Saules mūžs 0
Pirmais, par ko vēlamies pārliecināties ik rītu, paverot acis – vai šodien spīd saule? Un saskumstam, ja tā paslēpusies mākoņos. Bet visbiežāk mēs pat neaizdomājamies par to, ka dzīvība uz Zemes pastāv, tikai pateicoties Saulei. Saule sumināta arī latviešu tautasdziesmās.
Senlatvieši tai piedēvējuši dzīvas būtnes īpašības, saukuši pat par māmuliņu. Un Jāņu rītu atkal gaidīsim, lai redzētu, kā saulīte rotājas. Kas tad īsti ir Saule, ja tā spēj tik dāsni un spoži spīdēt, sildīt gan mūs pašus, gan ieliet prieku sirdīs? Un, vai tā spīdēs mūžīgi?
Zinātnieki uzskata, ka Saules sistēma ir izveidojusies pirms četrarpus līdz pieciem miljardiem gadu no auksta, blīva gāzu un putekļu mākoņa. No centrālā mākoņa sablīvējuma radās Saule, bet no pārējās daļas – disks. Putekļi diskā sadalījās atsevišķos sablīvējumos, bet tie, pakāpeniski salīpot un saspiežoties, auga arvien lielāki, līdz izveidojās planētas. Zeme sākumā bija ugunīgs verdošu akmeņu un gāzu maisījums. Tad tā pamazām atdzisa un virspusē izveidojās plāna garoza, kas sevī ieslēdza karstumu.
Attālums no Zemes līdz Saulei ir aptuveni 150 miljoni kilometru. Saules stari Zemi sasniedz astoņās minūtēs. Patiesībā daudzas citas zvaigznes ir par Sauli spožākas un karstākas, tikai tās atrodas daudz tālāk, tāpēc pie debesjuma saredzamas vien kā spoži punkti. Saule ir Zemei tuvākā zvaigzne.
Kas īsti ir Saule?
Tā ir karstu gāzu lode ar diametru aptuveni 1,4 miljoni kilometru. Saules virsmas temperatūra ir aptuveni 6 tūkstoši grādu pēc Celsija, centrā, kur notiek kodolreakcijas, pēc zinātnieku aplēsēm, temperatūra sasniedz pat 14 miljonus grādu.
Saules virsma nav cieta, bet gan veidota no gāzu mutuļiem, no kuriem laiku pa laikam šaujas ārā milzīgas gāzu strūklas – uzliesmojumi. Uzliesmojums strauji attīstās dažu minūšu laikā un aptuveni pēc stundas nodziest. Tā enerģijas avots ir Saules magnētiskais lauks, bet tajos atbrīvojas liela enerģija. Uzliesmojumā rodas intensīvs rentgenstarojums, ultravioletais starojums un radioviļņi. Paši spēcīgākie uzliesmojumi izstaro arī redzamo gaismu. No uzliesmojuma rajona tiek izsviesta elementārdaļiņu plūsma – Saules kosmiskais starojums.
Uz Saules virsmas ir novērojami arī plankumi – laukumi, kas ir mazliet vēsāki nekā pārējā virsma. Turklāt tajos valda spēcīgs magnētiskais lauks. Tipiska plankuma diametrs ir 35 tūkstoši kilometru (tas trīskārt pārsniedz Zemes izmērus), bet pašu lielāko plankumu diametrs sasniedz 100 tūkstošus kilometru. Saules plankumi pastāv no pāris dienām līdz vairākiem mēnešiem ilgi. Tie mēdz veidot Saules plankumu grupas, kurās parasti ir divi galvenie un vairāki mazāki plankumi. Plankumu grupas veidojas, attīstās un sabrūk, un to izskats dienu no dienas mainās. Saulei griežoties, vieni plankumi pazūd aiz diska malas, bet to vietā parādās citi.
Saules centrā pastāv liels spiediens un augsta temperatūra, tāpēc viena veida gāze pārvēršas citā un izdalās varens siltuma un gaismas daudzums. Augstās temperatūras ietekmē gāze ir sadalījusies sastāvdaļās – atomkodolos un elektronos. To sauc par plazmu. Tātad precīzāk būs, ja Sauli dēvēsim par plazmas lodi, secina Latvijas Universitātes Astronomijas institūta pētnieks, pedagoģijas zinātņu doktors ILGONIS VILKS. No Saules virsmas siltums un gaisma izplūst apkārtējā Visuma telpā.
Matemātiski modelējot Saules uzbūvi, noteikts, ka Saule sastāv no vairākām zonām. Centrā atrodas kodolreakciju zona, kurā notiek kodoltermiskās reakcijas. Ūdeņradis pārvēršas hēlijā un atbrīvojas milzīgs enerģijas daudzums, galvenokārt gamma starojuma veidā. Tālāk seko starojuma pārneses zona, kurā starojums tiek daudzkārt absorbēts un atkal izstarots. Starojuma enerģija pakāpeniski samazinās. Virzienā uz ārpusi temperatūra un spiediens samazinās. Gāze kļūst necaurspīdīgāka un nespēj pārvadīt visu no iekšienes nākošo enerģijas plūsmu, tādēļ virs starojuma pārneses zonas atrodas tā sauktā konvektīvā zona, kurā notiek intensīva Saules vielas sajaukšanās. Te karstā gāze ceļas augšup, izstarojot atdod enerģiju, tad atdziest un virzās atkal lejup.
Saules redzamo virsmu, no kuras nāk gaisma, siltums infrasarkanā starojuma veidā un ultravioletais starojums, sauc par fotosfēru. Fotosfēra ir plāns slānis, kas sastāv no rīsu graudiem līdzīgiem gāzes mutuļiem – granulām. Granulācija atspoguļo uz Saules virsmas konvekcijas procesus, kas notiek tās dzīlēs. Fotosfēru pieskaita pie Saules atmosfēras. Nākamais Saules atmosfēras slānis ir hromosfēra, kuru veido retinātas gāzes. Tā plešas aptuveni 10 tūkstošu kilometru augstumā. Hromo-sfēras apakšdaļā ir viszemākā temperatūra, kāda pastāv uz Saules, – aptuveni 4500 grādu. Hromosfēras augšdaļa sastāv no atsevišķiem karstas gāzes stabiem – spīkulām. Pilna Saules aptumsuma laikā hromosfēra redzama kā rožains aplis apkārt Saules diskam.
– Kodolreakcijās, kas notiek Saules centrā, ūdeņradis pārveidojas, atdod enerģiju un pārvēršas hēlijā. Tāpēc arī Saule spīd. Ne velti ūdeņradi dēvē par Saules degvielu. Zemi sasniedz tikai neliela daļa Saules enerģijas, bet Zemei ar to pietiek, lai nodrošinātu visus procesus. Piemēram, kāpēc gan pūš vējš? Jo vienos platuma grādos gaiss sasilst, ceļas uz augšu un tā vietā ieplūst vēsais gaiss. Pie tā vainīga Saule. Arī zaļie augi fotosintēzes procesā ņem enerģiju no Saules. Visa enerģija, izņemot Zemes ģeotermālo siltumu un kodolreakcijas atomelektrostacijās, ir nākusi no Saules, – uzsver Ilgonis Vilks.
Planētu un visu sīko Saules sistēmas ķermeņu kopējā masa ir tikai viena tūkstošā daļa no Saules masas, tādēļ tā ar savu gravitācijas spēku nosaka visu Saules sistēmas ķermeņu kustību. Saule ne tikai izraisa planētu riņķošanu ap sevi, bet pati arī griežas. Viens pilns apgrieziens ilgst aptuveni mēnesi. Kaut gan, salīdzinot ar citām zvaigznēm, Saule nemaz nav tik liela, ne velti to sauc par dzelteno punduri. Daudzas citas zvaigznes ir vēl lielākas.
Ap Sauli riņķo astoņas planētas. Pēc uzbūves un fizikālajām īpašībām planētas iedala divās grupās. Pie Zemes grupas planētām pieder Merkurs, Venēra, Zeme, Marss. Pie milzu planētu grupas ar biezu un blīvu atmosfēru pieder Jupiters, Saturns, Urāns, Neptūns.
Vēl četri pieci miljardi gadu…
Izrādās, nekas nav mūžīgs. Pat Saule ne. Zinātnieku veiktie rūpīgie pētījumi liecina, ka ūdeņraža uzkrājumi Saules vidusdaļā nav bezgalīgi un kaut kad beigsies. Pētnieku aplēses liecina, ka pēc četriem, pieciem vai maksimāli sešiem miljardiem gadu Saule savas ūdeņraža rezerves būs izsmēlusi. Var teikt, ka šobrīd Saule ir pusmūžā – tā ir spīdējusi gandrīz piecus miljardus gadu un spīdēs vēl tikpat daudz.
– Kad Saules degvielas krājumi būs beigušies, mainīsies arī tajā notiekošie procesi – viducis saspiedīsies un kļūs kompaktāks, bet ārējie slāņi – izpletīsies. Šāda tipa zvaigznes dēvē par sarkanajiem milžiem. Saule uzpūtīsies un kļūs daudzus simtus reižu lielāka.
Paredzams, ka tās apjoms palielināsies tik ļoti, ka Saule iesūks sevī divas tuvākās planētas – Merkuru un Venēru. Zeme paliks ārpusē. Bet, lai gan Saules virsmas temperatūra pakāpeniski kļūs zemāka, tā izstaros tik daudz enerģijas, ka Zemes virsma spēcīgi sakarsīs – temperatūra uz tās sasniegs pat tūkstoš grādus. Kur palikt cilvēkiem? Iespējams, būs pienācis laiks pārcelties uz kādu citu Saules sistēmas planētu, – spriež pētnieks Ilgonis Vilks. Uz Venēras šobrīd valda 400 grādu karstums, pēc Saules pārvēršanās par sarkano milzi uz tās kļūs vēl karstāks. Vispiemērotākais dzīvošanai tad varētu būt Marss. Šobrīd uz šīs planētas valda diezgan liels aukstums – dienā vidēji mīnus 50 līdz 60 grādi, naktī – pat mīnus 130 grādi pēc Celsija. Pēc vairākiem miljardiem gadu, kad Saule būs uzkarsusi, Marss varētu kļūt dzīvošanai piemērotāks. Marss gan ir mazāks par Zemi, bet tā sauszemes platība ir tikpat liela kā Zemei, jo uz Marsa nav okeānu. Jau šobrīd būtu vērts sākt ieguldīt zinātniskajos pētījumos, kas cilvēkus sagatavotu lidojumam uz Marsu, – spriež Ilgonis Vilks.
Cik droši varam būt, ka pētnieki nekļūdās un šāds scenārijs cilvēci, ja tā vēl pastāvēs, reiz patiešām piemeklēs? Ilgonis Vilks teic, ka zinātnieku secinājumi balstīti ilgos Saules tipa zvaigžņu pētījumos.
Pārmaiņas zvaigznēs notiek ļoti lēni, tāpēc nav iespējams izsekot līdzi vienas zvaigznes attīstībai no A līdz Z. Tam būtu vajadzīgi gadu miljardi. Saules tipa zvaigznes mūžs ir 10 miljardi gadu. Cilvēks kosmosu ar teleskopu gan novēro tikai 400 gadus.
Informāciju par zvaigžņu attīstību pētnieki iegūst, pētot jaunākas un vecākas zvaigznes un tādējādi iegūstot precīzus, ticamus datus par to evolūciju.
Aktīvus Saules pētījumus veic zinātnieki ASV. Eiropā vairākas valstis apvienojušās un nolūkā izzināt Sauli izveidojušas Eiropas Dienvidu observatoriju. Šogad šai zinātniskajai institūcijai aprit apaļa jubileja – piecdesmit gadi. Ilgonis Vilks stāsta, ka zinātniekus pasaulē šobrīd aizrauj ne tikai Saules redzamās gaismas izzināšana. Viņi aktīvi pēta arī, piemēram, Saules plankumus un magnētisko lauku. Saule izstaro ultravioleto, infrasarkano, rentgena, gamma un Saules kosmisko starojumu. Par laimi, Zemes virsmu lielākā daļa no tiem nesasniedz, jo atmosfēra starojumu nelaiž cauri. Zinātniekiem darbā tas savukārt rada problēmas, tāpēc pētījumus nākas veikt kosmosā. Jau vairāk nekā desmit gadus tur atrodas vismaz viena observatorija, kas orbītā riņķo ap Zemi un augu diennakti novēro Sauli. Aizraujošus attēlus, kas saņemti no observatorijas, interneta vietnē http://sdo.gsfc.nasa.gov var apskatīt katrs interesents.
Zinātnieki Latvijā galvenokārt pievērsušies Saules magnētiskā lauka pētīšanai. Mūsu valstī Sauli var novērot ar Irbenes radioteleskopu, tomēr tas netiek darīts bieži. Vajadzīgos datus par norisēm uz Saules pētnieki biežāk iegūst no ārzemju observatorijām. Jo vispusīgai informācijai ar radioteleskopa sniegto informāciju ir par maz. Vajadzīgi arī citi instrumenti, secina Ilgonis Vilks.
Kad Saules “dzinējs” sāks klibot
Pētnieki prognozē, ka pirmās nopietnās izmaiņas Saules struktūrā gaidāmas jau aptuveni pēc viena miljarda gadu. Tad Saule kļūs nedaudz karstāka. Ūdeņraža kļūs mazāk, hēlija vairāk, Saules “dzinējs” pārkarsīs, tāpēc spīdeklim nāksies pārkārtot savu darbības režīmu un tas izraisīs virsmas uzkaršanu.
Bet sīkas pārmaiņas Saules darbībā notiek katru dienu. Tās izpaužas kā Saules aktivitāte. Atsevišķos gados uz Saules veidojas vairāk plankumu un magnētiskais lauks ir spēcīgāks. Šim procesam dažus gadus vairāk, dažus mazāk seko uzliesmojumi uz Saules virsmas. Starp citu, tieši nākamajā, 2013. gadā gaidāms Saules aktivitātes maksimums, kas nozīmē, ka uzliesmojumu uz Saules virsmas būs daudz.
– Pētījumi liecina, ka temperatūra uz Saules virsmas un izstarotā enerģija tuvākā viena miljarda gadu laikā būtiski nemainīsies, bet jāpatur prātā, ka Zemi spēj ietekmēt Saules enerģijas svārstības pat tikai par dažiem procentiem. Šobrīd Saules starojums ir ļoti stabils. Tas mainās tikai par procenta vienu desmitdaļu. Tik niecīgas izmaiņas Zemes klimatu būtiski nespēj ietekmēt. Daži zinātnieki gan izvirzījuši teorijas par to, ka klimatu pastarpināti spēj ietekmēt arī Saules aktivitāte. No Saules nākošās lādētās daļiņas ietekmē mākoņu veidošanos, mākoņu kļūst vairāk vai mazāk, un tie veicina mūsu planētas sasilšanu vai atdzišanu. Vairākums zinātnieku gan uzskata, ka galvenais klimata izmaiņu vaininieks ir nevis Saule, bet globālā sasilšana, kuru Zemes atmosfērā izraisa pastiprināta oglekļa dioksīda uzkrāšanās. Tomēr nākotnē var pienākt brīdis, kad Saules enerģija kļūs daudz spēcīgāka un tās ietekmē uz Zemes kļūs karstāks. Zinātnieku drūmākie scenāriji paredz, ka karstuma ietekmē okeāni iztvaikos, ūdens pacelsies kosmosā un Zeme pārvērtīsies par tuksnešainu planētu, kur temperatūra sasniedz pat 300 grādu pēc Celsija, – stāsta Ilgonis Vilks.
Arī Saules sarkanā milža fāze nebūs mūžīga. Pienāks brīdis, kad tā nometīs savu apvalku, izklīdinot to kosmosā, un pāri paliks tikai neliela vidējā daļiņa – balta un karsta bumba apmēram Zemes izmērā. Virsmas temperatūra uz tās sākumā būs apmēram 30 tūkstoši grādu. Šo bumbu veidos gāzes, ūdeņraža būs pavisam maz, galvenokārt – ogleklis un nedaudz hēlija. Šādus objektus sauc par baltajiem punduriem. Kodolreakcijas Saules centrā vairs nenotiks. Tā būs kā kvēlojoša oglīte, kas daudzu miljardu gadu laikā lēnām un pakāpeniski atdzisīs. Zeme tad no Saules saņems vismaz par desmit tūkstošiem reižu mazāk enerģijas, tāpēc uz tās šajā Saules fāzē kļūs ļoti auksts. Temperatūra noslīdēs līdz pat 100 vai 200 grādiem zem nulles, un patlaban pastāvošās dzīvības formas te eksistēt nespēs.
• Saules diametrs – 1,4 miljoni kilometru • Attālums no Zemes līdz Saulei – 150 miljoni kilometru • Saules stari Zemi sasniedz astoņās minūtēs • Saules virsmas temperatūra – 6 tūkstoši, centrā – apmēram 14 miljoni grādu • Saule sastāv no ūdeņraža, hēlija un citu ķīmisko elementu maisījuma • Saules tipa zvaigznes mūžs – 10 miljardi gadu • Planētu un sīko Saules sistēmas ķermeņu kopējā masa – viena tūkstošā daļa no Saules masas |
Saule latviešu tautasdziesmās:
Velk Saulīte zīda kleitu,
Liek sudraba vainadziņu,
Liek sudraba vainadziņu
Zeltītām lapiņām.
Ai, Saulīte māmuliņa,
Ko tie tavi kalpi dara?
Zīda pļavas nenopļautas,
Zelta kalni neecēti.
Dzīvoš’ ilgi, ne tik ilgi,
Saules mūžu nedzīvošu
Ūdentiņis, akmentiņis
Tie dzīvos Saules mūžu.
