Ἥλιος

Ἡλίου σύστασις: πυρήν, ἐσωτερικὰ στρώματα καὶ ἐπιφάνεια (φωτόσφαιρα) Ἡ ἡλιακὴ ἀτμόσφαιρα: χρωμόσφαιρα καὶ στέφανος (κορώνα) Ἡλίου φαινόμενα: ἡλιακαὶ κηλίδες, πυρσοί, ἐκλάμψεις, προεξοχαί καὶ στεφανιαίαι ἐκτινάξεις μάζας Τὸ μαγνητικὸν πεδίον καὶ ὁ ἡλιακὸς ἄνεμος, τὸ φαινόμενον τοῦ Βορείου Σέλαος Ἡλίου ἐπίδρασις ἐν γηίνῳ κλίματι Ὁ ἡλιακὸς κύκλος ζωῆς

Στοιχεῖα
ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΗ ΣΥΣΤΑΣΙΣ (ΦΩΤΟΣΦΑΙΡΑ)		90,965% Ὑδρογόνον (Η), 8,889% Ἣλιον (He)
ΜΑΖΑ		1.989.100 * 1024 kg
ΟΓΚΟΣ		1.412.000 * 1012 χλμ
ΔΙΑΜΕΤΡΟΣ		1.392.000 χλμ
ΜΑΓΝΗΤΙΚΟΝ ΠΕΔΙΟΝ		1 - 2 Gauss
ΜΕΣΗ ΠΥΚΝΟΤΗΣ		1.408 (kg/m3)
ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΗ ΠΙΕΣΙΣ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΣ (ΦΩΤΟΣΦΑΙΡΑ)		0,868 mbar
ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΣ (ΦΩΤΟΣΦΑΙΡΑ)		5.778 C° (βαθμοί Κελσίου)
ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΕΝ ΣΧΕΣΕΙ ΜΕ ΤΟΥΣ ΓΕΙΤΟΝΑΣ ΑΣΤΕΡΑΣ		19,4 χλμ/δευτ.

Σύστασις

Ὁ Ἥλιος εἶναι ἡ σχεδόν ἀποκλειστικὴ πηγή ἐνέργειας τῆς Γῆς καὶ τοῦ ἡλιακοῦ μας συστήματος. Εἶναι ἐπίσης ὁ μόνος ἀστήρ τοῦ ὁποίου τὴν ἐπιφάνειαν μποροῦμε νὰ μελετήσουμε, λόγῳ τῆς ἐγγύτητός του πρὸς τὴν Γῆν. Τὰ περισσότερα ποὺ γνωρίζουμε περὶ ἀστέρων γενικῶς προέρχονται ἀπὸ παρατηρήσεις τοῦ Ἡλίου. Ἡ σύστασις τοῦ Ἡλίου ἀποτελεῖται ἀπὸ 92% ὑδρογόνον καὶ 8% ἥλιον κατὰ ἄτομα ἢ ἀπὸ 75% ὑδρογόνον καὶ 25% ἤλιον κατὰ μᾶζα. Περιέχει καὶ κάποια ἄλλα στοιχεῖα ποὺ ὅμως δὲν ὑπερβαίνουν τὸ 0.1%. Ἡ σύστασις μεταβάλλεται βραδυτάτως καθὼς ὁ Ἥλιος κατὰ τὴν καῦσιν του, μετατρέπει τὸ ὑδρογόνον εἰς ἥλιον ἐν τῷ πυρῆνι του. Ὁ πυρήν ὑπολογίζεται πῶς ἔχει διάμετρον 400.000 χλμ.περίπου. καὶ πῶς ἀποτελεῖ περίπου τὸ 10% τῆς ἡλιακῆς μάζας. Ἐκεῖ ἡ θερμοκρασία ἐκτιμᾶται ὅτι ἀγγίζει τὰ 15.000.000 °C καὶ ἡ πίεσις τὰ 250.000.000 ἀτμ., ἐνῶ ἡ πυκνότης εἶναι 150 φοράς μεγαλυτέρα ἀπὸ τοῦ ὕδατος.

Τὸ ἐπόμενο στρῶμα εἶναι ἡ ζώνη ἀκτινοβολίας, πάχους 40% τῆς ἡλιακῆς ἀκτῖνος, ὅπου ἡ θερμοκρασία κυμαίνεται ἀπὸ 2.000.000 ἔως 8.000.000 °C. Μέσῳ αὐτοῦ τοῦ στρώματος ἡ παραχθείσα ἐνέργεια τοῦ πυρήνος μεταφέρεται διὰ ἀκτινοβολίας εἰς τὴν ἐπιφάνειαν. Ἀκολουθεῖ ἡ ζώνη θερμικῆς μεταφορᾶς (ἢ συναγωγῆς), πάχους 15% τῆς ἡλιακῆς ἀκτῖνος, ὅπου ἡ θερμοκρασία εἶναι περίπου 2.000.000 °C. Ἐδῶ ἡ μεταφορά τῆς ἐνέργειας πρὸς τὴν ἐπιφάνειαν γίνεται κυρίως διὰ ἀνοδικῶν ῥευμάτων τῆς ἀερίας ὕλης. Ὑπάρχει μεταξὺ τῶν δύο ζωνῶν καὶ ἐνδιάμεσον στρῶμα, συνδετικόν τῆς ἡρέμου ζώνης ἀκτινοβολίας καὶ τῆς στροβιλώδους ζώνης μεταφορᾶς, ὅπου ἡ ἀέρια ὕλη περνᾶ ἀπὸ σημαντικὰς μεταβολάς. Αὐτὸ τὸ στρῶμα ἔχει ἔλξει τελευταῖα τὸ ἐνδιαφέρον τῶν ἐπιστημόνων διότι πιθανῶς ἀποτελεῖ τὴν πηγήν τοῦ μαγνητικοῦ πεδίου τοῦ Ἡλίου.

Ἡ φωτόσφαιρα εἶναι ἡ ὁρατὴ ἐπιφάνεια τοῦ Ἡλίου,  ὅπου τὰ ἀέρια γίνονται ἀδιαφανὴ, καὶ  εἶναι πάχους μόνον  ὀλίγων ἐκατοντάδων χιλιομέτρων - η δε μέση θερμοκρασία φθάνει σχεδόν τοὺς 6.000 °C. Ἡ ἐνέργεια ποὺ δέχονται οἱ πλανῆτες ἀπὸ τὸν Ἥλιον ἐξαρτᾶται ἀπὸ τὴν θερμοκρασίαν τῆς ἐπιφάνειάς του καὶ ἀπὸ τὴν ἀπόστασίν τους ἀπὸ αὐτόν. Ἐκ τῶν μελετῶν τῶν γηίνων ἀπολιθωμάτων ἐξήχθη τὸ συμπέρασμα ὅτι ἡ ἐνεργειακὴ παραγωγή τοῦ Ἡλίου εἶναι σχετικὰ σταθερή ἐδῶ καὶ περισσότερο ἀπὸ 3 ἐκ. ἔτη. Ὅλη αὐτὴ ἡ ἐνέργεια ἐξέρχεται ἀπὸ τὴν ἐπιφάνειάν του.

Ἡ ἡλιακὴ ἀτμόσφαιρα: Χρωμόσφαιρα καὶ Στέφανος (Κορώνα)

Ἡ ἀτμόσφαιρα τοῦ Ἡλίου ἔχει δύο στρώματα ἐπίπεδα, τὴν χρωμόσφαιραν καὶ τὸν στέφανον (κορώνα).  Ἡ χρωμόσφαιρα εἶναι λεπτὸν καὶ ἀκανόνιστον ἀέριον στρῶμα πάχους 2.000 χλμ. περίπου καὶ καταλαμβάνει μικρῆς ἐκτάσεως χῶρον ἄνω τῆς φωτόσφαιρας. Εἶναι ἰδιαιτέρως θερμότερον τῆς ἐπιφάνειας καὶ ἡ θερμοκρασία σὲ αὐτὸ φθάνει τοὺς 20.000 °C. Ὀνομάσθη ἔτσι διὰ τὸ λαμπερὸν ἐρυθρόν της φαινόμενον χρῶμα ποὺ γίνεται ὀρατὸν κατὰ τὴν ἀρχήν καὶ τὸ τέλος τῆς ἡλιακῆς ἐκλείψεως. Ἡ ἀνωτάτη περιοχὴ τῆς χρωμόσφαιρας σχηματίζει τὴν κορώνα ἢ στέφανον. Ἡ κορώνα ἐκτείνεται σὲ μεγάλο μῆκος "σβήνοντας" σταδιακῶς εἰς τὸν ἡλιακὸν ἄνεμον καὶ εἶναι ὀρατὴ ἀπὸ τὴν Γῆν μόνον κατὰ τὴν ὁλικὴν ἡλιακὴν ἔκλειψιν. Παρά τὴν ἐξαιρετικὰ ὑψηλήν θερμοκρασίαν της, περί τὸ 1.000.000 °C, περιέχει ἐλάχιστη θερμικὴ ἐνέργεια λόγῳ τῆς λεπτοφυοῦς συστάσεώς της. Τὰ ἀέρια τῆς περιοχῆς τῆς κορώνας (κυρίως ὑδρογόνον καὶ ἥλιον) εἶναι τόσο θερμά ποὺ ἐκπέμπουν σχεδόν ἀποκλειστικῶς ἀκτίνες Χ.

Ἡ δὲ λεπτοφυὴς ἀραιὴ ἐξωτερικὴ ἀτμόσφαιρα (ἡλιόσφαιρα) ἐκτείνεται καὶ πέραν τῆς τροχιᾶς τοῦ Πλούτωνος ἔως τὸ σημεῖον τῆς ἡλιοπαύσεως. Πρόκειται διὰ τὸ θεωρητικὸν ὄριον ὅπου ὁ ἡλιακὸς ἄνεμος δὲν εἶναι πλέον ἀρκετὰ δυνατὸς νὰ ἀπωθήσῃ τοὺς ἀστρικούς ἀνέμους τῶν περιβάλλοντων ἀστέρων καὶ ὅπου σχηματίζεται ἀπότομο μέτωπον-ὅριον μὲ τὴν διαστρικὴν ὕλην (ἀέρια ὑδρογόνου καὶ ἡλίου ποὺ διατρέχουν τὸν γαλαξίαν). Ἐναλλακτικῶς ὁρίζεται ὡς μαγνητόπαυσις, δηλαδή τὸ σημεῖον μεταξὺ τῆς μαγνητόσφαιρας τοῦ ἡλιακοῦ συστήματος καὶ τῶν ῥευμάτων πλάσματος τοῦ γαλαξίου.

Ἡλίου φαινόμενα: ἡλιακαὶ κηλίδες, πυρσοί, προεξοχαί, ἐκλάμψεις καὶ στεφανιαίαι ἐκτινάξεις μάζας

Ἡ ἡλιακὴ δραστηριότης περιλαμβάνει πολλὰ φαινόμενα ὄπως κηλίδας, πυρσοὺς καὶ προεξοχὰς. Ἐπειδή ὁ Ἥλιος παράγει πολλὴν ἐνέργεια ἐντός τοῦ ὁρατοῦ φάσματος, οἱ ἐπιστήμονες χρησιμοποιοῦν διάφορα εἴδη κυμάτων καὶ φίλτρων διὰ νὰ ἐξετάσουν τὴν ἐπιφάνειαν καὶ τὴν ἀτμόσφαιραν τοῦ Ἡλίου. Ἔτσι καθίσταται ἐμφανής ἡ κοκκώδης ὑφή τῆς ἐπιφάνειας, δηλαδή ἕνα ἀκανόνιστο πεδίον φωτεινότερων καὶ σκουρότερων περιοχῶν ποὺ δίδει τὴν ἐντύπωσιν κόκκων.

Οἱ κόκκοι αὐτοὶ εἶναι διαμέτρου περίπου 1.000 χλμ., ὀλιγολέπτου διαρκείας καὶ ἀποτελοῦν τὰς κορυφάς ἀνοδικῶν ῥευμάτων ἀερίων (διὰ τῶν ὁποίων μεταφέρεται ἡ ἐνέργεια ἀπὸ τὸ ἐσωτερικὸν πρὸς τὴν ἐπιφάνειαν) - ὁμοιάζουν δὲ μὲ φυσαλλίδας ὕδατος ἐν βρασμῷ. Ἐνίοτε, μεγαλύτερα ῥεύματα δημιουργοῦν τὴν ὑπερκοκκίασιν μὲ μεγαλύτερους κοκκώδεις σχηματισμούς διαμέτρου 35.000 χλμ.

Οἱ πυρσοί φαίνονται ὡς λαμπραί περιοχαί, σχεδόν λευκαὶ, μεταξὺ τῶν κόκκων. καὶ παρουσιάζουν ἔντονη μαγνητικὴ δραστηριότητα. Αἱ ἡλιακαὶ κηλίδες (sunspots) εἶναι μαγνητικαὶ καταιγίδες τῆς φωτόσφαιρας, αἱ ὁποίαι συμβαίνει νὰ εἶναι ψυχρότεραι τῶν γύρω περιοχῶν. Ἐμφανίζονται ὡς σχετικὰ σκούραι περιοχαί τῆς φωτεινῆς ἐπιφάνειας τοῦ Ἡλίου καὶ ὁ φαινόμενος σκουρότερος χρωματισμός τους ὀφείλεται εἰς τὴν χαμηλότερην θερμοκρασίαν τῶν 4.000 °C ἐν συγκρίσει μὲ τοὺς 6.000 °C τῆς ὑπολοίπου ἐπιφάνειας. Προκειται διὰ περιοχάς συγκεντρωθέντων ἰσχυρῶν μαγνητικῶν πεδίων καὶ δύνανται νὰ εἶναι πολυώρου ἔως καὶ πολυμήνου διαρκείας. Αἱ ἡλιακαὶ κηλίδες ἀναπτύσσονται πάντοτε σὲ ζεύγη ὅπου ἡ μία κηλίς ἀποτελεῖ τὸν βόρειον καὶ ἡ ἄλλη τὸν νότιον πόλον τοῦ μαγνητικοῦ τους πεδίου.

Ὁ ἀριθμός τῶν ἡλιακῶν κηλίδων αὐξομειώνεται φθάνοντας ἐλάχιστον καὶ μέγιστον ἀνὰ κύκλον 11 ἐτῶν, γνωστὸν ὡς ἡλιακὸς κύκλος. Ἀνα 11 ἔτη ἐναλάσσεται καὶ ἡ πολικότης τῆς κυρίαρχης κηλίδος ἑκάστου ζεύγους καὶ ἐάν ἦταν βόρεια εἰς τὸν προηγούμενον κύκλον θὰ εἶναι νότια εἰς τὸν ἀμέσως ἐπόμενον. Ὁ ἡλιακὸς κύκλος ἐπηρεάζει σημαντικὰ τὸν διαστημικὸν καιρόν και τὸ κλῖμα τῆς Γῆς. Ἡ χαμηλή δραστηριότης ἡλιακῶν κηλίδων τείνει νὰ ἐπιφέρῃ χαμηλότερας θερμοκρασίας ἐνῶ ἡ ἔντονη ὑψηλότερας. 

Ἐκλάμψεις (solar flares) ὀνομάζονται τὰ ἐκρηγνυόμενα ἀέρια νέφη ποὺ ποὺ προκαλοῦνται ἀπὸ τὰς κηλῖδας. Προέρχονται ἀπό σημεῖα πλησίον τῶν κηλίδων καὶ τὸ μαγνητικὸν πεδίον τοῦ ἡλίου δύναται νὰ συντηρήσῃ τὰς ἐκλάμψεις αὐτὰς ἐπὶ σειρᾶς ἡμερῶν καθὼς συγκεντρώνουν τὴν ἐνέργειάν τους. Χρειάζονται ὅμως μόνον ὀλίγα λεπτά διὰ τὴν ἀπελευθέρωσίν της εἰς φαντασμαγορικὴν ἔκρηξιν ἰσχύος δεκάδων ἐκατομμυρίων βομβῶν ὑδρογόνου, ποὺ συχνά ἐκτείνεται σὲ μεγάλα ὕψη. Οἱ ἐκλάμψεις ἐπηρεάζουν τὴν χρωμόσφαιραν καὶ τὸν στέφανον θερμαίνοντας πλάσμα καὶ παράγοντας ἠλεκτρομαγνητικὴν ἀκτινοβολίαν εἰς ὅλον τὸ ἠλεκτρομαγνητικὸν φάσμα καὶ μῆκος κυμάτων, ποὺ ἀπελευθερώνεται ἐν διαστήματι.

Ἄλλος παρεμφερής τῶν ἐκλάμψεων ἀλλὰ μεγαλύτερος σχηματισμός εἶναι αἱ προεξοχαί (prominences), ἐπίσης ἐκρηγνυόμενα ἀέρια νέφη προερχόμενα πλησίον τῶν κηλίδων. Εἶναι ἀκανονίστου σχήματος καὶ ἐκτείνονται ἔως καὶ τὴν κορώνα ἢ ἀκόμη καὶ πέραν αὐτῆς. Ἀλλά καὶ ἡ κορώνα ἐμφανίζει ἀξιοσημείωτα φαινόμενα, ὅπως τὰς στεφανιαίας ὁπάς. Πρόκειται διὰ ἀνοίγματα τῆς κορώνας ἀπὸ ὅπου ὁ ταχύτερα κινούμενος ἡλιακὸς ἄνεμος διαφεύγει.

Τὸ πλέον ὅμως ἐνδιαφέρον φαινόμενον εἶναι αἱ στεφανιαίαι ἐκτινάξεις μάζας ἢ ΣΕΜ (coronal mass ejections, CME),  ὅπου τεράστια νέφη μαγνητικῶν πεδίων καὶ πλάσμα φορτισμένων σωματιδίων ἐκτινάσσονται μὲ δύναμιν πρὸς τὸ διάστημα. Μία τέτοια ἐκτίναξις δύναται νὰ μεταφέρῃ 20.000.000 τόνους ὑλικοῦ καὶ ἡ ἐνέργεια ποὺ ἀπελευθερώνει ἐπὶ δύο ὥρας εἶναι τέτοιου μεγέθους ποὺ θὰ ἀρκοῦσε διὰ τὴν ἐνεργειακὴν τροφοδότησιν τῶν ΗΠΑ ἐπὶ 10.000 ἔτη! Οἱ ΣΕΜ ἔχουν εὔστοχα ἀποκληθεῖ, οἱ τυφώνες τοῦ διαστημικοῦ καιροῦ.

Ὅταν μία ΣΕΜ ἐκρύγνηται ἐν τῷ ἡλιακῷ ἀνέμῳ, δύναται νὰ προκαλέσῃ κύμα ποὺ ἐπιταχύνει τὰ σωματίδια σὲ ἐπικίνδυνα ὑψηλάς ἐνέργειας. Ὄπισθεν τοῦ κύματος ἡ ΣΕΜ ἀπλώνεται εἰς τεραστίου μεγέθους νέφος ποὺ τυλίγει τυχόν πλανήτας ἐπὶ τῆς διαδρομῆς του μὲ πλάσμα. Ἐάν μία ΣΕΜ ἐκραγεῖ πρὸς τὴν κατεύθυνσιν τῆς Γῆς δύναται νὰ ἐπιφέρῃ ἔντονον σέλας, στατικὸν ἠλεκτρισμόν σὲ ραδιοφωνικὰς καὶ τηλεοπτικὰς ἐγκαταστάσεις, προβλήματα πλοηγήσεως διὰ τὰ πλοῖα καὶ τὰ ἀεροπλάνα ποὺ χρησιμοποιοῦν μαγνητικὰς πυξίδας καὶ νὰ προκαλέσῃ ζημίας σὲ δορυφόρους καὶ διαστημικὰ σκάφη.

Ἡ χρωμόσφαιρα καὶ ὁ στέφανος εἶναι ἐντόνως θερμότερα ἀπὸ τὴν φωτόσφαιρα, ἡ αἰτία ὅμως μόλις προσφάτως ἀποσαφηνίσθη. Πρὸ 12ετίας, ἐρευνηταί τοῦ Stanford-Lockheed Institute for Space Research ἀνακοίνωσαν ὅτι ἡ αὐξημένη θερμοκρασία ὀφείλεται εἰς "βρόγχους ἑνός μαγνητικοῦ τάπητος", δημιουργηθέντος ἐν τῷ ἐνδιαμέσῳ στρώματι μεταξὺ τῶν ζωνῶν ἀκτινοβολίας καὶ μεταφορᾶς.

Διὰ τῆς ἀποστολῆς τοῦ ἐρευνητικοῦ σκάφους TRACE ἀπὸ τὴν NASA, παρατηρήθη καλλίτερα ὁ μηχανισμός τοῦ φαινομένου. Τὸ μεγαλύτερο μέρος τῆς θερμαντικῆς διαδικασίας συμβαίνει χαμηλά ὑπὸ τῆς κορώνας, περίπου 16.000 χλμ. ἀπὸ τὴν ἐπιφάνειαν. 

Καθῶς τὰ  ἀέρια ἐξέρχονται ἀπὸ τὸ ἐσωτερικὸν τοῦ ἀστέρος σχηματίζουν τεραστίου μεγέθους πίδακας καὶ διαστελλόμενα ὑψώνονται ἔως τὴν κορώνα, ὅπου ψύχονται καὶ κατέρχονται πάλι ταχύτατα πρὸς τὴν ἐπιφάνειαν. Σχηματίζονται λοιπόν ἐκατομμύρια τέτοιαι ἀψίδες, οἱ καλούμενοι στεφανιαίοι βρόγχοι, ποὺ οὐσιαστικῶς ἀποτελοῦν τὴν κορώνα. Δὲν εἶναι πάντοτε ἐξίσου ὁμοιόμορφα κατανεμημένη γύρω ἀπὸ τὴν ἐπιφάνειαν τοῦ ἀστέρος ἀλλὰ ὑποκειται καὶ αὐτὴ εἰς τὸν 11ετήν ἡλιακόν κύκλον.

Τῇ διαρκείᾳ τῆς περιόδου ἡρεμίας ὁ στέφανος περιορίζεται κυρίως γύρω ἀπὸ τὴν ἰσημερινὴν ζώνην καὶ στεφανιαίαι ὀπαί ἐμφανίζονται ἀνω τῶν πόλων. Ὅταν ἀντιθέτως ὁ Ἥλιος εὑρίσκεται εἰς περίοδον ἐντόνου δραστηριότητος τότε καὶ ὁ στέφανος ἐκτείνεται ὁμοιόμορφα παντοῦ καλύπτοντας καὶ τὸν ἰσημερινόν καὶ τοὺς πόλους, αἱ δέ ἰσχυρότεραι περιοχαί τοῦ στεφάνου εἶναι ἀκριβῶς ἄνω τῶν ἡλιακῶν κηλίδων. Ὅμως δὲν εἶναι οἱ στεφανιαίοι βρόγχοι τὸ κύριον αἴτιον τῆς θερμάνσεως ἀλλὰ μικρότερου μεγέθους πολυάριθμοι μαγνητικοὶ βρόγχοι, ποὺ σχηματίζονται ὑπὸ τῆς ἐπιφάνειας δημιουργώντας ἕναν μαγνητικὸ τάπητα. Ἐπειδή οἱ νόμοι τοῦ ἠλεκτρομαγνητισμοῦ καθιστοῦν ἀδύνατην τὴν διασταύρωσιν τῶν γραμμῶν τῶν μαγνητικῶν πεδίων, ὅποτε αἱ γραμμαί πλησιάζουν μεταξύ των 'ἐπανατακτοποιοῦνται' μὲ ἀποτέλεσμα τὴν παραγωγήν μαγνητικῆς ἐνέργειας καὶ τὴν θέρμανσιν τῆς κορώνας.

Τὰ ἡλιακὰ φαινόμενα ἐν κινήσει:

Τὸ μαγνητικὸν πεδίον καὶ ὁ ἡλιακὸς ἄνεμος

Ὁ Ἥλιος διαθέτει ἰσχυρόν καὶ πολύπλοκον μαγνητικόν πεδίον που διακυμαίνεται ἐτησίως καὶ ἀντιστρέφει προσανατολισμόν περίπου ἀνά 11 ἔτη, κατὰ τὸ μέγιστον τοῦ ἡλιακοῦ κύκλου - εἶναι δὲ αἴτιον τῶν φαινομένων ποὺ συλλογικῶς καλοῦνται ἡλιακὴ δραστηριότης. Τὰ ἐξωτερικὰ στρώματα τοῦ Ἡλίου περιστρέφονται μὲ διαφορετικήν ταχύτητα λόγῳ τοῦ ὅτι ὁ Ἥλιος δὲν εἶναι γεώδης ὡς ἡ Γῆ, ἀλλά ἀέριος καὶ φλεγόμενος. Τὰ στρώματα ἐκατέρωθεν τοῦ ἰσημερινοῦ περιστρέφονται εἰς 25.4 ἡμέρας ἐνῶ αὐτὰ τῶν πόλων πιὸ ἀργά, ἐντός 36 περίπου ἡμερῶν. Αὐτὸ ὀνομάζεται διαφορικὴ περιστροφή καὶ ἐπηρεάζει τὸ σχῆμα τῶν μαγνητικῶν πεδίων τοῦ ἀστέρος τὰ ὁποία συστρέφονται προκαλώντας μαγνητικὰ πεδία-βρόγχους, ποὺ ἐκρήγνυνται εἰς τὴν ἐπιφάνειαν τοῦ ἡλίου καὶ ἐνεργοποιοῦν τὸν σχηματισμόν τῶν ἡλιακῶν κηλίδων καὶ τῶν προεξοχῶν.

Τὰ ἡλιακὰ μαγνητικὰ πεδία παράγονται βαθιὰ εἰς τὸ ἐσωτερικόν ἀπὸ ἕνα φυσικὸ  δυναμό, ποὺ δημιουργεῖται ἀπὸ τὴν ἀλληλεπίδρασιν μεταξὺ α. τῆς ἀνόδου καὶ πτώσεως τεραστίων ἀερίων μαζῶν εἰς τὸ ἀκριβῶς ὑπὸ τῆς ἐπιφανείας στρῶμα καὶ β. τῆς διαφορικῆς ἡλιακῆς περιστροφῆς ποὺ προκαλεῖ συστροφήν τῶν μαγνητικῶν πεδίων. Ὅλη ἡ ἐπιφάνεια τοῦ Ἡλίου ἀποτελεῖται ἀπὸ συνεχῶς μεταβαλλόμενα μαγνητικὰ πεδία ἐνῶ ὁ στέφανος συνίσταται σχεδόν ἀποκλειστικῶς ἀπὸ θερμά ἀέρια δομημένα σὲ σχηματισμούς βρόγχων, οἱ ὁποίοι ἀκολουθοῦν τὰς γραμμάς τῶν μαγνητικῶν πεδίων.  Ὁ 11ετής ἡλιακὸς κύκλος καὶ ἡ δραστηριότης τῶν κηλίδων θὰ μποροῦσε κάλλιστα νὰ περιγραφῇ ἐναλλακτικὰ ὡς ἡ περιοδικὴ αὔξησις καὶ μείωσις τῆς ποσότητος τοῦ ἡλιακοῦ μαγνητισμοῦ.

Ἄτομα ὅπως τὰ γνωρίζουμε δὲν εἶναι δυνατὸν νὰ διατηρηθοῦν εἰς τὴν κυρίως ἀτμόσφαιρα τοῦ Ἡλίου, τὸν στέφανον, ὅπου ἡ θερμόκρασία φθάνει τοὺς 2.000.000 °C. Ἀντιθέτως 'χάνουν' τὰ ἠλεκτρόνιά τους γινόμενα πλάσμα. Τὰ θετικὰ ἢ ἀρνητικὰ φορτισμένα σωματίδια τοῦ πλάσματος τυλίγονται σπειροειδῶς κατὰ μῆκος τῶν μαγνητικῶν γραμμῶν ἀκολουθώντας τὴν κίνησιν τοῦ μαγνητικοῦ πεδίου. Ἄλλά καὶ ἡ μεγάλης κλίμακος κίνησις τοῦ πλάσματος δύναται ἐπίσης νὰ μετακινήσῃ τὸ μαγνητικὸν πεδίον. Σὲ αὐτὰ τὰ σωματίδια, ποὺ λόγῳ τῆς ὑψηλῆς τους θερμότητος καὶ κινητικῆς ἐνέργειας δύνανται νὰ διαφύγουν ἀπὸ την βαρύτητα τοῦ Ἡλίου, εἶναι ποὺ ἔχει τὴν ἀρχήν του ὁ ἡλιακός ἄνεμος. Τὸ μαγνητισμένον πλάσμα τοῦ ἡλιακοῦ ἀνέμου μεταφέρει τὸ μαγνητικὸν πεδίον τοῦ Ἡλίου βαθιὰ εἰς τὸ διάστημα, πέραν τῶν ὁρίων τοῦ Πλούτωνος, ὅπου σχηματίζει τὸ διαπλανητικὸν μαγνητικὸν πεδίον.

Αὐτὸ ἀρχικῶς ἐκτείνεται ἀπὸ τὸν Ἥλιον ἀκτινωτά ἀλλὰ ἡ περιστροφή τοῦ Ἡλίου τὸ συστρέφει ὁμοῦ μετὰ τοῦ ἡλιοσφαιρικοῦ φυλλου ῥευμάτων (τὸ λεπτόν οὐδέτερον στρῶμα εἰς τὸ ἐπίπεδον τοῦ ἰσημερινοῦ τοῦ ἡλίου, ποὺ ὑφίσταται ἐπειδη τὰ πεδία ἄνω καὶ κάτω τοῦ ἰσχημερινοῦ ἔχουν ἀντίθετην πολικότηταν). Εἰς μεγάλας ἀποστάσεις ἡ συστροφή λαμβάνει σχῆμα τύπου Ἀρχιμηδείας σπείρας, ποὺ ὀνομάζεται σπείρα Parker. Τὸ διαπλανητικὸν μαγνητικὸν πεδίον εἶναι κατὰ πολὺ ἰσχυρότερον τοῦ διπόλου ἡλιακοῦ μαγνητικοῦ πεδίου καὶ ἐκτείνεται ἔως τὸ σημεῖον τῆς ἡλιοπαύσεως. Ἐπιπλέον τὸ σπειροειδές σχῆμα ἐνισχύει σημαντικὰ τὴν δύναμιν τοῦ ἡλιακοῦ πεδίου.

Ἡ συστροφή ἀρχίζει εἰς ἀπόστασιν περίπου μίας ἡλιακῆς διαμέτρου ἄνω τῆς ἐπιφάνειας τοῦ Ἡλίου. Διὰ τοῦτον καὶ ἡ κορώνα ἐμφανίζεται ἀκόμη ἀκτινωτὴ. Ὁ ἡλιακὸς ἄνεμος ἐμφανίζεται νὰ ἐξέρχεται ἀπὸ ὅλην τὴν κορώνα, τὸ κύριον ὅμως μέρος του προέρχεται ἀπὸ τὰ σημεῖα ἄνωθεν τῶν πόλων, ὅπου σχεδόν μονίμως ὑπάρχουν στεφανιαίαι ὁπαί. Ἡ ἐκπομπή του εἶναι σφοδρότατη καὶ εἰς τὴν ἐπίδρασίν του ἐκτίθονται οἱ πλανήται μὲ μόνην προστασίαν τὸ δικό τους μαγνητικὸν πεδίον - ὅπου ὑπάρχει. Εἰκάζεται ὅτι ὁ πλανήτης Ἄρης διέθετε κάποτε ἀτμόσφαιραν ἀλλά δίχως ἰδίον μαγνητικὸν πεδίον αὐτὴ παρασύρθη σταδιακῶς ἐκ τοῦ ἡλιακοῦ ἀνέμου, ἐνῶ ἀνάλογην ἀπώλειαν διαπιστώνουμε σήμερον εἰς τὴν Ἀφροδίτην, ἕναν πλανήτην ἐπίσης δίχως μαγνητόσφαιραν. Ὅλο τὸ ἡλιακὸν μας σύστημα 'κολυμβεῖ' ἐν τῷ πλάσματι τοῦ ἡλιακοῦ ἀνέμου.

Ἐπηρεάζει σημαντικὰ τὴν Γῆν, προκαλώντας ἀπὸ παρεμβολάς εἰς ῥαδιοσυχνότητας καὶ ἠλεκτροφόρα σύρματα ἔως τὸ μαγευτικὸν φαινόμενον τοῦ βορείου  καὶ νοτίου σέλαος, (aurora borealis καὶ aurora australis), ποὺ σχηματίζεται  ἀπὸ τὴν ἐκλυόμενην ἐνέργειαν τῆς συγκρούσεως ἰονισμένων σωματιδίων τοῦ ἡλιακοῦ ἀνέμου καὶ ἀτόμων τῆς γηίνης ἀτμόσφαιρας. Τὸ μαγνητικὸν πεδίον τῆς Γῆς σπρώχνει τὰ σωματίδια πρὸς τοὺς πόλους, μὲ ἀποτέλεσμα τὴν φωτεινὴν αὔραν ποὺ κυκλώνει τὰς πολικὰς περιοχάς. Τὸ σέλας ἐμφανίζεται συχνότερα καὶ μὲ φωτεινότερα χρώματα ἐπὶ περιόδων ἐντόνου δραστηριότητος τοῦ ἡλιακοῦ κύκλου.

Ὁ ἡλιακὸς ἄνεμος ἔχει περιοδικότητα φαινομένων περίπου 27 ἡμέρας, ὅσο καὶ ὁ μέσος χρόνος ἀξονικῆς περιστροφῆς τοῦ Ἡλίου καὶ χρειάζεται 2-4 ἡμέρας διὰ νὰ φθάσῃ τὴν Γῆν. Ἡ ἐπιρροὴ του διαφαίνεται καὶ εἰς τὰς οὐρὰς τῶν κομητῶν ἐνῶ λαμβάνεται ὑπόψιν κατὰ τὴν κατασκευὴν τῶν διαστημοπλοίων. 

Ἡλίου ἐπίδρασις ἐν γήινῳ κλίματι

Σήμερα, ἔχει ἤδη γίνει συσχετισμός μεταξὺ τῆς δραστηριότητος τῶν ἡλιακῶν κηλίδων καὶ τῆς αὐξήσεως τῆς θερμοκρασίας εἰς τὸν πλανήτην μας (καθὼς καὶ εἰς τοὺς ὑπολοίπους πλανήτας τοῦ ἡλιακοῦ μας συστήματος). Τὸ καλούμενον "φαινόμενον τοῦ θερμοκηπίου" εἶχε ἀρχικῶς θεωρηθεῖ ὅτι προεκλήθη ἀπὸ ἀνθρώπινην δραστηριότητα καὶ χρειάσθη ἀρκετὸς καιρός ἔως νὰ ἀποσαφηνισθῇ ἡ αἴτία. Ἡ ἐκπομπὴ τοῦ Ἡλίου δὲν εἶναι σταθερή, μήτε καὶ ἡ συχνότητα ἢ ἔντασις τῶν φαινομένων τοῦ κύκλου του.

Ὑπῆρξε μία περίοδος πολὺ χαμηλῆς δραστηριότητος ἡλιακῶν κηλίδων κατὰ τὸ δεύτερον ἥμισυ τοῦ 17ου αἰῶνος, τὸ Maunder Minimum. Συνέπεσε μὲ μίαν ὑπὲρ τὸ δέον ψυχρὴν περίοδον εἰς βορείαν Εὐρώπην, γνωστὴν καὶ ὡς ἡ μικρὴ ἐποχὴ τῶν πάγων (the Little Ice Age). Συμφώνως πρὸς παρατηρήσεις τῶν τελευταίων δεκαετιῶν ὁ Ἥλιος ἦταν ἰδιαιτέρως ἐνεργὸς τὴν δεκαετίαν τοῦ '50 καὶ τοῦ '80 καὶ ἡ δραστηριότης του κατόπιν αὐξήθη, τὴν ἰδίαν περίπου ἐποχήν ποὺ ἄρχισε ἡ Γῆ νὰ θερμαίνεται περισσότερον. Ὅ

μως οἱ ἐπιστήμονες ἀπέδωσαν ἀρχικῶς μικρότερην σημασίαν εἰς τὴν ἡλιακὴν ἐπίδρασιν, κάτι ποὺ μόλις προσφάτως ἄρχισε νὰ ἀλλάζῃ λόγῳ τῶν νέων παρατηρήσεων. Ὁ Ἥλιος πέρασε εἰς περίοδον χαμηλῆς δραστηριότητος -ἰδιαιτέρως χαμηλῆς, ἐν σχέσει μὲ ἄλλους κύκλους!- και ἤδη ἡ θερμοκρασία τῆς Γῆς μειώνεται πάλι. Δὲν εἶναι ὅμως μόνον τὸ κλῖμα τοῦ πλανήτου μας ποὺ ἐπηρεάζεται τόσον ἀπὸ τὸν Ἥλιον ἀλλὰ καὶ ἡ ἀτμόσφαιρα. Ἔως τώρα πιστευόταν ὅτι ἡ μαγνητόσφαιρα τῆς Γῆς ἀρκεῖ διὰ νὰ τὴν προφυλάξῃ ἀπὸ τὸν ἡλιακὸν ἄνεμον, ὅμως νέαι ἔρευναι δείχνουν ὅτι ἡ ἴδια ἡ μαγνητόσφαιρα ὑποβοηθεῖ τὴν διαφυγήν διεγερμένων σωματιδίων τῆς ἀτμόσφαιρας. Αὐτὸ συμβαίνει ὡς ἐξῆς:

Ἡ μαγνητόσφαιρα συλλέγει ἡλιακὴν ἐνέργειαν ἀπὸ τὴν ἀλληλεπίδρασίν της μὲ τὸν ἡλιακὸν ἄνεμον, μὲ σχηματισμούς δινῶν (ὁμοιάζοντων μὲ χωνιά). Κατόπιν ὅμως κατευθύνει αὐτὴν τὴν ἐνέργειαν εἰς τὰ ἀνώτερά της στρώματα καὶ τὴν χρησιμοποιεῖ διὰ νὰ θερμάνῃ τὴν ἀτμόσφαιρα, ἐπιτρέποντας τὴν διαφυγήν σωματιδίων ἀπὸ τὰς ἰδίας δίνας ποὺ συνέλλεξαν ἀρχικῶς τὴν ἡλιακὴν ἐνέργειαν. Ὁ ἀκριβῆς μηχανισμός τοῦ παράδοξου αὐτοῦ φαινομένου δὲν ἔχει ἀκόμη κατανοηθεῖ, γνωρίζουμε ὅμως ὅτι ἡ Γῆ ἤδη σήμερα χάνει περισσότερον ὀξυγόνον καὶ ὑδρογόνον ἀπὸ τὴν Ἀφροδίτην. Ὁ παρὼν ῥυθμός ἀπωλείας δὲν προκαλεῖ ἀνησυχίαν - ἡ γήινη ἀτμόσφαιρα θὰ διαρκέσει τουλάχιστον ἔως ὅτου ὁ Ἥλιος εἰσέλθη τῆς ἐρυθροῦ γίγαντος φάσεως, ὁπότε καὶ θὰ ἀπορροφήσει τοὺς πλησιέστερους πλανήτας, συμπεριλαμβανομένης καὶ τῆς Γῆς.

Ὁ ἡλιακὸς κύκλος ζωῆς

Ὁ Ἥλιος ἐσχηματίσθη περίπου πρὸ 4,57 ἐκ. ἐτῶν ἀπὸ τὴν κατάρρευσιν τοῦ πρωταρχικοῦ μοριακοῦ νεφελώματος ὑδρογόνου ποὺ ἀπετέλεσε τὴν πρῶτην ὕλην τοῦ ἡλιακοῦ μας συστήματος. Ὡς ἀστήρ εὑρίσκεται περίπου εἰς τὸ μέσον τῆς κυρίας φάσεώς του, ὅπου μετατρέπει τὸ ὑδρογόνο τοῦ πυρήνος του σὲ ἥλιον διὰ πυρηνικῆς τήξεως., στάδιον ποὺ ὑπολογίζεται πὼς διαρκεῖ περίπου 10 ἐκ. ἔτη. Ἀπὸ γενέσεως τοῦ ἡλιακοῦ μας συστήματος ἔως σήμερα ἡ ἐκπομπή τοῦ Ἡλίου< πιστεύεται ὅτι ἔχει αὐξηθεῖ κατὰ 40%. Θὰ συνεχίσει νὰ ἀκτινοβολῇ ἐπὶ τουλάχιστον ἄλλα τόσα ἔτη, ἂν καὶ σταδιακὰ ἡ φωτεινότης του σχεδὸν θὰ διπλασιασθεῖ. Ὅταν ἐξαντλήσῃ τὸ ὑδρογόνον τοῦ πυρήνος του δὲν θὰ ἐκραγεῖ εἰς ὑπερκαινοφανὴν ἀστέρα (supernova), ἀλλὰ ἀντιθέτως θὰ εἰσέλθη εἰς τὴν φάσιν ἑρυθροῦ γίγαντος (red giant).

 Τὰ ἐξωτερικὰ του στρώματα θὰ ἐπεκταθοῦν καθὼς ὁ πυρήν θὰ συστέλλεται καὶ θὰ θερμαίνεται ἀκόμη περισσότερον. Τότε θὰ ἀρχίσει ἡ φάσις τῆς τήξεως ἡλίου ἐν τῷ πυρήνι, μὲ θερμοκρασία ποὺ θὰ φθάνει τοὺς 100.000.000 °C καὶ ὁ Ἥλιος θὰ ἔχει μετατραπεῖ εἰς γιγαντίου μεγέθους ἀστέρα ἐρυθρῆς ἐκπομπῆς φωτός. Παρά τὸ μέγεθός του ἔως τότε θὰ ἔχει χάσει περίπου τὸ 30% τῆς παροῦσας μάζας του ἐξ αἰτίας τοῦ ἡλιακοῦ ἀνέμου καὶ αἱ τροχιαί τῶν πλανητῶν εἰς τὸ ἡλιακὸν μας σύστημα θὰ ἔχουν μετακινηθεῖ πρὸς τὰ ἔξω. Ἡ δὲ Γῆ, θεωρεῖται πιθανότερον νὰ ἀπορροφηθῇ ἐκ τοῦ Ἡλίου, ἀκόμη ὅμως καὶ ἐάν διαφύγῃ τῆς βαρυτικῆς ἔλξεως τὸ ὕδωρ της θὰ ἐξατμιζόταν καὶ σχεδόν ὅλη της ἡ ἀτμόσφαιρά της θὰ χανόταν. Ὅμως ἡ ζωή ἐπὶ Γῆς θὰ εἶχε ἤδη πρὸ πολλοῦ ἐκλείψει, λόγῳ τῆς αὐξήσεως εἰς τὴν φωτεινότητα τοῦ Ἡλίου. Παλαιότερα ὁ Ἥλιος ἦταν ἀμυδρότερος καὶ ἴσως αὐτὴ νὰ εἶναι ἡ αἰτία ποὺ ζωή ἐν ξηρᾷ ὑπάρχει μόνον τὸ τελευταίο 1 δισεκ. ἔτη. Σὲ ἀκόμη 1 δισεκ. ἔτη ἀπὸ τώρα ἡ θερμότητα τοῦ Ἡλίου θὰ ἔχει αὐξηθεῖ ὁμοῦ μετὰ τῆς φωτεινότητός του κατὰ 10% καὶ ἡ ἐπιφάνεια τῆς Γῆς θὰ ἔχει γίνει τόσο θερμὴ ποὺ δὲν θὰ εἶναι δυνατὸν νὰ ὑπάρξῃ ὕδωρ ὑγρῇ τῇ μορφῇ.

Ἔπειτα ἀπὸ τὸ στάδιον τοῦ ἐρυθροῦ γίγαντος ὁ Ἥλιος διὰ ἐντόνων θερμικῶν παλμῶν θὰ ἀποβάλλει τὰ ἐξωτερικὰ του στρώματα, ποὺ θὰ σχηματίσουν πλανητικὸν νεφέλωμα, γυμνώνοντας τὸν ἐξαιρετικῶς θερμὸν πυρήνα του ποὺ θὰ ἀκτινοβολέῖ ἐπὶ μακρὸν ὡς λευκὸς νάνος. Σταδιακὰ θὰ ψυχρανθεῖ καὶ τὸ φῶς του θὰ γίνεται ὅλο καὶ ἀμυδρότερον. Οἱ λευκοὶ νάνοι, πιστεύεται ὅτι εἶναι τὸ τελικὸν στάδιον τοῦ κύκλου ζωῆς ἐνός μέσου ἀστέρος -ποὺ δὲν ἔχει ὑπερβολικὴν μάζα- καὶ τετοιοι εἶναι τὸ 97% τῶν ἀστέρων τοῦ γαλαξίου μας. Ἡ συνήθης σύστασις τῶν λευκῶν νάνων εἶναι ἄνθραξ καὶ ὀξυγόνον, προϊόντα τῆς πυρηνικῆς τῆξεως τοῦ ἡλίου εἰς τὸ προηγοῦμενον στάδιον καὶ ἔχουν πάρα πολὺ μεγάλη πυκνότητα. Ὅμως δὲν συμβαίνει ἄλλη τήξις καὶ ὁ ἀστήρ δὲν ἔχει πλέον πηγήν ἐνέργειας, οὔτε καὶ ὑποστήριξιν κατἀ τῆς βαρυτικῆς καταρρεύσεως, ὅπως ἦταν ἡ ἐκλυόμενη θερμότητα τοῦ ἄλλοτε ἐνεργοῦ πυρήνος του. Ἡ ἀκτινοβολία του μειώνεται ἀργὰ καὶ κάποια στιγμή παῦει νὰ εἶναι ὁρατὸς. Τότε θὰ ἔχει γίνει ἀμαυρὸς νάνος, ἕνα ὑποθετικὸν τὴν σήμερον σῶμα ἀφοῦ τὸ διάστημα ποὺ χρειάζεται ὁ λευκὸς νάνος ἀστήρ διὰ νὰ 'σβήσῃ' ὑπολογίζεται θεωρητικῶς ὅτι εἶναι κατὰ πολὺ μεγαλύτερον τῆς ἐπίσης θεωρητικῆς ἠλικίας τοῦ γνωστοῦ μας σύμπαντος Κόσμου.

Σχετικαὶ Σελίδαι ἐν Διαδικτύῳ:

Stanford Solar Center - Φυσική καὶ φαινόμενα τοῦ Ἡλίου
Nine Planets - Παρουσίασις τῶν πλανητῶν τοῦ ἡλιακοῦ μας συστήματος: Ὁ Ἥλιος
NASA - Sun - Αἱ σελίδαι τῆς ΝΑΣΑ περί τοῦ Ἡλίου
NASA - Sun: Fact Sheet - Αἱ σελίδαι τῆς ΝΑΣΑ περί τοῦ Ἡλίου: Μεγέθη καὶ ἄλλα στοιχεῖα
Solar Views - Παρουσίασις τῶν πλανητῶν τοῦ ἡλιακοῦ μας συστήματος: Ὁ Ἥλιος
SOHO/COSTEP Space Weather Forecasting - Ἐργαλείον Προβλέψεως Διαστημικοῦ Καιροῦ, ποὺ παρακολουθεῖ τὴν τρέχουσα ἡλιακὴν δραστηριότητα