ΜΑΘΗΜΑ 8ο
Ο Ήλιος

1.1 Τί είναι ο ήλιος;
• Ένα από τα εκατομμύρια αστέρια του γαλαξίας μας είναι
και ο Ήλιος.
• Πρόκειται για το μόνο αστέρι που βρίσκεται τόσο κοντά
στη Γη.
• Η παρατήρησή του μας δίνει πληροφορίες για τον τρόπο
λειτουργίας όλων των αστέρων

1.2 Ποια είναι η πηγή ενέργειας;
• Η ισχύς του Ήλιου είναι 3.86*1026 Watt.
• Για να κατανοήσουμε το μέγεθος της ενέργειας που
παράγεται στον Ήλιο ας δούμε ένα παράδειγμα:
– Η ενέργεια που παράγει ο Ήλιος μέσα σε 1 δευτερόλεπτο
ισούται περίπου με την ηλεκτρική ενέργεια που θα
καταναλώναμε στην Ελλάδα μέσα σε 200.000 χρόνια!!!

1.2 Ποια είναι η πηγή ενέργειας;
• Από τον 17ο αιώνα οι επιστήμονες άρχισαν να αναζητούν
την πηγή της αστείρευτης ενέργειας του Ήλιου.
• Η απάντηση ήρθε τον 20ο αιώνα, όταν ανακαλύφθηκε η
ισοδυναμία μάζας ενέργειας του Einstein και
ανακαλύφθηκαν οι πυρηνικές αντιδράσεις.
Ε = m c2

1.2 Ποια είναι η πηγή ενέργειας;
• Πυρηνική Σύντηξη.
– Τα πρωτόνια όπως ξέρουμε έχουν θετικό φορτίο.
– Επομένως δύο πρωτόνια πάντα απωθούνται λόγω της
ηλεκτροστατικής δύναμης.
– Όμως, αν δύο πρωτόνια βρεθούν πολύ κοντά τότε μια άλλη
δύναμη η ισχυρή πυρηνική τα δένει μεταξύ τους (Σύντηξη).
Αυτό το φαινόμενο συνοδεύεται συνήθως και από έκλυση
ενέργειας.

1.2 Ποια είναι η πηγή ενέργειας;
• Πυρηνική Σύντηξη.
– Πώς όμως μπορεί όμως ένα πρωτόνιο να πλησιάσει
κάποιο άλλο, όταν απωθούνται από την ηλεκτροστατική
δύναμη;
– Αυτό μπορεί να συμβεί μόνο όταν τα πρωτόνια κινούνται με
εξαιρετικά μεγάλες ταχύτητες (γιατί;).
– Για να συμβεί λοιπόν πυρηνική σύντηξη σε μια μάζα αέριυ
Υδρογόνου, θα πρέπει αυτό να έχει εξαιρετικά υψηλή
θερμοκρασία (ώστε τα πρωτόνια να αποκτούν υψηλές
ταχύτητες).
– Επιπλέον, το αέριο θα πρέπει να βρίσκεται υπό υψηλή
πίεση (να είναι πιο πυκνό) ώστε να αυξάνεται η πιθανότητα
σύγκρουσης μεταξύ δύο πρωτονίων.

1.2 Ποια είναι η πηγή ενέργειας;
• Πυρηνική Σύντηξη.
– Αν σε μια μάζα αερίου Υδρογόνου η θερμοκρασία φτάσει
τους 15 ΜΚ και η πυκνότητα του αερίου γίνει 100-200 φορές
μεγαλύτερη από αυτή του νερού, τότε αρχίζει η διαδικασία
της πυρηνικής σύντηξης.
– Στον Ήλιο η διαδικασία που ακολουθείται ονομάζεται
αλυσίδα πρωτονίου-πρωτονίου (p-p).

1.2 Ποια είναι η πηγή ενέργειας;
• Η αλυσίδα πρωτονίου-πρωτονίου (p-p).

1.2 Ποια είναι η πηγή ενέργειας;
• Στον Ήλιο, λοιπόν, μέσω της διαδικασίας της
πυρηνικής σύντηξης, τα άτομα Υδρογόνου (H)
μετατρέπονται σε άτομα Ηλίου (He).
• Μέσα σε ένα χρόνο ηλιακή μάζα ίση με 140
τρισεκατομμύρια τόνους H μετατρέπονται σε He.
• Η διαδικασία αυτή γίνεται μόνο στο κέντρο του
Ήλιου, όπου η θερμοκρασία και η πίεση είναι
τεράστιες.

1.3 Πώς δημιουργήθηκε;
• Μια μάζα αέριου Υδρογόνου (Η) άρχισε να καταρρέει
λόγω της βαρυτικής δύναμης.

1.3 Πώς δημιουργήθηκε;
• Καθώς το αέριο μαζεύεται σε όλο και μικρότερο
χώρο, η πίεση (η πυκνότητα) και η θερμοκρασία
αυξάνονται

1.3 Πώς δημιουργήθηκε;
• Ετσί, με την πάροδο εκατομμυρίων ετών
δημιουργείται σιγά - σιγά ένας «πρωτοαστέρας».

1.3 Πώς δημιουργήθηκε;
• Η κατάρρευση του πρωτοαστέρα συνεχίζεται μέχρι
που στον πυρήνα του η θερμοκρασία και η πίεση
γίνονται τόσο μεγάλες ώστε να αρχίσει η
θερμοπυρηνική σύντηξη.

1.3 Πώς δημιουργήθηκε;
• Όταν συμβεί αυτό, η ενέργεια που εκλύεται από την
πυρηνική σύντηξη δημιουργεί μια δύναμη η οποία
απωθεί τα αέρια του αστέρα προς τα έξω,
ισορροπώντας τη δύναμη της βαρύτητας.

1.3 Πώς δημιουργήθηκε;
• Το αστέρι μένει σε αυτό το σταθερό στάδιο για
αρκετά δισεκατομμύρια χρόνια, καίγοντας το
Υδρογόνο του πυρήνα του.

1.4 Πώς λειτουργεί;
• Η ενέργεια του Ήλιου δημιουργείται στον πυρήνα
του. Μόνο εκεί γίνονται θερμοπυρηνικές
αντιδράσεις.
• Στη συνέχεια, η ενέργεια αυτή (με τη μορφή
ακτινοβολίας φωτονίων) μεταφέρεται στα ανώτερα
στρώματα του Ήλιου.
• Επειδή το Υδρογόνο στον Ήλιο είναι πολύ πυκνό
(πλάσμα) οι ακτίνες φωτός κάνουν εκατομμύρια
χρόνια για να βγουν στην επιφάνειά του, επειδή
«συγκρούονται» με τα υπόλοιπα άτομα Υδρογόνου.
• Μόλις όμως ελευθερωθούν από την επιφάνεια του
Ήλιου, φτάνουν στη Γη σε 8 μόλις λεπτά.

1.5 Δομή του Ήλιου.
• Πυρήνας
• Ζώνη Ακτινοβολίας
• Ζώνη Μεταφοράς

1.5 Δομή του Ήλιου.
• 1. Πυρήνας
– Εκεί γίνονται οι θερμοπυρηνικές αντιδράσεις και παράγεται
όλη η ενέργεια του Ήλιου.
– Η ενέργεια στη συνέχεια μεταφέρεται στο επόμενο στρώμα
με φωτόνια ακτινοβολίας γ και νετρίνα.
– Θερμοκρασία 8-15 εκατομμύρια βαθμοί.
– Ακτίνα ίση με το 20% της ηλιακής.

1.5 Δομή του Ήλιου.
• 2. Ζώνη Ακτινοβολίας
– Σφαιρικός φλοιός με ακτίνα ίση με το 50% της ηλιακής.
– Θερμοκρασία 2-8 εκατομμύρια βαθμοί.
– Τα φωτόνια που δημιουργήθηκαν στον πυρήνα,
απορροφώνται από τα ηλεκτρόνια και τα ιόντα της
περιοχής αυτής και επανεκπέμπονται.

1.5 Δομή του Ήλιου.
• 3. Ζώνη Μεταφοράς
– Σφαιρικός φλοιός με ακτίνα ίση με το 30% της ηλιακής.
– Θερμοκρασία 2 εκατομμύρια βαθμοί.
– Τα φωτόνια που ξέφυγαν από τη ζώνη ακτινοβολίας,
μεταφέρονται προς τα έξω μέσω ανοδικών ρευμάτων ύλης.

1.5 Δομή του Ήλιου.
• Διαδρομή Φωτονίου

1.6 Ατμόσφαιρα του Ήλιου.
• Φωτόσφαιρα
• Χρωμόσφαιρα
• Στέμμα
• Ηλιακός άνεμος

1.6 Ατμόσφαιρα του Ήλιου.
• 1. Φωτόσφαιρα
– Είναι το πρώτο στρώμα της ατμόσφαιρας και αρχίζει
ακριβώς μετά τη ζώνη μεταφοράς.
– Έχει κοκκώδη υφή σαν την επιφάνεια ενός παχύρευστου
υγρού που βράζει.
– Κάθε κόκκος (φυσαλίδα) έχει διάμετρο περίπου 2000 Km.

1.6 Ατμόσφαιρα του Ήλιου.
• 1. Φωτόσφαιρα
– Φωτοσφαιρική Κοκκίαση

1.6 Ατμόσφαιρα του Ήλιου.
• 2. Χρωμόσφαιρα
– Έχει κοκκινωπό χρώμα (γενικά αόρατη στο φως επειδή
είναι πολύ αραιή).
– Η πυκνότητά της είναι 1000 φορές μικρότερη από αυτή της
Φωτόσφαιρας

1.6 Ατμόσφαιρα του Ήλιου.
• 3. Στέμμα

1.6 Ατμόσφαιρα του Ήλιου.
• 4. Ηλιακός Άνεμος
– Σχηματίζεται από την έντονη ροή πρωτονίων, ηλεκτρονίων
και πυρήνων Ηλίου που εκτοξεύονται από την ατμόσφαιρα
του Ήλιου με υψηλές ταχύτητες.
– Η ποσότητα ηλιακής μάζας που φεύγει από τον ήλιο με τον
ηλιακό άνεμο φτάνει το ένα εκατομμύριο τόνους το
δευτερόλεπτο!

1.7 Ηλιακή Δραστηριότητα.
• 1. Ηλιακές κηλίδες
– Εμφανίζονται στη Φωτόσφαιρα.
– Στις φωτογραφίες εμφανίζονται με σκούρο χρώμα επειδή
έχουν μικρότερη θερμοκρασία από τις γύρω περιοχές τους
(4200 βαθμοί αντί για 6400 βαθμοί.
– Χρόνος ζωής από λίγες ώρες μέχρι μερικές μέρες.
– Πολύ ισχυρό μαγνητικό πεδίο (χιλιάδες φορές ισχυρότερο
από αυτό του Ήλιου.

1.7 Ηλιακή Δραστηριότητα.
• 1. Ηλιακές κηλίδες
– Χρόνος ζωής από λίγες ώρες μέχρι μερικές μέρες.
– Πολύ ισχυρό μαγνητικό πεδίο (χιλιάδες φορές ισχυρότερο
από αυτό του Ήλιου.
– Θερμό φωτοσφαιρικό υλικό αναβλύζει προς την κεντρική
τους περιοχή, ψύχεται και πέφτει στον περίγυρο.

1.7 Ηλιακή Δραστηριότητα.
• 1. Ηλιακές κηλίδες
– Εμφανίζουν ένα φαινόμενο περιοδικότητας (11 ετής
κύκλος).
– Στην αρχή του κύκλου, εμφανίζονται σε μεγάλα πλάτη και
καθώς το φαινόμενο εξελίσσεται συγκεντρώνονται προς
τον ισημερινό (διάγραμμα πεταλούδας).

1.7 Ηλιακή Δραστηριότητα.
• 1. Ηλιακές κηλίδες

1.7 Ηλιακή Δραστηριότητα.
• 2. Εκλάμψεις
– Οι κηλίδες συνδέονται με άλλα φαινόμενα όπως οι
εκλάμψεις και οι προεξοχές

1.7 Ηλιακή Δραστηριότητα.
• 2. Εκλάμψεις
– Μια έκλαμψη απελευθερώνει τεράστια ενέργεια (περίπου
ίση με αυτή που εκλύεται από βόμβα 2 εκατομμυρίων
μεγατόνων ΤΝΤ).