Күн (жұлдыз)

Күн

Күн (таңбасы: ) — Күн жүйесінің орталық денесі, Жерге ең жақын жұлдыз. Күн – спектрлік класы G2V, абсолют жұлдыздық шамасы +4,83 болатын сары ергежейлі жұлдыз. Ол біздің Галактика центрінен 9 – 10 кпк қашықтықта орналасқан. Жақын жұлдыздармен салыстырғанда Күн 1,97х10⁴ м/с жылдамдықпен Геркулес шоқжұлдызы бағытында қозғалады; Галактика центрін 230 млн. жылда бір рет айналып шығады. Бүкіл күн жүйесі массасының 99,866%-ы Күнде жинақталған. Жерден Күнге дейінгі орташа қашықтық 1,496x10¹¹ м.

Күн ашық ауа райында және Жерден қарағандағы көрініс.

Күн – қызған газды шар (центріндегі температура 107 К, тығыздығы 105 кг/м³). Күн ішінде өндірілетін энергияның орташа мөлшері 1,88x10^–4 Вт/кг. Күннен Жер орбитасы бірде алыстап, бірде жақындауына байланысты Күннің көрінерлік радиусы жыл бойы өзгеріп отырады. Күннің активтілігімен байланысты болатын магнит өрісінің кернеулігі Күн дақтарында 100 кА/м-ге жетуі мүмкін. Күнде өте кең тараған элемент – сутегі. Оның атомдарының санынан гелий атомдарының саны 7 – 8 есе аз, ал қалған өзге элементтердің саны сутек атомдары санынан 1000 есе аз. Күн құрамында басқа элементтерге қарағанда оттек, көміртек, азот, магний, кремний, темір басымырақ. Күннің тікелей бақылауға келетін сыртқы қабаттары, оның атмосферасын қалыптастырады.

Күн тәжі

Күннің сәулесі (сәуле шығаруы) түгелдей дерлік Күн атмосферасының төменгі бөлігінен шығады, оны фотосфера деп атайды. Фотосфераның қалыңдығы 100 – 300 км. Фотосферадағы температура сыртқы қабат бағытына қарай төмендейді, шектік мәні  4500 К, орташа тығыздығы 2x10^–4 кг/м³. Фотосфера қойнауындағы энергия сәулемен және сондай-ақ конвекциямен де тасымалданады. Фотосфераның жарықтығы біркелкі емес, түйіршікті (құрылымы гранулалы) болып келеді.

Гранулалар – дөңгелек пішінді жарық дақ түрінде болады, орташа мөлшері  700 км-дей. Гранулалардың өмір сүру мезгілі не бәрі 5 – 10 минуттай, кейбір гранулалар 3 сағатқа дейін сақталады. Фотосферада бұдан да ірірек, өлшемі  3104 км болатын түзілімдер (гранулалар жиынтығы) де кездеседі.

Фотосфераның үстінде, Күннің көрінетін жиегінен 14 мың км-ге созылып жатқан хромосфера қабаты орналасқан. Оның тығыздығы фотосфера тығыздығынан әлдеқайда аз (шамамен 10–10 – 10–11 кг/м3), әрі биіктеген сайын сиреп отырады, температурасы миллион градусқа дейін өседі.

Хромосферадан жоғары, Күн атмосферасының ең сиретілген бөлігі күн тәжі орналасқан. Оның биіктігі бірнеше Күн радиусына тең. Фотосферада Күн дақтары мен жалын шудаларын бақылауға болады. Күн дақтары, көбінесе, қара қоңыр түсті ядролар мен оларды қоршаған шала көлеңкелерден тұрады. Олардың диаметрі 200 мың км-ге дейін жетеді. Дақтардың температурасы 4500°С-қа жуық, яғни өздерін қоршаған фотосфераның температурасынан төмен. Дақтардың жарықтылығы фотосфераның жарықтылығынан 2 – 5 есе төмен, сондықтан олар қарапайым көрінеді. Күн дақтары гелиографиялық ендіктің 45°-ына дейінгі аймақта ғана кездеседі және олар бірнеше күннен бірнеше айға дейін өмір сүреді.

Жалын шудалары – фотосфералық құбылыс. Олар әсіресе, Күн дискісінің жиегінде, ақ жарықтың фонында жақсы көрінеді. Жалын шудалары, кейде бірнеше сағат ішінде едәуір өзгеріске ұшырап отыратын күрделі талшық түрінде байқалады және олар фотосферадан жоғарырақ орналасады, температурасы да жоғары болады.

Күн дискісінің жиегінде газ бұлты – протуберанц байқалады. Протуберанцтардың спектрі Н, Са, Не және металдардың әлсіз сызықтарынан тұрады. Олардың ұзындығы кейде 1 млн. км-ден асады. Протуберанцтар жарқыраған газдардан құралады. Олар әр түрлі пішінде (тамшылар, фонтандар, бұлттар, доғалар, т.б. түрінде) кездеседі; Күн бетінен орташа биіктігі 30 мың км-ден 50 мың км-ге дейін жетеді. Хромосфералық оталу кезінде Күннен шығатын корпускулалық ультракүлгін сәулелер күшейіп, оның әсерінен геомагниттік және ионосфералық ұйытқулар пайда болады. Күн бетінде бақыланатын әр түрлі құбылыстар, шамамен 11 жылдық периодпен (Күн активтілігінің цикліне сәйкес) өзгеріп отырады. Күн активтілігі көптеген геофизикалық құбылыстарға әсерін тигізеді; Жер ионосферасының күйін өзгертеді, осының әсерінен қысқа радиотолқындардың таралу ерекшеліктері, магниттік құйындар, полярлық шұғыла, т.б. пайда болады.

Күннің жарығы жерге 8,3 минутта жетеді. Ал ең жақын Кентавр α жұлдызының сәулесі жерге 4 жыл 3 айда жетіп келе алады. Жұлдыздар Жерден өте қашық орналасқандықтан, телескоппен қарағанның өзінде нүктедей ғана болып көрінеді. Айсыз түнде жай көзбен қарағанда 5 мыңға жуық жұлдызды, ал күшті телескоп арқылы миллиардтаған жұлдызды көруге болады.

Күн – кәдімгі жұлдыз,сондықтан оны жалпылама зерттеу жұлдыздар табиғатын түсінуге көмектеседі. Ол Күн жүйесіндегі орталық және ең орасан зор дене болып табылады. Күннің массасы Жердің массасынан 333 000 есе үлкен және басқа барлық планеталарды бірге алғандағы массадан 750 есе асап түседі. Күн өздігінен сәуле шығаратын зор энергия көзі. Ол күн жүйесіндегі барлық денелерге – сәуле шашу арқылы күшті әсер етеді: оларды қыздырады, планеталар атмосферасына әсер етеді, жердегі тіршілікке қажетті жарық пен жылу береді, барлық өсімдік пен жануарлар әлемінің өмір сүруін қамтамасыз етеді. Күн энергиясының біраз бөлігі тас көмір, мұнай және басқа пайдалы қазбалар түрінде Жер астында сақталған.

Шар тәріздес Күн бізге жарқыраған дөңгелек болып көрінеді. Радиусы Күннің радиусы болып саналатын Күннің көрінетін беті фотосфера деп аталады. Бұл радиус Жердің 109 радиусына тең. Күннің көлемі Жердің көлемінен 1300000 есе артық. Күн бетіндегі физикалық тұрақтының мәні Жер бетіндегіден 28 есе артық және 274 H/кг тең. Күн затының орташа тығыздығы p = 1410 кг/м3, яғни судың тығыздығынан сәл көптеу. Күннің толық сәуле шығару қуаты, яғни оның жарықтығы шамамен 4*1023 кВт. Күннің тиімді температурасы шамамен 6000 К-ге тең. Бірақ жер күннен оның шығаратын энергиясының шамамен 1/2000000000 (0.5*10-9) бөлігін алады.

Барлық жұлдыздар сияқты Күн – қызған газ шары. Негізінен, ол гелий қоспасы (он пайыз) бар сутектен тұрады. Күн затты қатты иондалған, яғни атомдар өздерінен сыртқы электрондарын жоғалтқан және олармен бірге иондалған газдың плазманың еркін бөлшектеріне айналған. Күн қойнауында пайда болатын энергия ағыны сыртқы қабаттарға, беріледі және барған сайын көптеген аумақты қамтиды. Осының нәтижесінде, күн газдарының температурасы орталықтан қашықтаған сайын азаяды.

Күн атмосферасын шартты түрде бірнеше қабаттарға бөледі. Атмосфераның қалыңдығы 200-300 км болатын ең терең қабаты фотосфера деп аталады (жарық сферасы). Одан Күннің барлығына жуық жарық энергиясы шығады. Сондықтан фотосфераның сыртқы қабаттарының температурасы 8000 К-нен 4000 К-ге дейін қатты салқындайды. Бірақ атмосферадағы осы температура, алдымен жайлап, соңынан тез жоғарылай бастайды. Күн атмосферасының бұл аймағы хромосфера ден аталады. Оның температурасы ондаған және жүздеген мың кельвинге жетеді. Ол күннің толық тұтылуынан сирек болатын сәттерінде, Айдың қара дөңгелегінің айналасында жарқыраған қызғылт жиек түрінде көрінеді. Хромосферада жоғары Күннің радиусындай аралықта Күн газдараның температурасы өзгермейді. Бұл сиретілген және ыстық қабық күн тәжі деп атлады. Күн тәжінің шұғыла шашқан түрін Күн тұтылуының толық фазасы кезінде көруге болады. Осы кезде ол таңғажайып әдемі көрініс береді. Әрі қарай, күн тәжінің газы планета аралық кеңістікте таралып, Күннен тұрақты таралатын күн желі деп аталатын ыстық сиретілген плазма ағынын құрайды. Күннің бақыланатын жарқырауы ұзақ уақыт бойы сақталуы үшін оның ішкі энергиясының жеткілікті қорлары және бұл энергияны сәуле шығару энергиясына айналдырып, өңдейтін процестер қажет. Күн қойнауында термоядролық реакциялар жүреді, оның нәтижесінде әлемдік кеңістікке шығатын энергия мөлшері бөлінеді.

Соңғы мәліметтер бойынша Күннің жасы 4 млрд 600 млн жыл болып, ол әлі де 5 млрд жыл жарқырап жануға шыдайды. Оның жарқырауы немесе толық сәуле шығару қуаты осы уақыт аралығында айтарлықтай өзгерген жоқ. Сондықтан күн затының ішкі энергиясының қоры әлі де миллиардтаған жылдарға жетуі тиіс.

Күн – Жер байланыстары. Күн Жерде болатын құбылыстарға үлкен ықпалын тигізеді. Ол Жер бетінің негізгі жылу көзі болып табылады. Күн Жерді жарықтандырып және жылытып қана қоймайды, сонымен қатар шамамен 11 жыл сайын болып тұратын күн белсенділігі – бірқатар геофизикалық құбылыстардың тууына жол ашады. Мысалы, зарядталған бөлшектер ағыны Жердің магнит өрісіне қатты әсер етеді және магниттік дауылдар зарядталған бөлшектерді атмосфераның ең төменгі қабаттарына алып келеді, осыдан полярлық шұғылалар пайда болады. Күннің қысқа толқынды сәуле шығаруы радиотолқындардың таралуына күшті әсер етеді, кей кезде родио байланыс бұзылады, Күндегі белсенді процестер жанама түрде органикалық әлемнің, яғни жануарлар мен өсімдіктердің күрделі процестеріне де әсер етеді. Бұл әсерлер мен олардың жүру механизмін қазіргі уақытта түрлі бағыттағы ғалымдар мұқият зерттеуде.

Қазақстан Республикасында Күнді бақылау және зерттеу жұмыстары 1950 жылдардан басталды. 1954 ж. бірінші рет коронографтың көмегімен Күн тәжінің ішінде толқын ұзындығы 5303 және 6374 болатын эмиссиялық сәуле шығару сызықтарының барлығы тіркелді. Осы жылы Үлкен Алматы көлінің маңында теңіз деңгейінен 3000 м биіктікте Күн стансасы салынды. Бұл бекет үлкенді-кішілі екі жаңа коронографпен, горизонтальды Күн телескопы, спектрограф және еселік фотогелиографпен жабдықталып, Күн физикасын зерттеуге үлесін қосуда.

Күн — G-спектрлік түрлі жұлдыз, оның диаметрі 696 000 km, 333 000 × Жер массасы, 1 300 000 × Жер көлемі, 1410 kg/m³ орташа тығыздығы бар. Экваторы эклиптика жазықтығына 7.25º бұрыш мөлшерімен еңкейіп тұр. Негізінен сутегі мен гелийден құрылған. Көзге көрінетін беті «фотосфера» (температурасы 6000 К) деп аталады.

Күн – қатты қызған (беткі температурасы – 6000С), плазмалық шар (тығыздығы 1,4 г/м3). Оның лаулаған от пен протуберанецтер орналасқан тәжі бар. Күннің сәуле шығаруының – күннің белсенділігінің – 11 жылдық циклі бар. Күннің белсенділігінің ең жоғарғы шегінде оның бетінде ерекше көп дақ байқалады. Сутегінің гелийге айналуы кезінде Күннің ішкі құрылысы

1–Гелийлік ядро; 2-конвекция зонасы; 3-хромосфера; 4-фотосфера; 5–кун дақтары; 6-протуберанецтер; 7-тәж термоядролық реакциялар күн энергиясының көзі болып табылады. Алғаш рет термоядролық реакциялардың жүріп өтуіне қажетті температураны теориялық түрде Артур Эддингтон есептеп шығарған. Неміс физигі Ганс Бете (1967 жылы Нобель сыйлығын алған) Күнде жүретін сутегімен гелийдің термоядролық синтезінің реакциясын есептеп шығарды.

Күн жүйесі мен жұлдыздардың пайда болуы жайлы кез келген проблема немесе гипотезаның негізінде, Ғаламның үш фундаменталдық ерекшелігі бар: біріншіден Ғаламдағы заттардың басым көпшілігі сутегіден (75%), гелийден (25%) және басқа да химиялық элементтердің азғантай бөліктерінен құралған; екіншіден Ғаламның кезкелген нүктесінде жұлдызаралық газ және шаң бар; үшіншіден Ғаламда барлық заттар айналмалы және турбулентты қозғалыста (галактиканың формасы спираль тәріздес, жұлдыздар айналуда, планеталар күнді айналады және т.б.). Сондай ақ бізге Күн жүйесінің жасы 5 млрд жылға тең екендігін білеміз. Бұл мағлұмат бізге ғаламның өзіміз орналасқан бөлігінің тарихын елестетуге мүмкіндік береді.

Күн жүйесінің пайда болуы жөнінде бірнеше гипотезалар бар. Өткен ғасырда осындай гипотезаны И. Кант ұсынды. Бұл гипотезаны П. Лаплас қолданды. Жақын арада ғана В.Фесенков пен О. Шмидтің жаңа гипотезалары пайда болды. Бұл гипотезалардың басқа гипотезалардаң айырмашылығы, оларға сәйкес планеталар бастапқы ыстық компоненттерден емес, суық күйдегі заттардан түзілген. Швед астрофизигі Х. Альвен ұсынып, кейін Ф.Хойл жетілдірген Күн жүйесінің пайда болуы гипотезасының электромагниттік варианты қазіргі таңда кең таралған.

Күннің қозғалысы мен айналуы

Күн өз өсін шамамен 27 күнде бір рет айналады. Бұл айналу күн дақтарының қозғалысын бақылау арқылы анықталған. Күннің айналу осі Жер орбитасының осінен шамамен 7,25 градусқа қисайған, сондықтан біз жыл сайын қыркүйекте Күннің солтүстік полюсін, ал наурызда оңтүстік полюсін көбірек көреміз.

Күн газ(плазма) шары болғандықтан, планеталар мен айлар сияқты қатты айналуы қажет емес. Шындығында, Күннің экваторлық аймақтары (24 күн) полярлық аймақтарға (30 күннен көп) қарағанда тезірек айналады. Бұл "дифференциалды айналудың" көзі күн астрономиясының қазіргі зерттеулерінің саласы болып табылады.

Күн өз өсін айналып қана қоймай құс жолы галактикасін 225 миллион жылда бір рет айналып шығады, құс жолы галактикасі галактикалар шоғырын айналады, планеталар өз өсін айналумен бірге күнді айналып қозғалыс жасайды, ай да осылармен ұқсас өз өсін айналумен бірге жершарыны айналып қозғалыс жасайды.

Жершары бір секндта 460 метр жылдамдықпен өз өсін айналса, күнді бір секундта 30 километр жылдамдықпен айналады, күн болса құс жолы галактикасін бір секндта 220 километр жылдамдықпен айналып қозғалыс жасайды екен.