15.1: Muundo na Muundo wa Jua

Malengo ya kujifunza

Mwishoni mwa sehemu hii, utaweza:

• Eleza jinsi muundo wa Jua unatofautiana na ule wa Dunia
• Eleza tabaka mbalimbali za Jua na kazi zao
• Eleza nini kinatokea katika sehemu mbalimbali za anga ya Jua

Jua, kama nyota zote, ni mpira mkubwa wa gesi kali sana, kwa kiasi kikubwa ionized, inayoangaza chini ya nguvu zake. Na sisi maana kubwa sana. Jua lingeweza kupatana na ardhi 109 upande kwa upande katika kipenyo chake, na lina kiasi cha kutosha (kinachukua nafasi ya kutosha) kushika takriban Dunia milioni 1.3.

Jua halina uso thabiti au mabara kama Dunia, wala haina msingi thabiti (Kielelezo\(\PageIndex{1}\)). Hata hivyo, ina muundo mwingi na inaweza kujadiliwa kama mfululizo wa tabaka, si tofauti na vitunguu. Katika sehemu hii, tunaelezea mabadiliko makubwa yanayotokea katika mambo ya ndani na anga ya Jua, na mlipuko wa nguvu na wa vurugu ambao hutokea kila siku katika tabaka zake za nje.

Kielelezo\(\PageIndex{1}\) Dunia na Jua. Hapa, Dunia inaonyeshwa kwa kiwango na sehemu ya Jua na kitanzi kikubwa cha gesi ya moto inayotoka kwenye uso wake. Inset inaonyesha Sun nzima, ndogo.

Baadhi ya sifa za msingi za Jua zimeorodheshwa katika Jedwali\(\PageIndex{1}\). Ingawa baadhi ya maneno katika meza hiyo inaweza kuwa haijulikani kwako hivi sasa, utawajua unaposoma zaidi.

Jedwali\(\PageIndex{1}\) Tabia za Jua

Tabia	Jinsi Kupatikana	Thamani
Maana umbali	Radi tafakari kutoka sayari	1 AU (149,597,892 km)
Upeo wa umbali kutoka Dunia		1.521 × 10 ^8 km
Umbali wa chini kutoka Dunia		1.471 × 10 ^8 km
Misa	obiti ya Dunia	Watu wa dunia 333,400 (1.99 × 10 kilo ^30)
Maana kipenyo cha angular	Kipimo cha moja kwa moja	31'59".3
Kipenyo cha photosphere	Ukubwa wa angular na umbali	109.3 × Kipenyo cha Dunia (1.39 × 10 ^6 km)
Maana wiani	Moleku/kiasi	1.41 g/cm ^3 (1400 kg/m ^3)
Kuongeza kasi ya mvuto kwenye photosphere (mvuto wa uso	\(GM/R^2\)	27.9 × Mvuto wa uso wa Dunia = 273 m/s ^2
Mara kwa mara ya jua	Chombo nyeti kwa mionzi katika wavelengths wote	1370 W/m ^2
Mwangaza	Mara kwa mara ya jua × eneo la uso wa spherical 1 AU katika radius	3.8 × 10 ^26 W
Darasa la spectral	Spectrum	G2V
Ufanisi wa joto	Inatokana na mwanga na radius ya Jua	5800 K
Kipindi cha mzunguko kwenye ikweta	Sunspots na Doppler kuhama katika spectra kuchukuliwa katika makali ya Sun	Siku 24 masaa 16
Mwelekeo wa equator kwa ecliptic	Mwendo wa jua	7°10'.5

Muundo wa Anga ya Jua

Hebu tuanze kwa kuuliza nini anga ya jua inafanywa. Kama ilivyoelezwa katika mionzi na Spectra, tunaweza kutumia wigo wa mstari wa ngozi ya nyota ili kujua ni vipi vipengele vilivyopo. Inageuka kuwa Jua lina elementi sawa na Dunia lakini si kwa uwiano sawa. Takriban 73% za masi ya Jua ni hidrojeni, na nyingine 25% ni heliamu. Vipengele vingine vyote vya kemikali (ikiwa ni pamoja na yale tunayoyajua na kupenda katika miili yetu wenyewe, kama vile kaboni, oksijeni, na nitrojeni) hufanya asilimia 2 tu ya nyota yetu. Gesi 10 nyingi zaidi katika safu ya uso inayoonekana ya Jua zimeorodheshwa katika Jedwali\(\PageIndex{2}\). Kuchunguza meza hiyo na uangalie kwamba muundo wa safu ya nje ya Jua ni tofauti sana na ukubwa wa Dunia, ambapo tunaishi. (Katika ukubwa wa sayari yetu, vipengele vitatu vingi ni oksijeni, silicon, na alumini.) Ingawa si kama sayari yetu, maumbo ya Jua ni ya kawaida ya nyota kwa ujumla.

Jedwali\(\PageIndex{2}\) Wingi wa Elements katika Jua

Element	Asilimia kwa Idadi ya Atomi	Asilimia By Misa
Hidrojeni	92.0	73.4
Heliamu	7.8	25.0
Carbon	0.02	0.20
Nitrojeni	0.008	0.09
Oksijeni	0.06	0.80
Neoni	0.01	0.16
Magnesiamu	0.003	0.06
Silicon	0.004	0.09
Sulfuri	0.002	0.05
Iron	0.003	0.14

Ukweli kwamba Jua letu na nyota zote zina nyimbo zinazofanana na zinaundwa na hidrojeni na heliamu mara ya kwanza ilionyeshwa katika Thesis ya kipaji mwaka 1925 na Cecilia Payne-Gaposchkin, mwanamke wa kwanza kupata PhD katika astronomia nchini Marekani (Kielelezo\(\PageIndex{2}\)). Hata hivyo, wazo kwamba gesi nyepesi rahisi-hidrojeni na heliumi-zilikuwa elementi nyingi zaidi katika nyota zilikuwa zisiyotarajiwa na za kutisha kiasi kwamba alidhani uchambuzi wake wa data lazima uwe na makosa. Wakati huo, aliandika, “Wingi mkubwa unaotokana na mambo haya katika anga ya stellar ni hakika sio kweli.” Hata wanasayansi wakati mwingine wanaona vigumu kukubali mawazo mapya ambayo hayakubaliani na kile kila mtu “anajua” kuwa sahihi.

Kielelezo\(\PageIndex{2}\) Cecilia Payne-Gaposchkin (1900—1979). Thesis yake ya udaktari wa 1925 iliweka misingi ya kuelewa muundo wa Jua na nyota. Hata hivyo, akiwa mwanamke, hakupewa uteuzi rasmi huko Harvard, ambako alifanya kazi, hadi 1938 na hakuteuliwa kuwa profesa hadi 1956.

Kabla ya kazi ya Payne-Gaposchkin, kila mtu alidhani kuwa muundo wa Jua na nyota itakuwa kama ile ya Dunia. Ilikuwa miaka 3 baada ya thesis yake kwamba masomo mengine yalithibitisha bila shaka kwamba wingi mkubwa wa hidrojeni na heliamu katika Jua ni kweli kweli. (Na, kama tutakavyoona, muundo wa Jua na nyota ni kawaida zaidi ya maumbo ya ulimwengu kuliko mkusanyiko usio wa kawaida wa mambo nzito ambayo hufafanua sayari yetu.)

Sehemu nyingi za elementi zinazopatikana katika Jua ziko katika mfumo wa atomi, zenye idadi ndogo ya molekuli, zote katika mfumo wa gesi: Jua ni moto kiasi kwamba hakuna jambo linaloweza kuishi kama kiowevu au kigumu. Kwa kweli, Jua ni moto sana kiasi kwamba atomi nyingi ndani yake zina ionized, yaani, zimevuliwa moja au zaidi ya elektroni zao. Kuondolewa kwa elektroni kutoka atomi zao kunamaanisha kuwa kuna kiasi kikubwa cha elektroni huru na ioni zenye chaji chanya katika Jua, na kuifanya mazingira yenye kushtakiwa kwa umeme—tofauti kabisa na ile ya upande wowote ambayo unasoma maandishi haya. (Wanasayansi wito kama moto ionized gesi plasma.)

Katika karne ya kumi na tisa, wanasayansi waliona mstari wa spectral katika nanometers 530.3 katika anga ya nje ya jua, inayoitwa corona (safu tutazungumzia kwa dakika.) Mstari huu haujawahi kuonekana hapo awali, na hivyo ulidhaniwa kuwa mstari huu ulikuwa ni matokeo ya kipengele kipya kilichopatikana katika corona, kilichoitwa haraka coronium. Haikuwa hadi miaka 60 baadaye wanaastronomia waligundua kwamba chafu hii kwa kweli ilitokana na chuma chenye ionized chuma—chuma na 13 ya elektroni zake zilizovuliwa. Hivi ndivyo tulivyogundua kwanza kwamba angahewa ya Jua ilikuwa na halijoto ya digrii zaidi ya milioni.

Matabaka ya Jua chini ya uso unaoonekana

Kielelezo\(\PageIndex{3}\) kinaonyesha nini Sun bila kuangalia kama tunaweza kuona sehemu zote kutoka katikati ya anga yake ya nje; maneno katika takwimu itakuwa ukoo na wewe kama kusoma juu.

Kielelezo\(\PageIndex{3}\) Sehemu ya Sun. Mfano huu unaonyesha sehemu mbalimbali za Jua, kutoka kwenye msingi wa moto ambapo nishati huzalishwa kupitia mikoa ambako nishati husafirishwa nje, kwanza kwa mionzi, halafu kwa convection, halafu nje kupitia angahewa ya jua. Sehemu za angahewa pia zinaitwa photosphere, chromosphere, na corona. Vipengele vingine vya kawaida katika anga vinaonyeshwa, kama vile mashimo ya kamba na sifa.

Tabaka za Jua ni tofauti na kila mmoja, na kila mmoja huwa na sehemu katika kuzalisha nishati ambayo Jua hatimaye hutoa. Tutaanza na msingi na tufanye njia yetu kupitia tabaka. Msingi wa Jua ni mnene sana na ni chanzo cha nishati zake zote. Ndani ya msingi, nishati ya nyuklia inatolewa (kwa njia tutakavyojadili katika Jua: Nguvu ya Nyuklia). Msingi ni takriban 20% ya ukubwa wa mambo ya ndani ya jua na hufikiriwa kuwa na joto la takriban milioni 15 K, na kuifanya kuwa sehemu ya moto zaidi ya Jua.

Juu ya msingi ni eneo linalojulikana kama eneo la mionzi —lililoitwa kwa njia ya msingi ya kusafirisha nishati kote. Mkoa huu unaanza kwa karibu 25% ya umbali wa uso wa jua na unaendelea hadi asilimia 70 ya njia ya kuelekea uso. Nuru inayozalishwa katika msingi husafirishwa kupitia eneo la mionzi polepole sana, kwani wiani mkubwa wa suala katika eneo hili inamaanisha fotoni haiwezi kusafiri mbali sana bila kukutana na chembe, na kusababisha ibadilishe mwelekeo na kupoteza nishati fulani.

Eneo la convective ni safu ya nje ya mambo ya ndani ya jua. Ni safu nyembamba takriban kilomita 200,000 kirefu ambayo husafirisha nishati kutoka makali ya ukanda wa mionzi hadi uso kupitia seli kubwa za convection, sawa na sufuria ya oatmeal ya kuchemsha. Plasma chini ya ukanda wa convective ni moto sana, na hupiga uso ambapo inapoteza joto lake kwa nafasi. Mara baada ya plasma kupasuka, inazama nyuma chini ya eneo la convective.

Sasa kwa kuwa tumetoa maelezo ya haraka ya muundo wa Jua zima, katika sehemu hii, tutaanza safari kupitia tabaka zinazoonekana za Jua, kuanzia na photosphere-uso unaoonekana.

Photosphere ya jua

Hewa ya dunia kwa ujumla ni ya uwazi. Lakini siku ya smoggy katika miji mingi, inaweza kuwa opaque, ambayo inatuzuia kuona kupitia hatua fulani. Kitu kingine kinachotokea katika Jua. Anga yake ya nje ni ya uwazi, inatuwezesha kuangalia umbali mfupi kupitia hiyo. Lakini tunapojaribu kutazama anga ndani ya Jua, mtazamo wetu umezuiwa. Photosphere ni safu ambapo Jua inakuwa opaque na alama ya mipaka iliyopita ambayo hatuwezi kuona (Kielelezo\(\PageIndex{4}\)).

Kielelezo\(\PageIndex{4}\) Solar Photosphere pamoja na Sunspots. Picha hii inaonyesha picha-uso unaoonekana wa Jua. Pia imeonyeshwa ni picha iliyopanuliwa ya kundi la madoa ya jua; ukubwa wa Dunia unaonyeshwa kwa kulinganisha. Sunspots kuonekana nyeusi kwa sababu ni baridi kuliko mazingira yao. Joto la kawaida katikati ya jua kubwa ni karibu 3800 K, wakati photosphere ina joto la karibu 5800 K. (mikopo: mabadiliko ya kazi na NASA/SDO)

Kama tulivyoona, nishati inayojitokeza kutoka kwenye photosphere ilizalishwa awali ndani ya Jua (zaidi juu ya hili katika The Sun: Nuclear Powerhouse). Nishati hii iko katika fomu ya photons, ambayo hufanya njia yao polepole kuelekea uso wa jua. Nje ya Jua, tunaweza kuchunguza tu fotoni hizo zinazotolewa kwenye photosphere ya jua, ambapo wiani wa atomi ni wa kutosha chini na fotoni zinaweza hatimaye kutoroka kutoka Jua bila kugongana na atomu nyingine au ioni.

Kama mfano, fikiria kwamba unahudhuria mkutano mkubwa wa kampasi na umepata doa kuu karibu na katikati ya hatua. Rafiki yako fika marehemu na wito wewe juu ya simu yako ya mkononi kuuliza kujiunga naye katika makali ya umati wa watu. Unaamua kuwa urafiki ni wa thamani zaidi kuliko doa kuu, na hivyo unafanya kazi kwa njia ya umati mkubwa ili kukutana naye. Unaweza kusonga umbali mfupi tu kabla ya kuingia ndani ya mtu, kubadilisha mwelekeo, na kujaribu tena, kufanya njia yako polepole kwa makali ya nje ya umati. Wakati huu wote, jitihada zako hazionekani kwa rafiki yako ya kusubiri kwa makali. Rafiki yako hawezi kukuona mpaka kupata karibu sana na makali kwa sababu ya miili yote katika njia. Hivyo pia fotoni zinazofanya njia yao kupitia Jua zinaendelea kubomoka ndani ya atomi, kubadilisha mwelekeo, kufanya kazi kwa njia yao polepole nje, na kuwa inayoonekana tu wakati zinafikia angahewa ya Jua ambako wiani wa atomi ni mdogo mno ili kuzuia maendeleo yao ya nje.

Wanaastronomia wamegundua kwamba anga ya jua inabadilika kutoka karibu kabisa uwazi hadi karibu kabisa opaque katika umbali wa kilomita zaidi ya 400; ni kanda hii nyembamba tunayoita photosphere, neno linalotokana na Kigiriki kwa “nyanja nyepesi.” Wanaastronomia wanapozungumzia “kipenyo” cha Jua, wanamaanisha ukubwa wa eneo lililozungukwa na photosphere.

Photosphere inaonekana mkali tu kutoka mbali. Kama ungekuwa kuanguka katika jua, bila kujisikia uso wowote lakini ingekuwa tu hisia ongezeko taratibu katika wiani wa gesi jirani wewe. Ni sawa na kuanguka kwa njia ya wingu wakati skydiving. Kutoka mbali, wingu linaonekana kama lina uso mkali, lakini hujisikia uso unapoanguka ndani yake. (Tofauti moja kubwa kati ya matukio haya mawili, hata hivyo, ni joto. Jua ni moto sana kwamba ungekuwa vaporized muda mrefu kabla ya kufikia photosphere. Skydiving katika anga ya dunia ni salama sana.)

Tunaweza kutambua kwamba anga ya Jua si safu mnene sana ikilinganishwa na hewa katika chumba ambapo unasoma maandishi haya. Kwa kiwango cha kawaida katika photosphere, shinikizo ni chini ya 10% ya shinikizo la dunia kwenye usawa wa bahari, na wiani ni karibu moja ya elfu kumi ya wiani wa anga duniani kwenye usawa wa bahari.

Uchunguzi na darubini zinaonyesha kwamba photosphere ina muonekano wa motto, unaofanana na nafaka za mchele zilizomwagika kwenye kitambaa cha giza au sufuria ya oatmeal ya kuchemsha. Mfumo huu wa photosphere huitwa granulation (angalia Mchoro\(\PageIndex{5}\)). Granules, ambayo ni kawaida 700 kwa 1000 kilomita mduara (kuhusu upana wa Texas), kuonekana kama maeneo mkali kuzungukwa na nyembamba, nyeusi (baridi) mikoa. Maisha ya granule ya mtu binafsi ni dakika 5 hadi 10 tu. Hata kubwa ni supergranules, ambayo ni karibu kilomita 35,000 kote (kuhusu ukubwa wa Dunia mbili) na mwisho wa masaa 24.

Kielelezo\(\PageIndex{5}\) Granulation Pattern. Alama za uso za seli za convection huunda muundo wa granulation kwenye picha hii ya ajabu (kushoto) iliyochukuliwa kutoka kwa spacecraft ya Kijapani ya Hinode. Unaweza kuona mfano huo wakati joto juu ya supu ya miso. Picha iliyo sahihi inaonyesha sehemu ya jua isiyo ya kawaida na chembe kwenye uso wa Jua, inayoonekana kwa darubini ya jua ya Kiswidi mnamo Agosti 22, 2003.

Mwendo wa granules unaweza kujifunza kwa kuchunguza mabadiliko ya Doppler katika spectra ya gesi tu juu yao (angalia Athari ya Doppler). Granules mkali ni nguzo za gesi za moto zinazoongezeka kwa kasi ya kilomita 2 hadi 3 kwa pili kutoka chini ya photosphere. Kama gesi hii inayoongezeka ikifikia photosphere, inaenea nje, hupasuka, na kuzama tena kwenye mikoa nyeusi kati ya chembe. Vipimo vinaonyesha kwamba vituo vya granules ni moto zaidi kuliko mikoa ya intergranular kwa 50 hadi 100 K.

Angalia hatua ya “kuchemsha” ya granulation katika video hii ya muda wa pili ya 30 kutoka Taasisi ya Kiswidi ya Fizikia ya jua.

Chromosphere

Gesi za nje za jua hupanua mbali zaidi ya photosphere (Kielelezo\(\PageIndex{6}\)). Kwa sababu wao ni wazi kwa mionzi inayoonekana zaidi na hutoa kiasi kidogo cha mwanga, tabaka hizi za nje ni vigumu kuchunguza. Eneo la angahewa la Jua ambalo liko mara moja juu ya photosphere linaitwa kromosphere. Mpaka karne hii, chromosphere ilionekana tu wakati photosphere ilifichwa na Mwezi wakati wa kupatwa kwa jua kwa jumla (tazama sura ya Dunia, Mwezi, na Sky). Katika karne ya kumi na saba, waangalizi kadhaa walielezea kile kilichoonekana kwao kama “streak” nyembamba nyekundu au “pindo” karibu na makali ya Mwezi wakati wa muda mfupi baada ya photosphere ya Jua kufunikwa. Jina la chromosphere, kutoka kwa Kigiriki kwa “nyanja ya rangi,” ilitolewa kwa streak hii nyekundu.

Kielelezo\(\PageIndex{6}\) Anga ya Jua. Picha ya Composite inayoonyesha vipengele vitatu vya anga ya jua: photosphere au uso wa Jua kuchukuliwa kwa nuru ya kawaida; chromosphere, iliyoonyeshwa kwa nuru ya mstari mkali wa spectral nyekundu wa hidrojeni (H-alpha); na corona kama inavyoonekana na X-rays.

Uchunguzi uliofanywa wakati wa kupatwa unaonyesha kuwa chromosphere ni karibu kilomita 2000 hadi 3000, na wigo wake una mistari mkali wa chafu, kuonyesha kwamba safu hii inajumuisha gesi za moto zinazozalisha mwanga kwenye wavelengths za kipekee. Rangi nyekundu ya kromosphere inatokana na mojawapo ya mistari yenye nguvu zaidi ya chafu katika sehemu inayoonekana ya wigo wake—mstari mwekundu-mkali unaosababishwa na hidrojeni, elementi ambayo, kama tulivyoona tayari, inatawala muundo wa Jua.

Mnamo mwaka wa 1868, uchunguzi wa wigo wa chromospheric ulifunua mstari wa chafu wa njano ambao haukuendana na kipengele chochote kilichojulikana hapo awali duniani. Wanasayansi waligundua haraka walikuwa wamepata elementi mpya na kuiita jina heliamu (baada ya helios, neno la Kigiriki kwa “Jua”). Ilichukua hadi mwaka 1895 kwa heliamu kugunduliwa katika dunia yetu. Leo, wanafunzi pengine wanafahamu zaidi kama gesi ya mwanga inayotumiwa kuingiza balloons, ingawa inageuka kuwa kipengele cha pili zaidi katika ulimwengu.

Joto la chromosphere ni kuhusu 10,000 K. hii ina maana kwamba chromosphere ni moto zaidi kuliko photosphere, ambayo inapaswa kuonekana ya kushangaza. Katika hali zote tunazozifahamu, joto huanguka kama mtu anavyoondoka kwenye chanzo cha joto, na chromosphere iko mbali na katikati ya Jua kuliko photosphere ilivyo.

Mkoa wa Mpito

Ongezeko la joto haliacha na chromosphere. Juu yake ni kanda katika angahewa ya jua ambako halijoto hubadilika kutoka 10,000 K (kawaida ya kromosphere) hadi takriban digrii milioni. Sehemu ya moto zaidi ya anga ya jua, ambayo ina joto la digrii milioni au zaidi, inaitwa corona. Ipasavyo, sehemu ya Jua ambako kupanda kwa kasi kwa joto hutokea inaitwa eneo la mpito. Pengine ni makumi tu ya kilomita nene. \(\PageIndex{7}\)Kielelezo kinafupisha jinsi joto la anga la jua linabadilika kutoka kwenye photosphere nje.

Kielelezo\(\PageIndex{7}\) Joto katika anga ya jua. Katika grafu hii, joto linaonyeshwa kuongezeka kwa juu, na urefu juu ya photosphere huonyeshwa kuongezeka kwa haki. Kumbuka ongezeko la haraka sana la joto juu ya umbali mfupi sana katika eneo la mpito kati ya chromosphere na corona.

Mwaka 2013, NASA ilizindua Spectrograph ya Interface Region Imaging (IRIS) ili kujifunza eneo la mpito ili kuelewa vizuri jinsi na kwa nini ongezeko hili la joto kali linatokea. IRIS ni nafasi ya kwanza ujumbe kwamba ni uwezo wa kupata high anga azimio picha ya makala mbalimbali zinazozalishwa juu ya hii mbalimbali joto mbalimbali na kuona jinsi mabadiliko na muda na mahali (Kielelezo\(\PageIndex{8}\)).

Kielelezo\(\PageIndex{8}\) Sehemu ya Mkoa wa Mpito. Picha hii inaonyesha Ribbon kubwa ya gesi kiasi baridi threading kupitia sehemu ya chini ya corona moto. Ribbon hii (neno la kiufundi ni filament) linajumuisha nyuzi nyingi za mtu binafsi. Sinema za muda mfupi za filament hii zilionyesha kuwa hatua kwa hatua huwaka kama ilivyohamia kupitia corona. Wanasayansi hujifunza matukio kama haya ili kujaribu kuelewa kile kinachochochea chromosphere na corona kwa joto la juu. “Whiskers” katika makali ya Jua ni spicules, jets ya gesi ambayo risasi nyenzo juu kutoka uso wa jua na kutoweka baada ya dakika chache tu. Picha hii moja inatoa ladha ya jinsi ilivyo ngumu kujenga mfano wa miundo tofauti na mifumo ya joto katika anga ya jua.

Kielelezo\(\PageIndex{3}\) na grafu nyekundu katika Kielelezo\(\PageIndex{7}\) hufanya Jua lionekane kama vitunguu, na shells laini za spherical, kila mmoja na joto tofauti. Kwa muda mrefu, wanaastronomia walifikiria jua kwa njia hii. Hata hivyo, sasa tunajua kwamba wakati wazo hili la tabaka-photosphere, chromosphere, eneo la mpito, koroni-linaelezea picha kubwa vizuri, anga ya Jua ni ngumu zaidi, huku mikoa ya moto na ya baridi imechanganywa. Kwa mfano, mawingu ya gesi ya monoksidi kaboni yenye joto kali kuliko 4000 K sasa yamepatikana kwa kimo sawa juu ya photosphere kama gesi ya moto sana ya kromosphere.

Corona

Sehemu ya nje ya angahewa ya Jua inaitwa corona. Kama chromosphere, corona ilionekana kwanza wakati wa kupungua kwa jumla (Kielelezo\(\PageIndex{9}\)). Tofauti na kromosphere, corona imejulikana kwa karne nyingi: ilitajwa na mwanahistoria wa Kirumi Plutarch na ilijadiliwa kwa undani na Kepler.

Corona inaenea mamilioni ya kilomita juu ya photosphere na hutoa takriban nusu mwanga mwingi kama mwezi kamili. Sababu hatuoni nuru hii mpaka kupatwa kutokea ni uzuri mkubwa wa photosphere. Kama vile taa za mji mkali zinafanya iwe vigumu kuona mwanga wa nyota mkali, hivyo pia mwanga mkali kutoka kwenye photosphere huficha mwanga mkali kutoka kwenye corona. Wakati wakati mzuri wa kuona corona kutoka duniani ni wakati wa kupatwa kwa jua kwa jumla, inaweza kuzingatiwa kwa urahisi kutoka kwa spacecraft inayozunguka. Sehemu zake nyepesi sasa zinaweza kupigwa picha na chombo maalum-koronagraph—kinachoondoa glare ya Jua kutoka kwenye picha na diski ya occulting (kipande cha mviringo cha nyenzo kilichofanyika hivyo ni mbele ya Jua).

Kielelezo\(\PageIndex{9}\) Coronagaph. Picha hii ya Jua ilichukuliwa Machi 2, 2016. Mzunguko mkubwa wa giza katikati ni disk huzuia glare ya Sun, kuruhusu sisi kuona corona. Mduara mdogo wa ndani ni pale ambapo Jua lingekuwa kama lingeonekana katika picha hii.

Uchunguzi wa wigo wake unaonyesha corona kuwa chini sana katika wiani. Chini ya corona, kuna atomi 10 ⁹ tu kwa kila sentimita za ujazo, ikilinganishwa na atomi 10 ¹⁶ kwa sentimita ya ujazo kwenye photosphere ya juu na molekuli 10 ¹⁹ kwa sentimita ya ujazo kwenye usawa wa bahari katika anga ya dunia. Corona hutoka haraka sana kwa urefu mkubwa, ambapo inalingana na utupu wa juu na viwango vya maabara ya Dunia. Corona inaenea hadi sasa katika angahani-mbali sana dunia—kwamba hapa duniani yetu, tunaishi kitaalam katika anga ya Jua.

Upepo wa jua

Mojawapo ya uvumbuzi wa ajabu zaidi kuhusu angahewa ya Jua ni kwamba inazalisha mkondo wa chembe za kushtakiwa (hasa protoni na elektroni) ambazo tunaziita upepo wa jua. Chembe hizi hutiririka nje kutoka Jua ndani ya mfumo wa jua kwa kasi ya kilomita 400 kwa sekunde (karibu maili milioni 1 kwa saa)! Upepo wa jua upo kwa sababu gesi katika corona ni moto sana na huhamia kwa kasi kiasi kwamba haziwezi kushikwa nyuma na mvuto wa jua. (Upepo huu uligunduliwa kwa athari zake kwenye mikia ya kushtakiwa ya comets; kwa maana, tunaweza kuona mikia ya kimondo inapiga katika upepo wa jua njia ya soksi za upepo kwenye uwanja wa ndege au mapazia katika flutter ya wazi ya dirisha duniani.)

Ingawa vifaa vya upepo wa jua ni rarified sana (yaani, wiani mdogo sana), Jua lina eneo kubwa la uso. Wanaastronomia wanakadiria kwamba Jua linapoteza takriban tani milioni 1—2 za nyenzo kila sekunde kupitia upepo huu. Ingawa hii inaonekana kama mengi, ni ndogo sana ikilinganishwa na wingi mkubwa wa Jua kwamba inaweza kupuuzwa tunapojifunza Jua.

Kutoka wapi jua upepo wa jua unatoka wapi? Katika picha zinazoonekana, corona ya jua inaonekana sare na laini. Picha za X-ray na ultraviolet kali, hata hivyo, zinaonyesha kwamba corona ina loops, plumes, na mikoa yote mkali na giza. Mikoa mikubwa ya giza ya corona ambayo ni ya baridi na ya utulivu inaitwa mashimo ya kamba (Kielelezo\(\PageIndex{10}\)). Katika mikoa hii, mistari ya magnetic shamba kunyoosha mbali katika nafasi mbali na Jua, badala ya kurudi nyuma ya uso. Upepo wa jua unatoka sana kutokana na mashimo ya kamba, ambapo gesi inaweza kusonga mbali na Jua hadi kwenye nafasi isiyozuiliwa na mashamba ya magnetic. Moto gesi coronal, kwa upande mwingine, ni sasa hasa ambapo mashamba magnetic trapped na kujilimbikizia yake.

Kielelezo\(\PageIndex{10}\) Coronal Hole. Eneo la giza linaloonekana karibu na pigo la kusini la Jua kwenye picha hii ya ndege ya Solar Dynamics Observer ni shimo la koroni.

Katika uso wa Dunia, tunalindwa kwa kiwango fulani kutoka upepo wa jua na anga yetu na uwanja wa magnetic wa Dunia (tazama Dunia kama Sayari). Hata hivyo, mistari ya magnetic shamba huja duniani kwenye miti ya kaskazini na kusini magnetic. Hapa, chembe za kushtakiwa zinazoharakishwa na upepo wa jua zinaweza kufuata shamba chini katika angahewa yetu. Kama chembe zinavyopiga molekuli za hewa, zinawafanya kuangaza, huzalisha mapazia mazuri ya mwanga inayoitwa auroras, au taa za kaskazini na kusini (Kielelezo\(\PageIndex{11}\)).

Kielelezo\(\PageIndex{11}\) Aurora. Mwangaza wa rangi angani unatokana na chembe za kushtakiwa katika upepo wa jua unaoingiliana na mashamba ya magnetic ya Dunia. Maonyesho ya kushangaza yalitekwa hapa yalitokea juu ya Ziwa la Jokulsarlon huko Iceland mwaka 2013.

Video hii ya NASA inaeleza na kuonyesha asili ya auroras na uhusiano wao na uwanja wa magnetic duniani.

Dhana muhimu na Muhtasari

Jua, nyota yetu, ina tabaka kadhaa chini ya uso unaoonekana: msingi, eneo la radiative, na eneo la convective. Hizi, kwa upande wake, zimezungukwa na tabaka kadhaa zinazounda anga ya jua. Ili kuongeza umbali kutoka katikati ya Jua, ni photosphere, na joto linaloanzia 4500 K hadi karibu 6800 K; chromosphere, na joto la kawaida la 104 K; eneo la mpito, eneo ambalo linaweza kuwa kilomita chache tu nene, ambapo joto huongezeka kwa kasi kutoka 104 K hadi 106 K; na corona, na joto la milioni chache K. uso wa jua hupigwa na mikondo ya convection inayoonekana kama moto, mkali CHEMBE. Chembe za upepo wa jua hutoka ndani ya mfumo wa jua kupitia mashimo ya kamba. Wakati chembe hizo zinafikia karibu na Dunia, huzalisha auroras, ambazo zina nguvu zaidi karibu na miti ya magnetic ya Dunia. Hidrojeni na heliamu pamoja hufanya 98% ya wingi wa Jua, ambao muundo wake ni tabia zaidi ya ulimwengu kwa ujumla kuliko muundo wa Dunia.

faharasa

aurora

mwanga radiated na atomi na ions katika ionosphere msisimko na chembe kushtakiwa kutoka Sun, hasa kuonekana katika mikoa magnetic Polar

kromosphere

sehemu ya anga ya jua ambayo ipo mara moja juu ya tabaka photospheric

corona

(ya Jua) anga ya nje (moto) ya Jua

shimo la kamba

kanda katika anga ya nje ya Jua inayoonekana kuwa nyeusi kwa sababu kuna gesi kidogo ya moto huko

ya chembechembe

muundo wa nafaka ya mchele wa photosphere ya jua; granulation huzalishwa na mikondo ya gesi inayoongezeka ambayo ni ya moto zaidi, na kwa hiyo ni nyepesi, kuliko mikoa inayozunguka, ambayo inapita chini hadi jua

photosphere

eneo la anga la jua (au stellar) ambalo mionzi inayoendelea inakimbia kwenye nafasi

utegili

gesi ya moto ionized

upepo wa jua

mtiririko wa chembe moto, kushtakiwa kuondoka Sun

mkoa wa mpito

kanda katika angahewa ya Jua ambako halijoto linaongezeka haraka sana kutoka joto la chini kiasi linalohusika na chromosphere hadi joto la juu la corona