Ciekawostki o Słońcu: 40 sprawdzonych faktów

Słońce to żółty karzeł w wieku około 4,5 mld lat: gorąca, świecąca kula wodoru i helu w środku Układu Słonecznego. Od Ziemi dzieli je około 150 mln km. To jedyna gwiazda Układu Słonecznego, a jej grawitacja utrzymuje razem planety, planetoidy, komety i najdrobniejsze okruchy.[1]

Średnica Słońca wynosi około 1,4 mln km, czyli jest około 100 razy większa od średnicy Ziemi i około 10 razy większa od średnicy Jowisza. Mimo to według NASA Słońce to przeciętnej wielkości gwiazda: znaleziono gwiazdy nawet 100 razy większe. Wiele układów planetarnych ma też więcej niż jedną gwiazdę.[1]

Aby dorównać masie Słońca, potrzeba by ponad 330 tys. planet takich jak Ziemia, a do wypełnienia jego objętości około 1,3 mln. Słońce powstało około 4,6 mld lat temu z wirującego obłoku gazu i pyłu i skupiło w sobie 99,8% masy całego Układu Słonecznego. Z dużej części pozostałej materii powstały planety i inne ciała, a resztę wywiał wczesny wiatr słoneczny.[1]

Czerwony karzeł Proxima Centauri, najbliższy gwiezdny sąsiad Słońca z układu Alfa Centauri, leży 4,24 roku świetlnego od nas, a 2 podobne do Słońca gwiazdy Alfa Centauri A i B 4,37 roku świetlnego. Rok świetlny to odległość, jaką światło pokonuje w ciągu roku: około 9,5 bln km.[1]

Słońce wraz z całym Układem Słonecznym okrąża środek Drogi Mlecznej ze średnią prędkością około 720 tys. km/h. Mimo to jedno okrążenie Galaktyki zajmuje mu około 230 mln lat. Słońce leży w ramieniu spiralnym zwanym Ostrogą Oriona, które odchodzi od ramienia Strzelca.[1]

Słońce nie ma księżyców, ale krąży wokół niego 8 planet, co najmniej 5 planet karłowatych, dziesiątki tysięcy planetoid i być może 3 biliony komet i lodowych obiektów. Wokół Słońca do dziś krążą też pierścienie pyłu, pozostałość dysku gazu i pyłu z czasów, gdy powstawał Układ Słoneczny.[1]

Na swojej pozornej drodze na tle gwiazd Słońce przechodzi przez 13 gwiazdozbiorów, przypomina Międzynarodowa Unia Astronomiczna (IAU). Babilończycy to zauważyli, ale pominęli jeden z nich, Wężownika, by dopasować zodiak do 12-miesięcznego kalendarza księżycowego. Według astronomii Wężownik należy do gwiazdozbiorów zodiaku. Gwiazdozbiory nie są rozmieszczone równomiernie, więc Słońce spędza w każdym z nich inną ilość czasu.[2]

Według NASA Słońce zawiera około 92% wodoru i 8% helu oraz niewielką domieszkę innych pierwiastków, które znamy z Ziemi. Nad fotosferą leży chromosfera, druga warstwa atmosfery Słońca, która sięga około 2000 km w górę. Jeszcze wyżej rozciąga się bardzo gorąca korona o temperaturze liczonej w milionach kelwinów.[3]

Najgorętszą częścią Słońca jest jądro, gdzie temperatura wynosi około 15 mln °C. To wystarczy, by zachodziła synteza jądrowa: wodór łączy się w hel, co daje Słońcu ciepło i światło. Gęstość jądra to około 150 g/cm³, czyli mniej więcej 8 razy więcej niż złota i 13 razy więcej niż ołowiu.[1]

Według NASA energia z jądra Słońca potrzebuje około 170 tys. lat, by dotrzeć do górnej granicy strefy konwekcyjnej. Na zewnątrz przenosi ją promieniowanie, które odbija się w strefie promienistej. W strefie konwekcyjnej temperatura spada poniżej 2 mln °C, a wielkie bąble gorącej plazmy unoszą się ku powierzchni.[1]

W 2020 r. eksperyment Borexino w podziemnym laboratorium Gran Sasso we Włoszech po raz pierwszy wykrył neutrina z cyklu CNO, czyli syntezy jądrowej z udziałem węgla, azotu i tlenu. Wyniki opublikowane w „Nature” pokazały, że udział tego procesu w Słońcu jest rzędu 1%. Cykl CNO opisano teoretycznie już w 1938 r., a w masywnych gwiazdach to główne źródło energii.[4][5]

W 1868 r. francuski astronom Pierre Janssen pojechał do Indii, by podczas całkowitego zaćmienia zmierzyć widmo Słońca, i zauważył nieznaną żółtą linię widmową. Tę samą linię zarejestrował w Londynie Joseph Norman Lockyer, który nazwał nowy pierwiastek helem, od greckiego słowa „helios”, czyli słońce. Na Ziemi hel wykryto dopiero w 1895 r.[6][7]

W 2015 r. Międzynarodowa Unia Astronomiczna przyjęła nominalne wartości dla Słońca: całkowite natężenie promieniowania słonecznego to 1361 W/m², a moc promieniowania Słońca 3,828 × 10²⁶ W. Nominalny promień Słońca ustalono na 695 700 km. Według ESA energia wysyłana przez Słońce zmienia się w ciągu cyklu słonecznego zaledwie o 0,06%.[8][9]

Fotosfera, którą nazywamy powierzchnią Słońca, ma temperaturę około 5500°C i jest w rzeczywistości pierwszą warstwą jego atmosfery. Słońce jest kulą plazmy i nie ma stałej powierzchni. To dużo mniej niż w jądrze, ale wystarczy, by węgiel, np. w postaci diamentu czy grafitu, nie tylko się stopił, ale zawrzał.[1]

Zewnętrzna atmosfera Słońca, korona, nagrzewa się nawet do 2 mln °C, czyli dużo bardziej niż leżąca niżej fotosfera. NASA porównuje to do sytuacji, w której oddalając się od ogniska, robi się nam coraz cieplej. Źródło ogrzewania korony to jedna z największych nierozwiązanych zagadek w badaniach Słońca.[1]

Wiatr słoneczny to strumień naładowanych cząstek, który płynie od Słońca ze średnią prędkością około 400 km/s, czyli około 1,44 mln km/h. Jego istnienie przewidział Eugene Parker w pracy opublikowanej w listopadzie 1958 r.: gorąca atmosfera Słońca stale rozszerza się we wszystkich kierunkach. Wiatr porywa pole magnetyczne Słońca, a obrót gwiazdy skręca jego linie w spiralę Parkera.[3][7]

Na równiku jeden obrót Słońca trwa około 25 ziemskich dni, a przy biegunach około 36 dni. Słońce zbudowane jest z plazmy, która w różnych miejscach obraca się z różną prędkością. Oś obrotu Słońca jest nachylona o 7,25 stopnia względem płaszczyzny orbit planet.[1]

Według NASA Słońce jest w nieco mniej niż połowie swojego życia i będzie świecić jeszcze około 5 mld lat. Gdy zacznie umierać, rozrośnie się w czerwonego olbrzyma tak dużego, że pochłonie Merkurego i Wenus, a być może także Ziemię. Na końcu stanie się białym karłem.[1]

Niemiecki astronom Samuel Heinrich Schwabe przez 17 lat obserwował Słońce, szukając cieni nieodkrytych planet krążących bliżej niż Merkury. Planet nie znalazł, ale w 1843 r. odkrył cykl plam słonecznych: ich liczba rośnie, a potem maleje. Schwabe oszacował okres cyklu na 10 lat, późniejsze pomiary dały 11 lat.[7]

Od około 1645 do 1715 r. na Słońcu widziano bardzo mało plam. Ten okres braku aktywności pod koniec XVII w. nazywamy minimum Maundera. Zwykle liczba plam widocznych na Słońcu rośnie i maleje w cyklu trwającym około 11 lat. Codzienne, nieprzerwane obserwacje plam rozpoczęto w obserwatorium w Zurychu w 1849 r.[10]

W każdej chwili z powierzchni Słońca wystrzeliwuje nawet 10 mln strumieni materii zwanych spikulami. Te przypominające trawę języki plazmy pędzą z prędkością do 100 km/s i osiągają długość do 9700 km, zanim opadną. Plamy słoneczne mają z kolei od 1600 do około 161 tys. km średnicy.[1]

Według NASA największe rozbłyski słoneczne mogą mieć tyle energii co 1 mld bomb wodorowych. To najpotężniejsze eksplozje w Układzie Słonecznym. Koronalne wyrzuty masy, czyli ogromne obłoki namagnesowanej materii, pędzą w przestrzeń z prędkością ponad 1,6 mln km/h i mogą zakłócać pracę satelitów oraz uszkadzać sieci energetyczne na Ziemi.[11]

1 września 1859 r. angielski astronom Richard Carrington zobaczył nagłe pojaśnienie na powierzchni Słońca. 17 godzin później zorze polarne było widać aż na Kubie, a prądy w przewodach telegraficznych wzniecały pożary i porażały telegrafistów. Zdarzenie Carringtona to pierwszy opisany przypadek burzy geomagnetycznej związanej z koronalnym wyrzutem masy.[12][7]

Od 19 października do 5 listopada 2003 r. 3 duże obszary plam na Słońcu wytworzyły 17 rozbłysków. Ponieważ działo się to w okolicach Halloween, NOAA nazywa je burzami Halloween. Anomalie dotknęły wtedy około 59% misji kosmicznych i satelitów na wszystkich orbitach. Linie lotnicze zmieniały trasy samolotów, a w północnej Europie burze geomagnetyczne wywołały blackout.[12]

15 października 2024 r. NASA, NOAA i międzynarodowy zespół prognoz cyklu słonecznego ogłosiły, że Słońce weszło w okres maksimum aktywności. Mniej więcej co 11 lat, w szczycie cyklu, bieguny magnetyczne Słońca zamieniają się miejscami. W maju 2024 r. wystąpiła najsilniejsza od 2 dekad burza geomagnetyczna na Ziemi.[13]

10 maja 2024 r. do Ziemi dotarła pierwsza od ponad 2 dekad burza geomagnetyczna w skali G5, najwyższej w skali NOAA. Wywołał ją obszar plam słonecznych 17 razy szerszy od Ziemi, z którego w dniach 8–11 maja wyrzuciło co najmniej 8 koronalnych wyrzutów masy w stronę Ziemi. Obserwatorzy zórz z ponad 55 krajów przysłali ponad 6000 zgłoszeń.[12][14]

24 grudnia 2024 r. sonda NASA Parker Solar Probe przeleciała zaledwie około 6,1 mln km nad powierzchnią Słońca, bijąc własny rekord. Pędziła z prędkością około 692 tys. km/h, szybciej niż jakikolwiek inny obiekt zbudowany przez człowieka. Sondę wystrzelono w 2018 r., a na właściwą orbitę doprowadziło ją 7 przelotów obok Wenus.[15]

Osłona termiczna sondy Parker Solar Probe ma 2,4 m średnicy i około 115 mm grubości, a podczas przelotów nagrzewa się do około 1400°C. Przetestowano ją w temperaturze do 1650°C. Dzięki niej korpus sondy pracuje w temperaturze około 30°C. Korona jest tak rozrzedzona, że sonda zderza się z niewieloma gorącymi cząstkami i nie przyjmuje tyle ciepła.[16]

28 kwietnia 2021 r., podczas 8. przelotu obok Słońca, Parker Solar Probe jako pierwsza przecięła granicę korony słonecznej. Stało się to 18,8 promienia Słońca nad jego powierzchnią, czyli około 13,1 mln km. Pierwszy przelot przez koronę trwał tylko kilka godzin. Wyniki ogłoszono 14 grudnia 2021 r. na konferencji American Geophysical Union w Nowym Orleanie.[17]

Sondę Parker Solar Probe wystrzelono 12 sierpnia 2018 r. i nazwano na cześć astrofizyka Eugene’a Parkera. Po raz pierwszy NASA nadała misji imię żyjącej osoby. W latach 50. XX w. Parker zaproponował koncepcje tego, jak gwiazdy, w tym Słońce, oddają energię. Zmarł w marcu 2022 r. w wieku 94 lat. Plan misji zakładał 24 okrążenia Słońca.[18]

Obserwatorium słoneczne SOHO, wspólna misja ESA i NASA, wystartowało 2 grudnia 1995 r. na misję zaplanowaną na 2 lata. Z punktu oddalonego o 1,5 mln km od Ziemi w kierunku Słońca obserwuje gwiazdę bez przerw. Dostarczyło niemal ciągłego zapisu aktywności Słońca przez prawie 3 jedenastoletnie cykle słoneczne. Ostrzeżenia o koronalnych wyrzutach masy dają nawet 3 dni wyprzedzenia.[9]

25 marca 2024 r. obserwatorium SOHO odkryło swoją 5000. kometę, co czyni je najskuteczniejszym odkrywcą komet w historii. Znalazł ją Hanjie Tan, uczestnik projektu Sungrazer, który szuka komet na zdjęciach SOHO od 13. roku życia. Większość komet z SOHO znaleźli wolontariusze z całego świata. Przed SOHO znano tylko kilkadziesiąt komet muskających Słońce.[19][9]

16 i 17 marca 2025 r. europejska sonda Solar Orbiter sfotografowała biegun południowy Słońca, krążąc 15 stopni poniżej jego równika. Kilka dni później osiągnęła największe dotąd nachylenie orbity, 17 stopni. Wcześniej wszystkie znane zdjęcia Słońca wykonano z płaszczyzny ekliptyki. Sonda będzie dalej zwiększać nachylenie orbity, korzystając z grawitacji Wenus.[20]

Udział Polski w budowie teleskopu rentgenowskiego STIX na sondzie Solar Orbiter szacowano na 2–2,5 mln euro, około 20% budżetu instrumentu. Więcej wyłożyła tylko Szwajcaria. Specjaliści z Centrum Badań Kosmicznych PAN w Warszawie i we Wrocławiu odpowiadali za komputer sterujący teleskopem, jego obudowę i oprogramowanie. Sonda miała zbliżać się do Słońca na 42 mln km, bliżej niż Merkury.[21]

5 grudnia 2024 r. z indyjskiego Centrum Kosmicznego Satish Dhawan rakieta PSLV-XL wyniosła misję ESA Proba-3, złożoną z 2 niezależnych satelitów. Jeden zasłania tarczę Słońca, a drugi obserwuje koronę. Razem tworzą teleskop o długości 144 m, utrzymując wzajemną odległość z dokładnością do milimetrów. Satelity nazwano Coronagraph Spacecraft i Occulter Spacecraft.[22]

Przy misji Proba-3 pracowało co najmniej 5 polskich podmiotów. Centrum Badań Kosmicznych PAN projektowało i testowało m.in. skrzynkę sterującą koronografu i zespół koła filtrów. Creotech Instruments zaprojektował część sterownika koronografu, GMV opracował oprogramowanie do nawigacji względnej satelitów, N7 Space oprogramowanie kamery, a Sener Polska mechanizmy paneli słonecznych.[22]

Od lipca 2025 r. do kwietnia 2026 r. 2 satelity misji Proba-3 wytworzyły 57 sztucznych zaćmień Słońca i zebrały ponad 250 godzin filmów korony w wysokiej rozdzielczości, a 12 sierpnia 2026 r. wytworzyły 65. zaćmienie. Satelita zasłaniający ma tarczę o średnicy 140 cm. Podczas każdego okrążenia Ziemi po orbicie sięgającej ponad 60 tys. km oba satelity utrzymują szyk przez 6 godzin.[23][24]

Obserwatorium Uniwersytetu Wrocławskiego w Białkowie, około 70 km od Wrocławia, ma 2 teleskopy do badań Słońca, w tym koronograf z obiektywem o średnicy 53 cm. Koronograf wynalazł w 1931 r. francuski astronom Bernard Lyot: blokuje on jasną tarczę Słońca i pozwala badać koronę bez czekania na naturalne zaćmienie. W Białkowie działa też spektrograf obrazujący MSDP.[25][7]

30 czerwca 1954 r. Księżyc całkowicie zasłonił Słońce nad niewielkim fragmentem Polski. Do Suwałk i Sejn przyjechały setki ludzi z całego kraju, a całkowity mrok trwał 111 sekund. Zjawisko badały polskie ekspedycje naukowe, które opisał astronom Eugeniusz Rybka w „Postępach Astronomii” w 1955 r.[26][27]

Najbliższe całkowite zaćmienie Słońca widoczne z Polski nastąpi 7 października 2135 r. 12 sierpnia 2026 r. całkowite zaćmienie, pierwsze w Europie od ponad 2 dekad, było widać z Grenlandii, Islandii, Hiszpanii i Portugalii, a w większości Europy było częściowe. Kolejne całkowite zaćmienie, 2 sierpnia 2027 r., obejmie południe Hiszpanii, Afrykę Północną i Bliski Wschód.[26][28][29]