která asi za deset minut zchladnou a sestupují do nitra, kde se plazma znovu ohřeje a stoupá opět vzhůru.Chromosféra, vrstvu skládající se z plynného vodíku a ležící mezi fotosférou a korónou, za běžných okolností nevidíme. Pozorovatelná je pouze několik sekund za úplného zatmění Slunce, kdy Měsíc zakryje fotosféru. Září jako úzký červený proužek (řecky chromos je barva). Tloušťku má něco kolem 12 000 – 16 000 km. Teplota s výškou stoupá od 10 000 do 100 000°C.Koróna, je nejvyšší část sluneční atmosféry, je rozsáhlá, plná ionizovaného zředěného vzduchu a neobyčejně řídká a teplá (teplota až 4 . 106K, sahající do několika poloměrů Slunce, Vzduchukde přechází v meziplanetární prostor. Je nehomogenní, vyskytují se v ní různé nepravidelnosti, zvlášť horká místa, koronární paprsky, směřující od aktuálních oblastí Slunce. Na částicích, které ji tvoří se rozptyluje záření fotosféry. Můžeme ji pozorovat též během úplného zatmění Slunce, nebo speciálními dalekohledy (tzv.koronografy). Zajímavé úkazySluneční skvrny, jsou tmavá místa ve fotosféře Slunce kruhovitého nebo nepravidelného tvaru o průměru až desetitisíce km. Některé sluneční skvrny existují několik hodin jiné až několik měsíců. Počet skvrn kolísá ze dne na den .Výrazně se mění v jedenáctiletém cyklu (sluneční cyklus). Velká skvrna se skládá z umbry (tmavého jádra), má teplotu asi 4000 K (o 2000 K nižší než fotosféra), je obklopená penumbrou (polostínem) s vláknitou strukturou.Fakule, jsou to světlé útvary kolem slunečních skvrn v podobě nepravidelných vláken. Předcházejí vzniku skvrn a trvají i po jejich zániku. Zasahují až do chromosféry.Proturance, oblaka plazmatu sahající až do vzdálenosti 1,5 mil. km od povrchu slunce. Vznikají nad aktuálními oblastmi, mají různé trvání. Aktuální protuberance trvají desítky minut až hodiny, jsou poměrně dynamické. Eruptivní protuberance probíhají krátce, ale dosahují výšek až miliony kilometrů a často až únikové rychlosti. Nad okrajem slunečního disku jsou pozorovatelné jako jasné útvary,promítnuté na disk jako temné vláknité útvary, filamenty. Některé protuberance mají působením magnetického pole Slunce tvar smyček. Protuberance představují nejkrásnější podívanou ve vesmíru.Spikule, výrony plazmatu z fotosféry o průměru asi 1000 km, vystupující chromosférou rychlostí 20-30km . s-1 do koróny. Trvají několik minut a padají zpět. Každým okamžikem je na Slunci zhruba milión spikulí.Sluneční erupce, náhlý výron plazmatu v sluneční atmosféře v oblasti slunečních skvrn. Projevuje se náhlým flokulových polí, místním zvýšením teploty, která v chromosféře dosahuje až 104K (nízkotepelná,chromosférická erupce), v koróně až 107K (vysokotepelná erupce). Sluneční erupce trvají jen několik minut, ale uvolní se při nich značné množství energie.Sluneční vítr, tok elektricky nabitých částic (hlavně protonů a elektronů) neustále proudících z povrchu Slunce rychlostí 350 – 800 km . s-1. Není snadné si představit jakou energii v sobě Slunce skrývá. Avšak zdroj veškeré této energie leží hluboko pod viditelným povrchem Slunce v jádru, kde probíhají termonukleární reakce při teplotách asi 16 milionů stupňů Celsia. Vzniká tady tak obrovský tlak, že hustota plynů v jádře – především vodíku a helia – je čtrnáctkrát vyšší než hustota olova. Při těchto teplotách a tlaku se vodík v termonukleárním procesu mění na helium a uvolňuje se při tom ohromné množství energie. Ta pak proráží silnou vrstvou žhavých plynů kolem vnitřního jádra a proniká na povrch, odkud vyzařuje v podobě tepla a světla do vesmírného prostoru. A právě teplo uvolňované termonukleárními reakcemi v jádře se na povrchu projevuje jako zrnitost. Tyto granule jsou miliony plynných vírů.Zářivá elektromagnetická a korpuskulární (částicová) energie přicházející od Slunce a dopadající na povrch Země. Před vstupem do zemské atmosféry činí intenzita záření 1370 Wm-2 (Js-1m-2). Tato veličina se nazývá solární konstanta (dříve vyjadřovaná jako 2 cal/m2/sec). Na zemském povrchu je v našich zeměpisných šířkách intenzita ozařování max. 1000Wm-2. Sluneční výkon čili zářivost Slunce je 3,8 . 1023 kW, což je více, než spotřebovává celé lidstvo dohromady, o násobek 40 bilionů. Z toho se zachytí v planetární soustavě asi 1 stomiliontina a na Zemi pouze 1 dvoumiliardtina. Množství záření , které dostáváme z celkové sluneční zářivosti, je jako kapka vody v Niagarských vodopádech . Je to však energie životně důležitá pro celou Zemi. Pro lepší představu znázorníme onu „kapičku“ energie, kterou nám poskytuje Slunce (180 tisíc terawattů), jako 100%. Tato energie dopadá jako sluneční na povrch zemské atmosféry – takovou bychom ji naměřili ve výškách kolem tisíce kilometrů, kam ještě atmosféra sahá. Atmosféra – naštěstí pro život – pohlcuje některé druhy slunečního záření (např. rentgenové a ultrafialové), kdežto jiné (např. světlo) propouští. Záření nebezpečné pro život (rentgenové a ultrafialové) pohlcuje ve výškách nad 60km. Sluneční záření, které projde atmosférou, dopadá na povrch Země. Pevniny a moře je z malé části odrazí a z větší části pohltí a přemění v teplo. Zhruba můžeme říci, že z celkového toku slunečního záření dopadajícího na Zemi se asi 1/3 odráží od atmosféry a od povrchu, asi 1/5 je pohlcována v atmosféře a přibližně ½ je pohlcena povrchem pevnin i moří a mění se v teplo. Ze sluneční energie, která dopadá na Zemi 180 000 terawattů (TW) a z nich 90TW, tedy pouhou půl tisícinu, zpracuje pozemská flóra fotosyntézou. Zbytek utíká „pánu bohu do oken“. I tak je energie získaná rostlinami přibližně sedmkrát větší než bychom my lidé spotřebovali. My to ale neděláme, pro nás je z nějakého důvodu příjemnější energii získávat zprostředkovaně – od rostlin a živočichů – nejčastěji v pořádně uležené podobě. No ano – vždyť i ropa je jen zetlelou biomasou. Asi 50 TW bychom přitom za použití dnešní techniky dokázali získat z jedné desetiny Sahary přeměnou záření na elektřinu nebo rozkladem vody na vodík a kyslík.Slunce k nám posílá nejen viditelné světlo, ale velmi široké spektrum paprsků. V něm se nacházejí i paprsky ultrakrátké vlnové délky, kterým se říká kosmické záření. Dovedou měnit samotné atomy, z dusíku udělají radioaktivní (těžký) uhlík, a nebýt ochranných vrstev atmosféry, zabily by vše živé. Určitě jste se setkali s pojmem ozonová vrstva a s obavami z jejího úbytku. Ta nás před nimi chrání. Rostliny včetně stromů vstřebávají oxid uhličitý (CO2), s kterým do sebe přijímají i těžký uhlík a při své smrti jeho stav zakonzervují. Z rostlin se radioaktivní uhlík dostává dál a postupem času se rozpadá. Čím méně ho je v něčem obsaženo, tím starší – „vyprchalejší“ – musí onen předmět být. To je to tajemství.
Archiv
Kalendář
<< |
březen / 2024 |
>> |