II semestr Ma’ruza materiallari

Ma’ruza 17. Quyosh haqida umumiy tushuncha. Quyoshning spektri va kimyoviy tarkibi. Quyosh doimiysi va uni aniqlash. Quyosh tashqi qatlamlari. Quyoshning ichki tuzilishi.

§ 5.1. Quyoshning umumiy xarakteristikalari va ichki tuzilishi

Quyosh sistemasi Quyosh deb nomlanuvchi markaziy yulduz, sakkizta sayyora, bir necha karlik sayyoralar, o‘nlab yo‘ldoshlar yoki yo‘ldoshlar, millionlab asteroidlar va transneptun obyektlari (TNO), kometalar va meteorlardan iborat. Ular orasidagi chegara aniq emas. 2006 yili Xalqaro Astronomik uyushmaning Assambleyasida Quyosh sistemasida topilgan jismlarni uchta turli kategoriyalarga ajratishga kelishilgan:

(1) Sayyora osmon jismi bo‘lib, u:

(a) Quyosh atrofidagi orbitada joylashgan; (b) o‘z xususiy gravitatsiyasi uchun etarlicha massaga ega bo‘lishi, buning natijasida jism kuch ta’sisrida gidrostatistik barqarorlik shakliga ega bo‘lishi va (v) o‘z orbitasi tevarak-atrofida hech narsa bo‘lmasligi kerak.

(2) karlik sayyora yoki asteroid osmon jismi hisoblanib, u:

(a) Quyosh atrofidagi orbitada joylashgan; (b) o‘z xususiy gravitatsiyasi uchun etarlicha massaga ega bo‘lishi, buning natijasida jism kuch ta’sisrida gidrostatistik barqarorlik shakliga ega bo‘lishi va (v) o‘z orbitasi tevarak-atrofi tozalanmagan bo‘lishi va (d) yo‘ldosh bo‘lmasligi kerak.

(3) Quyosh atrofida aylanayotgan qolgan barcha obyektlar umumiy nom bilan Quyosh tizimidagi mayda jismlar deyiladi. Ularga ko‘plab asteroidlar, transneptun obyektlari, kometalar va boshqa mayda jismlar kiradi.

Quyoshdan uzoqlashish bo‘yicha sayyoralarning joylashuvi: Merkuriy, Venera, Yer, Mars, Yupiter, Saturn, Uran va Neptun. 2006 yilda Xalqaro Astronomik uyushmaning qaroriga ko‘ra Pluton karlik sayyoralarga qo‘shildi va u transneptun obyektlari tipiga mansub deyildi.

Sayyoralar fizik nuqtai nazardan turli guruhlarga bo‘linishi mumkin. Merkuriy, Venera, Yer va Mars Yer tipidagi sayyoralar deyiladi. Ular qattiq sirtga, deyarli bir xil o‘lchamga (diametri 5000 dan 12000 km) va o‘ta yuqori zichlikka (4000-5000 kg/m3) ega. Yupiterdan Neptungacha bo‘lgan sayyoralar Yupiterga o‘xshash (Jovian, Jupiter-like) yoki gigant sayyoralar deyiladi. Gigant sayyoralar zichligi 1000-2000 kg/m3 va ular hajmining katta qismi suyuqlikdan iborat. Diametrlari Yer tipidagi sayyoralarnikiga qaraganda o‘n martalab katta.

Quyosh sistemasi haqidagi ko‘pchilik va aniq ma’lumotlar bugungi kunda kosmik apparatlar yordamida yig‘ilmoqda. Yer haqidagi ko‘plab usullar hozirda sayyoralar tadqiqotida qo‘llanilmoqda. Oy, Venera, Mars va Titan va boshqa katta sayyoralarni kuzatishga Landers jo‘natilgan, ular yo‘ldoshlari, ko‘plab asteroidlar va kometalar kosmik apparatlar yordamida o‘rganilmoqda.

Yuqorida ta’kidlaganimizdek, sayyoralar tizimining markaziy jismi bu Quyoshdir. Uning kattaligi (diametri) uning ko‘rinma diametri va ungacha bo‘lgan masofa orqali aniqlanadi. Osmon jismlarining ko‘rinma diametri esa, qaralayotgan osmon jismining (jumladan Quyoshning) Erdan uzoqligiga bog‘liq bo‘ladi. Quyosh atrofida aylanayotgan sayyoramiz ham undan turlicha masofada bo‘ladi. Yer Quyoshdan eng uzoq masofada (perigeliyda) bo‘lganida Quyoshning ko‘rinma diametri 3235, eng yaqin masofada (afeliyda) bo‘lganda esa, uning ko‘rinma diametri 3131 ga teng bo‘ladi. Yer Quyoshdan o‘rtacha uzoqlikda (149600000 km) bo‘lganda Quyoshning ko‘rinma radiusi 1602 ni, bu ma’lumotlar asosida aniqlangan uning chiziqli radiusi: R_o=696000 km ni, hajmi esa: V_o=1,4110²⁷ m³ ni tashkil qiladi. Bunday katta hajmdagi shar ichiga Yer kattaligidagi sharchalardan qariyb 1 million 304 mingtasi joylashib ketadi.

Quyoshning massasi: M=210³³ kg bu kattaliklar orqali aniqlangan o‘rtacha zichligi: =1,41 g/sm³; Quyosh sirtida erkin tushish tezlanishi: g=247 m/s² ni tashkil qiladi.

5.1-rasm. Merkuriydan Neptungacha bo‘lgan asosiy sayyoralar. To‘rtta ichki sayyoralar Yer tpidagi sayyoralar, tashqi to‘rtta sayyora gigant sayyoralar deyiladi. Undan tashqari uchta karlik sayyora ham ko‘rsatilgan. Chapda Quyoshning nisbiy o‘lchami keltirilgan. Sayyoralardan Quyoshgacha bo‘lgan masofa masshtab birligida berilmagan.

Barcha jismlar o‘z o‘qi atrofida aylangani kabi Quyosh ham o‘z o‘qi atrofida aylanadi. Uning aylanish o‘qi, ekliptika tekisligi bilan 7 li burchak hosil qiladi. Quyosh ham Yer aylangani kabi g‘arbdan sharqqa tomon, ya’ni uning shimoliy qutbidan qaraganda, soat strelkasi aylanishi yo‘nalishiga teskari yo‘nalishda aylanishini ko‘rsatadi. Quyoshning aylanish davri ham barcha osmon jismlarining aylanish davrlari kabi ikki xil bo‘ladi. Birinchisi, haqiqiy yoki yulduz davri deyilib, ma’lum bir yulduzga nisbatan aniqlanadi va u siderik davr ham deb ataladi. Ikkinchisi-sinodik davr deyilib, bunda Yerning Quyosh atrofidagi harakati ham hisobga olinadi. Yana shuni e’tiborga olish kerakki, Quyosh qattiq jism bo‘lmaganidan, uning hamma qismlari Yerdagi kabi bir xil burchak tezlik bilan aylanolmaydi. Quyoshning ekvator qismi 25 sutkalik siderik davr bilan, geliografik kengligi 90 ga yaqin qutbiy zonalari esa 27,2 sutkalik davr bilan aylanadi. Yerga nisbatan olingan Quyosh aylanishining sinodik davri esa, uning ekvatori zonasida siderik aylanish davridan ikki kunga ortiq ya’ni 27 sutkani tashkil qiladi.

Astrofizik hodisalarni xarakterlashda Quyoshdan kelayotgan nurlanish quvvati muhim rol o‘ynaydi. Xususan Quyosh sirtida va ichida kechadigan fizik jarayonlar haqidagi tasavvurlarning shakllanishida, Quyosh nurlanishi intensivligi eng muhim ma’lumotlardan hisoblanadi. Quyoshning nurlanish energiyasini aniq hisoblashlar yana shuning uchun ham zarurki, bu nurlanishning kattaligi, ko‘pgina boshqa osmon jismlarining nurlanishlarini hisoblashda birlik sifatida qabul qilinadi. Quyosh nurlanishi quvvatini, Quyosh doimiysi deb yuritish qabul qilingan. Quyosh doimiysi deb, bir minut davomida, Quyoshdan Yergacha bo‘lgan o‘rtacha masofada (Yer atmosferasidan tashqarida) Quyoshdan kelayotgan nurlanish yo‘nalishiga tik yotgan 1 sm² yuzasidan o‘tayotgan Quyosh energiyasining to‘la miqdoriga aytiladi.

Maxsus asboblar yordamida Quyosh doimiysini o‘lchanadi. Uni o‘lchash uchun ikki maxsus asbob yordamida yuzlab kuzatishlar va hisoblashlar qilishga to‘g‘ri keladi. Bu asboblardan biri pirgeliometr deyilib, uning yordamida ma’lum vaqtda (Quyoshning gorizontdagi ma’lum balandligida) aniq yuzaga tushayotgan to‘la energiyasi absolyut energetik birliklarda hisoblab chiqariladi. Biroq pirgeliometr yordamida olingan ma’lumotlar, Quyosh doimiysini hisoblash uchun etarli bo‘lmaydi, chunki Quyosh energiyasining ma’lum qismi Yer atmosferasida yutilib qoladi. Quyoshning yutilgan energiyasi boshqa maxsus asbob-spektrobolometr yordamida o‘lchanadi. Bu asbobning sezgirligi turli to‘lqin uzunliklardagi nurlanishlarga bir xil bo‘lib, bu asbob yordamida har bir to‘lqin uzunlikdagi nurlanish intensivligining havo massasiga bog‘lanishini xarakterlovchi grafik chiziladi. Havo massasi deb, ma’lum yo‘nalishdagi havo qatlami optik qalinligini uning zenit yo‘nalishdagi optik qalinligiga nisbati bilan o‘lchanadigan kattaligiga aytiladi. Ekstropolyasiyalash yordamida havo massasi nolga teng bo‘lgandagi nurlanish intensivligi aniqlanadi. Bu kattalik nurning Yer atmosferasida yutilmagandagi qiymatiga teng bo‘ladi. Bunday operatsiya spektrning barcha uchastkalari uchun bajarilib, Quyosh spektrida, spektrobolometr yordamida aniqlangan energiyaning taqsimlanishi, bu olingan ma’lumotlar yordamida tuzatiladi. Shuni aytish kerakki, spektrobolometrda intensivlikning miqdori, pirgeliometrdagidan farqli o‘laroq nisbiy birliklarda beriladi. Aniqlangan ma’lumotlarga, Quyoshning ultrabinafsha va infraqizil nurlarda chiqargan va Yer atmosferasida to‘la yutilib qolgan nurlanish energiyalarini ham hisoblab qo‘shilsa, u holda Quyoshning ma’lum yuzaga tushayotgan to‘la energiyasi topiladi. So‘ngra bu aniqlangan energiya miqdori asosida Quyosh doimiysi hisoblanadi.

Sun’iy yo‘ldoshlar va Yer atmosferasidan tashqariga chiqarilgan apparatlar yordamida Quyosh spektrining ultrabinafsha va infraqizil sohalaridagi nurlanish energiyasi aniqlanadi. Yuqorida eslatilgan metod yordamida aniqlangan Quyosh doimiysi:

Q=1.95 kal/sm² min=1.36 10⁶ erg/sm² s=0.136 vt/sm²

tashkil etadi. Bu kattalikning to‘g‘riligi keyingi yillarda, raketa va havo sharlariga o‘rnatilib, Yer atmosferasidan tashqariga chiqarilgan pirgeliometr yordamida aniqlangan Quyosh doimiysi qiymati bilan solishtirilib tasdiqlandi.

Radiusi 1 astronomik birlikka teng bo‘lgan shar sirtiga Quyosh doimiysi kattaligi ko‘paytirilsa Quyoshning to‘la energiyasi topiladi. Shu yo‘l bilan aniqlangan Quyoshning to‘la energiyasi

E=4R²Q=3,910³³ erg/s

ga teng chiqdi.

Yuqorida ko‘rganimizdek, Quyosh o‘zidan katta miqdorda energiya chiqaradi. Uning temperaturasi sirtida 6000S dan markazida 15000000S gacha boradi. Uning ichki va tashqi qismlari fizik tabiatiga ko‘ra bir-biridan farqlanuvchi turli qatlamlarga bo‘linadi.

5.2- rasm. Quyoshning ichki tuzilishi

Bu qatlamlarning nomlanishi quyidagilar:

1. Yadroviy reaksiyalar sohasi. Quyoshning yadro reaksiyalari ro‘y beradigan markaziy qismi va Quyosh markazidan 0,3 R gacha o‘z ichiga oladi.

2. Radioaktiv soha (yoki nur o‘tkazish sohasi). Bu sohada nurlanish muvozanati kuzatilib, energiyani tashish jarayoni nurlanishni yutish va qayta nurlanish bilan sodir bo‘ladi. Bu soha o‘rta hisobda 0,3 - 0,7 R oraligini o‘z ichiga oladi.

3. Konvektiv soha. Bu sohada energiya asosan konvektiv yo‘l bilan tashiladi. Bu soha 0,7-1,0 R qismini tashkil qiladi.

Quyoshning sirtidan boshlanuvchi soha uning tashqi qatlamlari deyilib, ular Quyosh atmosferasini tashkil etadi. Quyosh atmosferasi uch qatlamdan fotosfera, xromosfera va tojdan iborat. Oddiy ko‘z bilan yoki teleskop orqali kuzatilganda, Quyosh atmosferasining eng pastki qatlami fotosferanigina ko‘rish mumkin. Xromosfera va Quyosh toji maxsus teleskoplardagina kuzatiladi.