Kako u našem solarnom modelu postoje prstenovi oko Sunca, Zemlje I njenoga Mjeseca pored ostalih planeta našega solarnoga sistema koji imaju prstenove a to su Saturn, Jupiter, Neptun I Uran bit će potrebito reći par riječi o tim nebeskim tijelima , o nihovom nastanku I njihovom daljnje razvoju I evoluciji imajući stalno pred očima da nismo dali kompletnu sliku predmeta o kojem je riječ nego da smo samo na kratko spomenuli ono što smo smatrali da je najvažnije s obzirom na obrazovanje prstenova kao Teslinih zavojnica koje omogućuju induciranje struje na tim nebeskim tijelima .

Zlatan Gavrilović Kovač

SUNCE

Sunce, upravljačko tijelo Sunčevog sustava, jedina je zvijezda dovoljno blizu da se detaljno proučava. 270 000 puta je bliže od najbližih zvijezda izvan Sunčevog sustava, onih iz skupine Alfa Kentaura.

EVOLUCIJA SUNCA

Sunce je normalna zvijezda glavnog niza. Nalazi se u orbiti

oko središta Galaksije; period je reda veličine

225 000 000 godina - ponekad poznat kao 'kozmička godina'.

Prije jedne kozmičke godine, najnaprednija stvorenja na Zemlji

bili su vodozemci; čak ni dinosauri još nisu postojali .

(Zanimljivo je nagađati o uvjetima ovdje za jednu

kozmičku godinu!) Vrh Sunčevog puta - tj. točka na nebu prema kojoj se kreće - je RA 18h, deklinacija +34◦, u Herkulu; antapeks je na RA 6h,

deklinacija -34◦, u Columbi.

Starost Zemlje je oko 4,6 tisuća milijuna

godina, a Sunce je sigurno starije od toga, tako da je možda 4800 milijuna godina do oko 5000 milijuna godina razumna procjena. Sunce je rođeno unutar divovskog oblaka plina, promjera možda 50 svjetlosnih godina, koji se raspao u globule, od kojih je jedna proizvela Sunce. Prva faza bila je faza protozvijezde, okružene čahurom plina i prašine koju možemo nazvati solarnom maglicom (ideju koju je prvi predložio Immanuel Kant još 1755. godine). Kontrakcija je dovela do povećanja topline; bilo je vrijeme kada se zvijezda u nastajanju nepravilno mijenjala i slala energetski 'vjetar' (tzv. faza T Tauri), ali na kraju se čahura raspršila i Sunce je postalo prava zvijezda. Kada je temperatura jezgre dosegla oko 10 000 000 ◦C, nuklearne reakcije su započele. U početku je Sunce bilo samo 70% sjaja kao što je sada, ali se na kraju smjestilo u Glavni niz, i započelo dugo razdoblje relativno stabilnog postojanja. Zaliha dostupnog vodikovog 'goriva' je ograničena i

kako stari, Sunce će se sigurno mijenjati. Tijekom sljedećih tisuću

milijuna godina doći će do sporog, ali neumoljivog povećanja

svjetline, a Zemlja će postati nepodnošljivo vruća

s naše točke gledišta. Najgore tek dolazi. Četiri tisuće

milijuna godina od sada, Sunčeva sjajnost će se

utrostručiti, tako da će površinska temperatura

Zemlje porasti na 100 ◦C, a oceani će ispariti.

Još tisuću milijuna godina i Sunce će napustiti

Glavni niz i postati divovska zvijezda, s različitim

nuklearnim reakcijama u jezgri. Postojat će razdoblje nestabilnosti, s oticanjem i skupljanjem ('asimptotska' faza diva), ali na kraju će promjer Sunca porasti

do 50 puta veće veličine od sadašnje; temperatura površine će

pasti, ali će se ukupni sjaj povećati za faktor

od najmanje 300, s katastrofalnim posljedicama za unutarnje

planete. Temperatura u Sunčevoj jezgri doseći će

100 000 000 ◦C, a helij će reagirati stvarajući ugljik

i kisik. Snažan solarni vjetar dovest će do gubitka

vanjskih slojeva, tako da će Sunce na relativno kratko razdoblje

na kozmičkoj skali postati planetarna

maglica. Konačno, sve što će ostati bit će vrlo mala, gusta

jezgra sastavljena od degenerirane materije; Sunce će

postati bijeli patuljak, sa svim nuklearnim reakcijama na

kraju. Nakon iznimno dugog razdoblja - možda nekoliko

desetaka tisuća milijuna godina - sva svjetlost i toplina

će nestati, a krajnji proizvod bit će hladan, mrtav crni

patuljak, možda još uvijek okružen prstenima preostalih

planeta tako da će na površini toga crnoga patuljka biti inducirana električna energija. Ne zvuči primamljivo, ali barem nas ne treba uznemiriti. Sunce je tek na pola puta svoje karijere na Glavnom nizu; nije više od sredine star

UDALJENOST

Prvu poznatu procjenu udaljenosti Sunca napravio je grčki filozof Anaksagora (500.-428. pr. Kr.).

Pretpostavio je da je Zemlja ravna ploča i dao je Sunčevu udaljenost od 6500 km (koristeći moderne jedinice), s promjerom

preko 50 km. Mnogo bolju procjenu dao je

Aristarh sa Samosa, oko 270. pr. Kr. Njegova vrijednost, izvedena

iz promatranja kuta između Sunca i

točnog polumjeseca, bila je približno 4800 000 km; njegova

metoda je bila savršeno ispravna u teoriji, ali potrebna

mjerenja nisu se mogla izvršiti s dovoljnom točnošću.

(Aristarh je također vjerovao da je Sunce, a ne Zemlja, središte planetarnog sustava.) Ptolomej (oko 150. godine poslije Krista) povećao je udaljenost na 8000 000 km, ali

u svojoj knjizi objavljenoj 1543. godine Kopernik se vratio

na samo 3200 000 km. Kepler je 1618. dao vrijednost od 22 500 000 km.

Prvu razumno točnu procjenu udaljenosti Zemlja-Sunce (astronomske jedinice) napravio je 1672. godine G. D. Cassini, na temelju promatranja paralakse Marsa.

Jedna rana metoda uključivala je tranzite Venere preko

lica Sunca, kako je predložio J. Gregory 1663. godine, a proširio Edmond Halley 1678. godine; Halley je s pravom zaključio da tranziti Merkura ne mogu dati točne

rezultate zbog male veličine planetovog diska. Zapravo, na metodu tranzita Venere utjecala je 'Crna kap' - prividni učinak Venerinog traga crnila za sobom tijekom ulaska na Sunčev disk, što je otežavalo precizno određivanje vremena. (Kapetan Cook je svoje slavno putovanje, tijekom kojeg je otkrio Australiju,

poduzeo kako bi odveo astronoma C. Greena na

prikladno mjesto (Tahiti) kako bi promatrao tranzit

1769. godine) Rezultati tranzita Venere 1874. i 1882. godine

još uvijek nisu bili zadovoljavajući, a bolje procjene došle su iz

mjerenja paralakse planeta i (posebno)

asteroida. Međutim, vrijednost Spencera Jonesa izvedena iz bliskog približavanja asteroida Erosa 1931. bila je previsoka.

Moderna metoda -- radar za Veneru -- uvedena je početkom 1960-ih od strane astronoma u Sjedinjenim Državama. Trenutno prihvaćena vrijednost astronomske jedinice točna je do sićušnog dijela od 1%.

ROTACIJA

Prve komentare o Sunčevoj rotaciji dao je

Galileo, nakon svojih promatranja sunčevih pjega iz 1610. godine.

Dao je vrijednost nešto manju od jednog mjeseca.

Otkriće da Sunce pokazuje diferencijalnu rotaciju

--tj. da se ne rotira kao što bi se rotiralo čvrsto tijelo--napravio je

engleski amater Richard Carrington 1863. godine;

period rotacije na ekvatoru je mnogo kraći od onog

na polovima. Pjege se nikada ne vide ni na polovima ni točno na ekvatoru, ali od

1871. H. C. Vogel uveo je metodu mjerenja Sunčeve rotacije promatranjem Dopplerovih pomaka na suprotnim krakovima Sunca.

SPEKTAR I SASTAV SUNCA

Prvi namjerni solarni spektar dobio je Isaac

Newton 1666. godine, ali nikada nije odveo ta istraživanja puno dalje, iako je naravno pokazao složenu

prirodu sunčeve svjetlosti. Sunčeva svjetlost ulazila je u prizmu kroz

rupu na zaslonu, a ne kroz prorez.

Godine 1802. W. H. Wollaston u Engleskoj koristio je prorez za dobivanje spektra i otkrio tamne linije, ali ih je

samo smatrao granicama između različitih

boja duginog spektra. Prva zaista sustavna

istraživanja tamnih linija proveo je u Njemačkoj

J. von Fraunhofer, od 1814. godine. Fraunhofer je shvatio

da su linije trajne; zabilježio ih je 5740

i mapirao 324. Još uvijek se često nazivaju

Fraunhoferovim linijama.

Objašnjenje je pronašao G. Kirchhoff 1859. godine

(u početku surađujući s R. Bunsenom). Kirchhoff je otkrio da fotosfera daje dugin ili kontinuirani spektar; plinovi koji se nalaze iznad nje proizvode linijski spektar, ali budući da se te linije vide na pozadini duginih boja, one su obrnute i izgledaju tamne umjesto svijetle. Budući da njihovi položaji i intenziteti nisu pogođeni, svaka linija se može pratiti do određenog elementa ili skupine elemenata.

Godine 1861 Kirchhoff je izradio prvu detaljnu kartu Sunčevog spektra. (Njegov pogled je bio ispravan , a rad je zapravo završio njegov asistent, K. Hofmann.) Godine 1869. u Švedskoj astronomi proučavaju `` Sunčev spektar

koristeći rešetku umjesto prizme, a 1889. H. Rowland

izradio je detaljnu fotografsku kartu Sunčevog spektra.

Do sada su mnogi kemijski elementi

identificirani na Suncu. Isto postoji popis elemenata koji jesu i

nisu identificirani Činjenica da

preostali elementi nisu otkriveni nužno ne

znači da su potpuno odsutni; mogu

biti prisutni, iako bez sumnje u vrlo malim količinama.

Što se tiče relativne mase, daleko najzastupljeniji element je vodik (71%). Sljedeći je helij.

(27%). Svi ostali elementi zajedno čine samo 2%.

Helij je identificiran na Suncu (od strane Normana Lockyera,

1868.) prije nego što je pronađen na Zemlji. Lockyer ga je nazvao

po grčkom ηλιoς, Sunce. Na Zemlji ga je 1894. otkrio Sir William Ramsay, kao plin

Neko vrijeme se vjerovalo da korona sadrži

još jedan element nepoznat na Zemlji, pa mu je čak dano

i ime - koronaj - ali linije, koje su prvobitno opisali

Harkness i Young prilikom pomrčine 1869., pokazale su se posljedicama

već poznatih elemenata. Godine 1940. B. Edl´ en iz Švedske,

pokazao je da su linije korona nastale od visoko

ioniziranog željeza i kalcija.

SOLARNI VJETAR

Korona je izvor onoga što se naziva solarnim vjetrom --

toka čestica koje Sunce neprestano šalje.

Prvi prijedlog takvog fenomena dat je

početkom 1950-ih, kada se shvatilo da Sunčeva gravitacijska

privlačnost nije dovoljno jaka da zadrži vrlo temperaturni

koronski plin, tako da se pretpostavlja da se korona širi

i nadopunjuje odozdo. L. Biermann je također

skrenuo pozornost na činjenicu da repovi kometa uvijek

ukazuju dalje od Sunca i zaključio je da ionske ili

plinske repove 'guraju prema van' čestice sa

Sunca. U tome je bio u pravu. (Repove prašine odbija

blagi, ali definitivan pritisak sunčevog zračenja.) Godine

1958. E. N. Parker je razvio teoriju šireće

korone, a njegovi zaključci su naknadno potvrđeni

rezultatima svemirskih letjelica. Jedan od njih bio je Mariner 2, poslan na Veneru 1962. godine. Na putu, Mariner je ne samo otkrio kontinuirano strujanje solarnog vjetra, već je i primijetio brze i spore tokove koji su se ponavljali u intervalima od 27 dana, što sugerira da se izvor vjetra okreće zajedno sa Suncem.

Sunčev vjetar sastoji se od otprilike jednakog broja protona i elektrona, s nekoliko težih iona. Dovodi do gubitka mase od oko 1012 tona godišnje (što možda zvuči puno, ali je zanemarivo prema solarnim standardima).

Kako vjetar struji pored Zemlje, njegova gustoća je reda veličine 5 atoma cm⁻³; brzina se obično kreće između 200 i 700 km/s, s prosječnom vrijednošću od 400 km/s, iako početna brzina od Sunca može biti i do 900 km/s.

Brza komponenta vjetra dolazi s niskih solarnih geografskih širina; prosječna brzina je reda veličine 800 km s-1.

Spora komponenta dolazi iz koronalnih rupa, gdje je gustoća ispod prosjeka; koronalne rupe se često nalaze blizu polova, a ovdje su linije magnetskog polja otvorene, što česticama vjetra olakšava bijeg. Vjetar je 'napuhan', a kada je najjači, čestice bombardiraju Zemljinu magnetosferu, stvarajući magnetske oluje i

prikaze aurore. Sa Zemlje je teško proučavati polarna područja

Sunca, jer je naš pogled uvijek manje-više usmjeren sa strane; isto vrijedi i za većinu svemirskih letjelica. Jedini način da se

dobije dobar pogled na solarne polove jest slanje sonde izvan

ekliptike, a to je učinjeno s Ulyssesom, lansiranim

iz Cape Canaverala 6. listopada 1990. Prvo je poslan

prema Jupiteru, a 8. veljače 1992. proletio je pored

divovskog planeta, koristeći Jupiterovu snažnu gravitacijsku silu da ga

odbaci u potrebnu orbitu. Preletio je preko Sunčevog južnog

pola 26. lipnja 1994. i preko sjevernog pola 31. srpnja

1995. Neki od nalaza bili su neočekivani; magnetski

uvjeti u polarnim područjima nisu bili baš onakvi kakvi su se

predviđali.

Koliko daleko se proteže solarni vjetar? Vjerojatno do udaljenosti od oko 150 a.e., gdje će se spojiti s međuzvjezdanim medijem i prestati biti prepoznatljiv.

Ova 'heliopauza' označava vanjski rub heliosfere,

područja svemira unutar kojeg je Sunčev utjecaj

dominantan.

Ovaj solarni vjetar je važan za čovjeka jer stvara takozvane solarne bure koje imaju direktan utjecaj na zdravlje ljudi na Zemlji kao što može prouzočiti pogreške kod elektičkih instrumenata koji su u orbiti oko Zemlje I kod onih na Zemlji.