Sunce – tu pored nas

Sunce je samo jedna od preko 100 mijijardi zvezda u našoj galaksiji. Ni po veličini, ni po sjaju, ni po ostalim osobinama Sunce se ne ističe među zvezdama. Bez obzira na to, zahvaljujući njemu, Sunce je dalo život našoj planeti, i bez njega on ne bi mogao da opstane. Toga su bili svesni i drevni narodi, tako da i gotovo nema civilizacije u kojoj Suncu nije pripisivan božanski karakter.

Prema spektralnoj klasifikaciji Sunce spada u žute zvezde spektralne klase G2. Na poznatom Hertzsprung-Russellovom dijagramu ono se sada nalazi u središnjoj oblasti glavne grane, gde će ostati još oko pet milijardi godina, što iznosi oko polovinu njegovog životnog veka.

Ono što Sunce razlikuje od planeta su njegove ogromne dimenzije, masa, gravitacija, temperatura i ogromna energija koju ono emituje u okolni protor i zagreva planete. Sunce, kao i sve zvezde, poseduje termonuklearni izvor energije.

Oblik Sunca je sferan, a njegov poluprečnik iznosi oko 696.000km, odnosno 109 puta veći od poluprečnika naše planete. Zapremina Sunca je 1,3 miliona puta veća od zapremine Zemlje.

Sunce rotira oko ose koja sa normalnom na ravan ekliptike zaklapa ugao od 7,2o. U proseku ono se oko svoje ose obrne jednom u 27 dana, što ga svrstava u zvezde koje sporo rotiraju. Različiti delovi Sunca rotiraju različitim brzinama. Ovakav način rotacije Sunca jedan je od dokaza da ono nije kruto telo već da predstavlja gasovitu sferu. Ova vrsta rotacije gasovitih tela naziva se diferencijalna (zonska). Oblasti oko ekvatora rotiraju brže i za jedan obrt im je potrebno 25 dana (periferijska brzina iznosi 2 km/s) dok je oblastima na širini od oko 60o heliografske širine period rotacije oko 29 dana (periferijska brzina je ovde 0,87km/s). Prema tome, brzina rotacije opada od ekvatora ka polovima. Postojanje razlika u brzini rotacije razlišitih zona na Suncu utvrđeno je na osnovu posmatranja dugotrajnih nehomogenosti koje se javljaju na njegovoj površini kao i na osnovu Doplerovih pomaka spektralnih linija. Sličnu ovakvu diferencijalnu rotaciju, u našem komšiluku, imaju Jupiter i Saturn Slična pojava uočava se i u Zemljinoj atmosferi i okeanima. Treba napomenuti i to da ne rotiraju sve zvezde na ovakav način, postoje pretpostavke da neke zvezde rotiraju tako da im oblasti oko ekvatora rotiraju većom brzinom nego polarne oblasti.

Zbog kretanja Zemlje oko Sunca vidljiv period ekvatora ne iznosi, kako je rečeno, 25 dana već 27 dana – to je sinodički period rotacije.

Sunce ima masu od 1,99·1030kg, odnosno 333.000 puta veću masu od Zemlje. Na Sunce odlazi oko 99,866% ukupne mase Sunčevog sistema a ono je 750 puta masivnije od svih ostalih planeta zajedno. Zbog stalng emitovanja elektromagnetnog i korpuskularnog zračenja, koje nastaje kao posledica nuklearne fuzije masa, u okolni prostor Sunce svake godine smanji svoju masu za 1,5·1017kg.

Masa i zapremina nekog tela određuju njegovu prosečnu gustinu. Pojedini delovi tela imaju različinu gustinu od prosečne. ali prosečna gustina upućuje na stanje tela u celini. Prosečna gustina Sunca iznosi 1408 kg/m3, što je skoro četiri puta manje od gustine Zemlje. Sunce je izgrađeno od usijanog gasa, koji se sastoji uglavnom od vodonika i helijuma. Na vodonik otpada oko 73,4% ukupne mase (92% broja atoma), a na helijum 25% mase (7,8% broja atoma). Ostali elementi (kiseonik, ugljenik, gvožđe, azot, neon itd) zastupljeni su sa nešto preko 1% Sunčeve mase.

Na slici prikazana je zavisnost temperature i gustine od rastojanja od centra Sunca prema predviđanju Standardnog modela. Treba obratiti pažnju na to kako gustina u početku naglo opada, a kasnije je smanjenje gustine sve sporije i sporije kako se rastojanje približava rastojanju fotosfere, oko 700.000 km od centra. Prosečna gustina kreće se od 1,6·105 kg/m3 u jezgru, preko 1.000 kg/m3 na rastojanju od 350.000 km, do granice fotosfere sa gustinom od 2·10-4 kg/m3 (10.000 puta manja gustina od gustine vazduha. Zbog ogromne gustine jezgra u u prvoj polovini radijusa Sunca koncentrisano 90% ukupne mase. Sa udaljavanjem od fotosfere gustina nastavlja da opada i u spoljnjim delovima korone pada na 10-23 kg/m3, gustina najboljeg vakuma koji je moguće postići na Zemlji.Sunce je usijano telo koje zrači sopstvenu energiju. Svake sekunde Sunce u okolni prostor izrači 3,86·1026J energije (odnosno njegova luminoznost iznosi 3,86·1026 J/s). Samo jedan mali, dvomilijarditi, deo ove energije dospeva na Zemlju. Najveći deo zračenja Sunce emituje u obliku elektromagnetnog zračenja (i to najviše u optičkom delu spektra, sa talasnim dužinama između 400 i 800 nm), a mnogo manji deo otpada na korpuskularno zračenje.

Elektromagnetno zračenje, koje do nas dospeva, potiče sa relativno tankog površinskog sloja. Dublji slojevi Sunca su neprozračni, čak i za najjače gama i x zračenje, zbog njihove velike debljine. Iz tog razloga unutrašnjost Sunca nije dostupna posmatranjima, već se o njoj prosuđuje na osnovu teorijskih modela.

Jedan takav model, koji se, uz neophodne korekcije, i danas smatra kao prihvatljiv, dao je 1964. godine R. Sears. Ovaj model primenljiv je za zvezde čija staros iznosi oko 4,5 milijardi godina, sa masom, dimenzijama, sjajem i hemijskim sastavom koji odgovaraju Suncu. Prema ovom modelu temperatura u jezgru Sunca iznosi 15·106 K, gustina oko 1,6·105 kg/m3 i pritisak oko 3,4·1016 N/m2. Gustina Sunca u jezgru je 15 puta veća od gustine olova. Zbog visokih temperatura atomi su potpuno jonizovani, tako da su atomska jezgra, bez elektrona, zbijena vrlo gusto što dovodi do višestruko veće gustine od čvrstih tela na Zemlji. Dimenzije jezgra vodonika i helijuma su oko 100 iljada puta manje od dimenzija odgovarajućih atoma pa, bez obzira na veliku zbijenost jezgra i veću gustinu supstance, čestice u središtu Sunca imaju na raspolaganju veći međuprostor od atoma u strukturi čvrstih tela. Ovo je osnovni razlog zbog čega se ne kaže da se supstanaca Sunca ne nalazi u čvrstom agregatnom stanju, već u stanju gasne plazme (ovo stanje se ponekad naziva četvrtim agregatnim stanjem).