Sunce

That lucky old Sun has nothing to do
But roll around heaven all day.
(Haven Gillespie, “That Lucky Old Sun” 1949)

IMG_6989Zalazak Sunca iznad Igmana (snimio: A. Ćatović)

Šta je to, da prostiš, Sunce?

Većina ljudi vjerovatno misli da dobro poznaju Sunce. Svijetlo je, vruće je, može nam obojiti kožu u tamniju varijantu ili nam pružiti bolne opekline. Što još trebamo znati? Reagirajući s tkivom naše kože, Sunčeva svjetlost proizvodi vitamin D – najveći antikancerogeni agent koji ikada otkriven. I to je to. Gotovo. Zašto ne ostaviti sva druga znanja o Suncu naučnicima?

Sunce vlada našim životima, koliko plaćamo za stvari, gdje se konačno odlučujemo živjeti, hoće li naš sljedeći let odstupiti od određene trase, pa čak i hoće li ljudi ikada kolonizirati druge svjetove. Njegovo promjenljivo ponašanje utiče na nas mnogo više od vulkana i potresa na samoj Zemlji. Sunce utiče na prinos usjeva, globalne temperature, okeanske struje i ljudsko raspoloženje.

Koliko naših prijatelja zna da postoji “sunce unutar Sunca”? Ili bizarna, nova pronađena zona ispod solarne površine, tzv. tahoklin, isključivo odgovorna za njegovo “nasilno ponašanje”? Ili da smo nedavno doživjeli neuobičajen solarni ciklus u više od dvjesto godina koliko ga posmatramo – što je vjerovatno utjecalo i na globalno zatopljenje? Ili da Sunce ima puls čiji se ritam mijenja svakih 11 godina. Ili zastrašujuće stvari, kao što je vladin konzorcij koji upozorava da određena vrsta solarne oluje može u svakom trenutku učinkovito uništiti našu mrežu napajanja, s popravkom vrijednom od jedne do dvije milijarde dolara?

Azteci i Egipćani nisi bili jedini koji su obožavali Sunce. Perzijanci, Inke i Tamili (južna Indije) također su postavljali Sunce u središte svog duhovnog života. Sunce je za njih bilo davatelj života, nositelj najveće moći, zagonetka koja nadilazi sve zemaljske tajne.

Danas je za nas to samo obično “Sunce”. Upoznavanje je neprijatelj strahopoštovanja, i ljudi uglavnom hodaju ulicama bez da ijednom pogledaju prema nebu i zapitaju se šta je to ustvari Sunce. Zapravo, jedan od najčešćih savjeta o Suncu je da ga ne bismo trebali nikada gledati.

U osnovi, Sunce je jedini izvor našeg života i energije. Nedavno su medicinski naslovi najavili da se previše skrivamo od Sunca u razumljivoj želji da izbjegnemo rak kože. Taj savjet se sada mijenja: bolje je više Sunčeve svjetlosti nego premalo. To je zato što vitamin D aktivno spriječava karcinom. Naravno, treba paziti u koje doba dana se Sunčamo – najbolje ujutro i poslijepodne kad je UV zračenje smanjeno. Sunčeva svjetlost, dakle, nije samo dobra za nas, ona nam može spasiti život.

Sunce i naše oči

Ono što svi znamo je da je Sunce veoma sjajno. To znači da emitira puno energije. Znamo npr. da daje ultraljubičastu svjetlost. To je ono što stvara opekline na plaži, i ako dobijemo previše toga, mogli bismo zaraditi fatalni melanom. Svakih 1 posto povećanja UV zračenja u životu neke osobe povećava za 1 šanse da će ta osoba biti žrtva najsmrtonosnijeg raka kože. I zaista, visoka razina melanoma u Australiji ima svoje jednostavno porijeklo u njenom karakteristično sunčanom nebu.

36651371141_2b4988ee97_oMagla iznad Sarajeva i zalazak Sunca (snimio: Ismet Smajiš)

Ne treba nam stručnjak da nam kaže da vrućina, ti dugački infracrveni valovi, takođe dolazi sa Sunca. Osjećamo je na našim licima, čak i kada smo iza stakla i na taj način ne primamo ultraljubičastu svjetlost. Ali šta Sunce najviše emitira? Toplinu? Ultraljubičasto zračenje? Gama zrake?

Većina ljudi ne bi pogodila odgovor. To je zelena svjetlost, svjetlost u kojoj Sunce ima maksimum zračenja! Zelena dominacija se manifestuje u dugama i u spektru koji na zidu baca prizma, pri čemu se zelena uvijek čini najsvjetlijom bojom. Ipak, Sunce samo ne izgleda zeleno. To je zato što su naše oči prirodno evoluirale tako da kada Sunčeva primarna boja – zelena, crvena i plava – dođe do mrežnice oka, ta mješavina svjetlosti uvijek se percipira kao bijela boja.

Gledajući prirodu uglavnom pomislimo da svijet biljaka najviše voli zelenu komponentu Sunčeve svjetlosti. Ali lišće, biljke, trava ustvari ne vole nimalo “zeleni” dio spektra. Oni se hrane uglavnom plavim i crvenim dijelom Sunčeve svjetlosti. Trava reflektuje nazad zeleni dio Sunčeve svjetlosti, i upravo to je razlog što travu vidimo kao zelenu. Suprotno intuiciji, jedina stvar koju vidimo kada posmatramo nešto su Sunčeve “neželjene” talasne dužine.

Voda, s druge strane, upija UV zračenje kad je mirna dok valovita voda reflektuje većinu UV zračenja. To znači da piknik pored jezera ili mora kada je vjetrovit dan nosi više rizika za opekotine od Sunca nego kad nema vjetra. S druge strane, biljke upijaju skoro svo UV zračenje koje stiže sa Sunca. Obožavaju ga. Većina vegetacije upija preko 90% UV zračenja. Dakle, okolina dosta utiče na to hoćete li izgoriti na Suncu ili ne. Dok pjesak i snijeg reflektuju velike količine UV zračenja prema vama, trava to ne radi. Ako ste osoba sa svijetlim tenom, planirajte svoj izlet u parku, ne pored jezera.

Zašto vidimo samo tzv. vidljivu svjetlost, a ne recimo radio talase ili gama zračenje? To je zato što Sunce ima maksimalni intenzitet zračenja upravo u tom (“vidljivom”) dijelu spektra, i naše oči su evoluirale tako da maksimalno iskoriste Sunčevu svjetlost. Površinska temperatura Sunca T = 5770K odgovara piku zračenja pri 5500 Å (550 nm). Dijelovi elektromagnetnog spektra koje ne vidimo (rendgenski zraci, gama zračenje, UV talasi, radio talasi) su sakriveni od nas jer osciluju prevelikim ili premalim brzinama da bi ih naši receptori u oku mogli detektovati. Postavlja se pitanje – zašto oči nisu evoluirale tako da možemo gledati i u IC dijelu spektra – što bi nam pomoglo da uveče npr. špijuniramo komšinice na balkonu (i lovimo druge životinje po noći). Pretpostavlja se da bi tada oči imale manju rezoluciju, bilo bi više šuma u signalu, i veća energetska potrošnja očiju koje i sada crpe dobar dio ukupnih energetskih resursa čovjeka.

Pomislite samo koliko bi nam svijet izgledao bogatiji ili koliko bismo ranije otkrili temeljnu prirodu svemira da imamo visoko precizne, frekventno podesive očne jabučice. Prebacite se na radiovalni dio spektra i dan se istog trena pretvara u noć, osim u nekim pravcima. Središte naše Galaksije, na primjer, postaje jedno od najblistavijih mjesta na nebu, žarko sjajeći iza glavnih zvijezda u sazviježđu Strijelac. Prebacite se na mikrovalno područje i cijeli svemir sjaji tinjajućim ostacima iz najranijeg vremena; odjednom se nalazite suočeni sa zidom zračenja koje je krenulo na putovanje samo 380 000 godina poslije Velikog praska. Prebacite se na rendgensko područje i odmah ćete uočiti mjesta gdje se nalaze crne jame u koje materija spiralno upada. Prebacite se na područje gama zračenja i uživajte u prizoru divovskih eksplozija koje se javljaju na raznim mjestima u svemiru približno jednom dnevno. Promatrajte utjecaj ovih eksplozija na okolnu međuzvjezdanu materiju koja se zagrijava i emitira rendgensku, infracrvenu i vidljivu svjetlost.

clipboard21
Sunce je čest motiv na našim steććcima (izvor: wikipedia)

Da u mrežnjači imamo spektroskop, uopće se ne bismo pitali od čega se sastoji atmosfera. Bilo bi dovoljno baciti pogled i odrediti sadrži li dovoljno kisika za opstanak životinja. Na isti način, okom bismo otkrili još prije mnogo hiljada godina da se zvijezde i magline u našoj Galaksiji sastoje od istih hemijskih elemenata kao i Zemlja.

A da smo rođeni s velikim, osjetljivim očima u koje su ugrađenidetektori Dopplerovog efekta, primjetili bismo, još dok smo bili trogloditi, da se cijeli svemir širi – da se sve galaksije udaljuju od nas.

Da naše oči raspolažu razlučnom moći dobrih mikroskopa, niko nikada ne bi pojavu kuge i drugih zaraza pripisivao srdžbi bogova. Bakterije i virusi zbog kojih se razbolijevate ne bi bili skriveni vašem pogledu dok gmižu po hrani koju jedete ili ulaze u vaš organizam kroz otvorene rane. Poduzevši jednostavne eksperimente, lako biste mogli ustanoviti koje su od tih klica opasne, a koje nisu. A problemi postoperativnih infekcija bili bi objašnjeni i riješeni prije puno stotina godina. Kad bismo mogli otkriti visokoenergetske čestice, uočili bismo radioaktivnu tvar već na velikoj udaljenosti. Ne bi nam bio potreban Geigerov brojač. Mogli biste čak vidjeti kako plin dolazi iz podruma kroz jame u podu.

Rađanje Sunca

Proces pomoću kojeg se iz “dosadnog” oblaka vodikovog plina rađa zasljepljujuća vatrena lopta je epskih razmjera. Rezultat, stabilna zvijezda poput Sunca sa četrnaest milijardi godina životnog vijeka, namijenjena stvaranju krava i šipuraka, svakako zaslužuje vlastiti praznik. Ipak nijedan narod sada ne slavi rođenje Sunca. U teoriji to radimo svake nedjelje (eng. Sunday). U praksi, veći dio vremena nedeljom koristimo za spavanje što je moguće duže i time svodimo na minimum svijest o Suncu.

Šta da smo bili prisutni u trenutku stvaranja Sunca, prije 4,6 milijardi godina? Antropomorfno razmišljajući, Sunce je imalo istinsku majku i oca, potpuno različitih “osobina”. Majčinska strana bila je ogromna “utroba” vodikovog plina stvorenog oko 380 000 godina nakon velikog praska. Ova je maglina vjerojatno deset miliona puta veća od Sunca kojeg je proizvela, što se može uporediti sa fudbalskim stadionom koji rađa jedno sjeme jabuke. U toj hladnoj, mirnoj praznini došao je, sa velike udaljenosti, “otac”. Masivna plava zvijezda eksplodirala je u tzv. Perzejevom spiralnom kraku naše galaksije. Ostaci ove supernove, očinska strana solarne DNK, uključivala je nove supstance, potpuno nepoznate u nostalgičnim danima velikog praska, devet milijardi godina ranije. Susret i mješavina tih različitih materijala stvorili su zvijezdu koja je bila predodređena da postane naša.

crab_nebulaOstaci supernove – maglina Rak (izvor: NASA, HST)

Unutar velikog oblaka vodika i helija – magline – svaki grumen materije utiče vlastitom gravitacijom i privlači okolni plin. Tokom ove kontrakcije, početno kretanje se razvija u ležernu rotaciju, i kako se materija zgušnjava, kao balerina koja povlači ruke prema sebi, brzina rotacije se povećava. Gravitacijski kolapsi uvijek stvaraju toplinu, tako da centar postaje sve topliji. U međuvremenu, maglina se oblikuje u kuglu. Zvijezde i planete su sfere, jer sfere imaju najmanje površine od bilo kojeg geometrijskog oblika. U cijelom kosmosu, samo vrlo mali objekti poput asteroida izbjegavaju okrugle oblike.

S dovoljno plina i time dovoljnom gravitacijom, rotirajuća jezgra se komprimira i postaje bijela. Toplina jednostavno znači “kretanje atoma”, tako da se svaki atom vodika sada kreće prema susjedu s takvom silom da se njihovi protoni udružuju zajedno: fuzija. To je oblik alhemije, osim što umjesto zlata, spajanje vodikovih protona stvara helij. U svakoj sekundi, Sunce proizvodi i emitira energije kao šest biliona (10^12) Hirošimskih atomskih bombi. Ova fuzija će se nastaviti samostalno sve dok ima goriva u Suncu.

Masa kolapsirajuće magline određuje sve. Premalo mase i fuzija se nikad ne događa. Sasvim dovoljno mase, i niski pritisak u jezgri čini fuziju veoma sporom: zvijezda sjaji slabo kao hladni crveni patuljak. Sa samo jedanaestim dijelom solarne mase, takve zvijezde zrače slabim narandžastim sjajem. To su ulični psi galaksije; oni su posvuda. Četrdeset tri od pedeset zvijezda najbližih Zemlji su ove tamne, crvenkaste sorte, koje astronomi, bez ikakve prividne logike, nazivaju tip M. Ti “metuzalemi” koriste gorivo tako rijetko da nadživljuju sve drugo, pa možda čak i sam svemir.

Na drugoj strani su masivne zvijezde. Kad one implodiraju i upale se, gravitacija je toliko moćna da se fuzija u jezgri odigrava nevjerovatno brzo, nastavljajući u ludom ritmu, gotovo poput bombe: pregrijavanje i velika toplina stvaraju plavo blještavilo. Takvi zasljepljujući svjetionici rijetki su, ali se neproporcionalno pojavljuju na noćnom nebu jer ih vidimo na velikoj udaljenosti. Njihovo gorivo brzo se troši, bez razmišljanja o budućnosti. Ove zvijezde ne traju dugo.

Upravo takva plava zvijezda koja “živi za trenutak” je bila “otac” našem Suncu. Rigel, poznata zvijezda u Orionu slična je Sunčevu “ocu”. To je zvijezda tipa B, 17 puta masivnija od Sunca, što ga čini preko 65 000 puta svjetlijim. Živi sretno samo 7 milijuna godina, transformacijom vodika u helij. Kako se Rigelov vodik iscrpljuje, sve više će “gorjeti” helij, koji stvara ugljik i kisik, proces koji će trajati samo 700 000 godina. No stvari i dalje idu nizbrdo. Sljedeći korak, transformirajući dio novorođenog kisika u silikon, kupit će Rigelu samo jednu godinu. Konačna metamorfoza silicija do željeza zadržat će zvijezdu živom još samo jedan dan. Željezo je kraj linije. Izrada atoma težih od željeza troši energiju, a ne proizvodi je.

Zatim, bez goriva i bez sreće, bez unutrašnjeg pritiska iz jezgre, zvijezda će konačno popustiti gravitaciji. Sama težina svih njenih slojeva dovešće do kolapsa zvijezde, brzo povećavajući temperaturu sve dok cijela stvar ne završi kao supernova – najintenzivnija svjetlost koju priroda stvara.

Jezgra će ostati kao sićušna, zgnječena kugla široka dvadesetak kilometara, koja se vrtoglavo vrti. Ostatak zvijezde će biti izbačen prema okolini, dvije hiljade puta brže od puščanih metaka. U svemir će se izbaciti materijala dovoljno za dva miliona planeta sličnih Zemlji – sve svježe pečeni kisik, silicij, željezo i ostatak – ova materija letjet će preko svemira u bljesku svjetlijem od milion Sunčevih.

No, više od toga, nevjerojatna toplina supernove dovodi do spajanja novih ultrateških atoma. Doista, jedini mogući način prirode za stvaranje joda, olova, urana i svih ostalih elemenata teži od željeza nalazi se u kotlu supernove. Dakle, ono što sada leti kroz prostor su svih devedeset i nešto prirodnih elemenata, velika promjena od pukog vodika i helija i daška litija u primordijalnoj maglini. Masivna zvijezda bila je tvornica koja je stvorila svaki element, uključujući i kisik koji dišemo u ovom trenutku.

Pri susretu sa primordijalnom maglinom, ostaci supernova guraju taj plin u guste niti, stvarajući čvorove plinovitih kuglica koje se urušavaju i obrazuju nove zvijezde. Ove tzv. zvijezde druge generacije djelomično su sastavljene od težih elemenata sada već umrle plave zvijezde. To su zvijezde koje astronomi nazivaju zvijezde bogate metalima.

Neke od tih zvijezda druge generacije su velike masivne plave zvijezde tipa O i B koje prolaze kroz svoje životne cikluse dvostruko brže. Kada one postaju supernove, još jača eksplozija se širi diljem galaksije. Kada se ovaj “poboljšani” materijal sastane sa nekom maglinom (ove magline su gotovo posvuda), on stvara zvijezde treće generacije, koje su do sada najnoviji modeli zvijezda. Takve zvijezde, i sve ostale tvari koje se kondenziraju u planete oko njih, bogate su kisikom i ugljikom. Oni postaju igrališta za kreativno eksperimentiranje prirode.

clipboard58Diferencijalna rotacija Sunca (izvor: Astronomy Online)

Naše Sunce je upravo zvijezda treće generacije. Planeti koji kruže oko njega odražavaju ovu činjenicu. To što imamo imamo jod u našim štitnjačama dokazuje da su naša tijela oblikovana supernovom. Željezo u našoj krvi došlo je iz jezgri prethodnih generacija zvijezda. Sunce sadrži nešto fluorescentne natrijeve pare, elementa naslijeđenog od svog oca, plave zvijezde tipa O ili B. Sunca ima dovoljne količine vodika koji će mu biti gorivo za održavanje života milijardama godina koje dolaze, i to je naslijedilo od svoje majke, gasovite magline. Njihovi bračni zavjeti su razmijenjeni prije 4,6 milijardi godina. Otada se galaksija okrenula oko dvadeset puta, i ne možemo saznati iz koje magline tačno je nastalo Sunce (razrijeđena je tokom vremena), niti vidimo tragove supernove koja je bila druga komponenta geneze Sunca.

Mehanizam rođenja Sunca gleda nas u lice. Čak i sa jeftinom spektroskopom, vidi se da Sunce ima veoma složenu kompoziciju. Njegov visoki sadržaj metala je uvjerljiv dokaz da, za razliku od tolikih drugih zvijezda u svemiru, Sunce nije nastalo od primordijalnog materijala. Svemir ima mnogo misterija, od velikog praska do prirode svijesti, no način kako se Sunce rodilo nije među njima.

Osnovne karakteristike i zanimljivosti Sunca

Sunce je udaljeno od nas tek 150 miliona km (1 AJ), pa ga možemo vidjeti (i snimiti) u zapanjujućim detaljima. Slijedeća najbliža zvijezda sličnog sjaja je Alpha Centauri, udaljena od nas 271000 puta više nego Sunce.

Sunce je zvijezda u odnosu na koju poredimo sve ostale zvijezde, i njihovi parametri su najčešće izraženi preko solarnih jedinica. Prečnik Sunca je 1,4 miliona km, ili 109 Zemalja poredanih jedna do druge. Unutar Sunca može se smjestiti 1,3 miliona Zemlji. Masa mu je 2×1030kg ili 2 miliona biliona biliona kg ili 330 000 masa Zemlje. Sunce čini 99,86% mase cijelog solarnog sistema. Gustina Sunca otprilike je jednaka gustini vode (1000 kg/m3).

Zapanjiv je luminozitet Sunca koji iznosi oko 400 biliona biliona W.  Ogromna energija koja se oslobađa sa njegove bijelo-žute “površine” (ustvari prozirnog gasa) pri 5777K, proizvodi se termonuklearnom fuzijom u jezgri Sunca koja čini polovinu Sunčeve mase. Temperatura Sunca u jezgri dostiže približno 16 miliona K i ima gustinu 14 puta veću od gustine olova. Bez obzira na gustinu, jezgro je, kao i ostatak Sunca, potpuno gasovito. Sunčevo jezgro slobađa svake sekunde energiju jednaku energiji koju ukupno oslobađa 100 milijardi nuklearnih bombi. Zrno pjeska ove temperature bi ubilo čovjeka koji stoji 150 km udaljen od njega. Dok ovo pročitate (5 sekundi) Sunce će nuklearnom fuzijom u jezgru pretvoriti 3000 miliona tona hidrogena u 2980 miliona tona helijuma. Energija koju Sunce emitira u nekoliko sekundi veća je od cjelokupnog iznosa energije koju je čovječanstvo potrošilo u cijeloj svojoj historiji. Po ukupnoj enegiji, Sunčevu svjetlost čini oko 50% vidljiva svjetlost, 40% infracrvena svjetlost, a 10% ultraljubičasta svjetlost.

Vanjski slojevi Sunca koji su konvekcijski nestabilni i kontinualno se kreću, sastavljeni su od oko 92% vodika, 8% helijuma i oko 0,15% ostalih elemenata (od kojih su kiseonik, ugljik, neon i nitrogen najzastupljeniji).

clipboard46Gravitacija Sunca (izvor: Astronomy Online)

Pri ogromnim temperaturama i pritisku u jezgri, vodik se polako pretvara u helijum, pri čemu se mala količina mase gubi i pretvara u energiju. Nakon 4,5 milijarde godina, polovinu jezgre Sunca (sada) čini helijum, a ostalo je dovoljno vodika da Sunce živi još oko 5 milijardi godina.

Zanimljivo je da fotonima koji se proizvode u centru Sunca treba nekoliko stotina hiljada godina pa čak i do milion godina da dođu do površine Sunca, što znači da je svjetlo koje gledamo na Suncu nastalo najvjerovatnije prije milion i kusur godina. Čak i dok gledamo Sunce, mi praktično gledamo u prošlost.

Sunce se okreće relativno sporo, sa periodom od 25 dana na svom ekvatoru, i ova rotacija proizvodi magnetno polje koje je pet puta jače od Zemljinog. Rotacija Sunca “obmotava” magnetno polje u moćne “konopce” čije magnetno polje je jače hiljadama puta od Zemljinog, pri tome sprečavajući konvekciju, lokalno hladeći Sunce i kreirajući Sunčeve pjege.

Ovaj magnetizam zagrijava tanki vanjski sloj – koronu – do temperature od oko 2 miliona K. Budući da je tanka, korona nije naročito sjajna i vidljiva je tek pri totalnom pomračenju Sunca, kad se površina Sunca prekrije Mjesečevom.

Slabi “vjetar”, kontrolisan magnetizmom i luminozitetom Sunca, kreće se sa Sunca, prolazi pored Zemlje i ide dalje u svemir, često stvarajući rep na kometama koje vidimo. Erupcije solarnog vjetra nastaju u kolapsirajućim magnetnim poljima Sunca, proizvodeći pri tome na Zemlji slikovitu sjevernu i južnu polarnu svjetlost (aurore). Sunce svake sekunde gubi preko milion tona svoje mase uslijed solarnih vjetrova.

Plimni uticaj Mjeseca konstantno usporava Zemlju pa se Sunce kreće sve sporije i sporije preko neba. U dalekoj budućnosti dan na Zemlji će zbog toga trajati kao današnjih 40 dana.

Na sjevernoj hemisferi Sunce se kreće nadesno, a na južnoj nalijevo. Stanovnici ekvatorijalnog područja Zemlje vide Sunce kako izlazi ravno prema gore sve dok se u podne ne nađe tačno iznad njihovih glava. Tokom poslijepodneva Sunce u ovim područjima pada kao olovna kugla ravno dole. Zbog ovoga su ovdje vrlo kratki zalasci Sunca. Nema puno romantičnih pjesama o zalascima Sunca na ekvatoru.

Tokom godine dužine dana i noći nisu izbalansirane. Zahvaljujući atmosferi koja refraktuje (lomi) svjetlost, Sunce se čini kao da je na horizontu kada je zapravo zašlo. Tada vidimo tzv. solarni fantom, lažno Sunce. Ovaj trik atmosfere omogućava dodatnih 7 minuta Sunca dnevno. To je 40 dodatnih sati Sunca godišnje.

Prelazeći nebo Sunce pređe vlastiti prečnik za tačno 2 minute. Kretanje Sunce je analogno kretanju minutne kazaljke na kuhinjskom satu kada se posmatra sa jednog metra udaljenosti.

Budući da mnoge zvijezde pokazuju slične fenomene, Sunce nam omogućava da razumijemo ponašanje zvijezda. Zvijezde, zauzvrat, pomažu nam da bolje razumijemo naše Sunce.

Šta se nalazi u Suncu?

Prividnu površinu Sunca nazivamo fotosferom. Ovdje se temperature kreću oko 5800 K. Vrući plin izvire iz unutrašnjosti na površinu, zbog čega nam se čini da površina ima granulastu (zrnatu) strukturu. Granule su prečnika oko 1000 km, u stalnom su pokretu (poput vrenja vode), a vrijeme trajanja im je nekoliko minuta. Ponekad nastaju takozvane supergranule prečnika 30000km koje traju i do 24 sata.

clipboard09Stvarni odnos veličina Sunca i Mjeseca – razlog za pomrčinu Sunca (izvor: Astronomy Online)

U fotosferi se nalaze Sunčeve pjege (makule), Sunčeva baklja (fakule), granule i supergranule. Sunčeve pjege, tamnija, i do 1500 K hladnija područja fotosfere, posljedica su kvaziperiodične evolucije Sunčevog magnetskog polja. Ono je proizvedeno strujanjima Sunčeve plazme ispod fotosfere, pretežno u konvektivnoj zoni, te na granici radijativne i konvektivne zone, a nastaje takozvanim dinamo mehanizmom, podržavanim konvekcijom i rotacijom. Polje se stalno razvija i mijenja oblike. Na početku Sunčevog ciklusa aktivnost polja je slaba i ima oblik dipola. Zbog diferencijalne rotacije polje se deformira i silnice se u blizini ekvatora izdužuju; polje se razvija u niz petlji. Na prodoru petlji iz fotosfere javljaju se skupine pjega.

Kromosfera je niži sloj Sunčeve atmosfere: proteže se iznad fotosfere do visine oko 2000 km, i niže je temperature od fotosfere. Znatno je rjeđa od fotosfere i nepravilnog je oblika. Sa Zemlje se može vidjeti samo za vrijeme potpune pomrčine Sunca.

U kromosferi se događaju izboji plina stvarajući učinke koje nazivamo prominencije i Sunčeve baklje. Prominencije (protuberance) su oblaci ili mlazovi usijanog plina izbačenog u vis. Mogu se uzdići do visine 150000 km iznad fotosfere, kroz kromosferu i koronu. Gušće su od okolne tvari i dostižu temperaturu oko 20000 K. Njihov jonizirani plin podržavan je tlakom magnetskoga polja. Mirne prominencije preživljavaju i više mjeseci.

Na sličan način dolazi do pojave baklji, mlazova plina koji se brzo podižu unutar kromosfere i padaju nazad. Vrijeme trajanja jedne baklje je oko 10 minuta. Iz nje se podižu i bodlje (spikule), mali izbačaji plina koji se dižu do visine od 7000 do 9000 km. Spikule nisu razmještene po cijelom Suncu, već su stiješnjene na rubovima supergranula.

Kako će Sunce umrijeti?

Svemu dođe kraj, pa će tako i naše Sunce jednom “umrijeti”. Za nekih 5 milijardi godina Sunce će ući u fazu crvenog džina. Većina vodika u jezgri biće pretvorena u helijum, proces fuzije će prestati, što će dovesti do poremećaja  između pritiska usmjerenog ka spoljnim slojevima i gravitacione sile usmjerene ka jezgri. Jezgro Sunca će postepeno kolapsirati zbog gravitacije, pri ćemu će gravitaciona energija biti pretvorena u toplotnu energiju koja će dovesti do zagrijavanja spoljnih slojeva tako da će Sunce sve više rasti, njegova površina će se hladiti (do oko 3000 K) i postati crvena. Nekoliko stotina miliona godina nastaviće se ovo širenje spoljnih slojeva Sunca koje će u toj fazi progutati planetu Merkur, a temperature na Veneri i Zemlji će se drastično povećati.  Nuklearna fuzija helijuma u ugljik koja će se tada odvijati prouzrokovaće još veću ekspanziju spoljnih slojeva. Tada će se Sunce sastojati iz tri sloja: u spoljnjem sloju odvijaće se fuzija vodika u helijum, u unutrašnjem fuzija helijuma u ugljik, a u sredini će se nalaziti “inertno” jezgro sastavljeno od ugljika i kiseonika.

opo0432dSmrt zvijezde, planetarna maglina Helix (izvor: NASA/ESA Hubble Space Telescope)

Ovaj proces širenja i sažimanja Sunca može se ponoviti više puta. Milenijumi prolaze između ovih pulseva koji u konačnici postaju tako moćni da se spoljni slojevi zvijezde odvajaju od jezgre i počinju da se kreću kroz prostor. Sunce će izbaciti polovinu svoje mase u ovom procesu nastanka planetarne magline koja će možda biti ukras nekoj drugoj civilizaciji na nebu. Ove planetarne magline obogaćuju međuzvjezdani prostor materijom.

Sunčevo jezgro će se skupljati i hladiti (sa temperature preko 100000 K), a o njegovoj sudbini odlučivaće gravitacija koja će sve više i više zbijati atome u jezgri. Kad se jezgra Sunca sabije do veličine Zemlje, elektroni će zaustaviti kontrakciju jer bi dalje sabijanje značilo da dva elektrona zauzimaju jedno te isto mjesto što zabranjuje tzv. Paulijev princip isključenja. Rezultujući pritisak naziva se pritisak degenerisanih elektrona. Na ovaj način Sunce će postati bijeli patuljak, tijelo malih dimenzija, ogromne gustine, temperature oko 50000 K.

Sunce, sada bijeli patuljak, poslije plavičasto-bijele svjetlosti počeće da emituje žutu, a kasnije i crvenu svjetlost. Postepeno će se ohladiti na temperaturu međuzvjezdanog prostora i prestaće da emituje svjetlost. Bogat ugljikom i kiseonikom, crni patuljak nastaviće da kruži oko centra naše galaksije. Možda će to crno, hladno i beživotno tijelo milijardama godina kružiti oko centra galaksije. A možda jednog dana prođe kroz neki gasoviti oblak, uzburka ga i onda sve počne iz početka.

Sunce, to smo mi!

Sunce je izvor je života na Zemlji. Naša supa, komad hljeba, piće – sve je to Sunčeva energija u oblicima koje naše tijelo može da iskoristi. Biljke jedino mogu direktno iskoristiti Sunčevu svjetlost u procesu fotosinteze, pri čemu nastaje kiseonik i grožđani šećer. Energija koja je bila u svjetlosti Sunca sada se nalazi u šećeru. Ljudi to ne mogu uraditi (uzimati energiju iz Sunca kao hranu) i prinuđeni su da jedu biljke ili životinje koje se hrane biljkama. Zato kada uživamo u zasluženom objedu i sakupljamo novu snagu, treba zahvaliti Sunčevoj energiji koju smo unijeli u sebe.

sunce-manja
Snimak Sunca sa H-alfa filterom (Snimio: A. Ćatović)

Naši vlastiti roditelji bili su prva generacija ljudi za koje Sunčevo porijeklo više nije zahtijevalo očajna nagađanja filozofa ili misterije teologa. Sjaj plinovitih metala pridonosi Sunčevoj svjetlosti koja reflektira bijelo perje galebova koji lete iznad naše glave i dječija lica dok se igraju u dvorištu. Sunčeva geneza osvjetljava i oblake iznad nas i mnoštvo valova ispod mora. Svuda je oko nas. Zapravo, na mnogo načina, to smo sami mi.

Literatura

  1. A. Ćatović: Naš Svemir, Sarajevo, 2017.
  2. A. Ćatović: Alhemičari univerzuma, Sarajevo, 2018.
  3. B. Berman: The Sun’s Heartbeat: And Other Stories from the Life of the Star That Powers Our Planet, Back Bay Books, 2012.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Google photo

You are commenting using your Google account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

Connecting to %s