Vznik Slunce
Z Wikina
Obsah |
Zrod
Slunce se zrodilo z obřího molekulového oblaku v Orionově ramenu, který se zhruba před 5 mld. let rozpadl na stovky globulí, z nichž jedna byla zárodkem Slunce. To byl přirozený důsledek Jeansova kritéria. Hmotnost globulí byla převážně v rozmezí 1056–1058 nukleonů (0,1–10 Mo). Vlastní gravitace stlačovala každou globuli a vytvořila z ní hvězdu. Z obřího molekulového oblaku se tak vyvinula otevřená hvězdokupa s několika stovkami hvězd, z nichž jednou je Slunce. Nevíme, kde jsou dnes jeho sesterské hvězdy, tj. hvězdy zrozené z ostatních globulí v oblaku. Za dlouhou dobu 5 mld. let, která uplynula od jejich zrodu, se rozptýlily po Galaxii natolik, ze je nedovedeme identifikovat. Víme však, ze všechny vznikaly gravitačním smrštěním. Rychlost zrodu a vlastnosti zrozené hvězdy závisely na hmotnosti globule. Čím hmotnější byla globule, tím rychleji se z ní hvězda zrodila, tím větší byla zrozená hvězda, tím více zářila, tím teplejší byla na povrchu i v nitru a tím rychleji prožila svůj život. Z teorie vyplývá, ze malé globuli (0,1 Mo) trvá přes 100 mil. let, než dospěje v hvězdu na hlavní posloupnosti. Naopak, zrod hmotné hvězdy (10 Mo) je 1000´ rychlejší, neboť proběhne za několik set tisíc let. Zrod hvězd slunečního typu trvá asi 10 mil. let. Podle Salpeterovy funkce byl počet hvězd vzniklých z obřího molekulového oblaku tím větší, čím menší byla jejich hmotnost. [Masivní hvězdy]] jsou proto velmi vzácné, kdežto červených a hnědých trpaslíků je velmi mnoho.
Energie
Zásoby energie ve sluneční globuli: Všechna energie, kterou Slunce po celou svou existenci vyzařuje, už byla obsažena ve sluneční globuli. Její poloměr byl asi 2 ly. V důsledku velkého objemu a velkého množství vodíku byla obrovskou zásobárnou energie, přesně řečeno zásobárnou potenciální energie gravitační a jaderné. „Potenciální“ znamená, že je k dispozici a může být uvolněna, realizována. Energii z globule uvolňují především gravitace a jaderná síla. Obě síly se od sebe podstatně liší, jsou jakýmisi protipóly sil ve vesmíru. Gravitační síla mezi dvěma částicemi je ze všech nejslabší, ale působí na obrovskou vzdálenost; přitahuje každou částici globule se všemi ostatními, i těmi nejvzdálenějšími. síla jaderná je obrovská, ale působí jen mezi dvěma atomovými jádry, která se k sobě přiblíží na vzdálenost jednoho fermi.
Gravitační energie globule o hmotnosti M a rozměru R je řádově –G M2/R , kde G je gravitační konstanta.
Celkové zásoby jaderné energie globule byly asi 0,008 Mc2, což je klidová energie globule. Faktor 0,008 vystihuje účinnost uvolňování klidové energie hvězdy termonukleárními reakcemi.
Gravitační smršťování
Gravitační smršťování. Sluneční globule byla držena pohromadě vlastní gravitací. Její atomy, molekuly a prachová zrnka se navzájem přitahovaly podle gravitačního zákona. Byla to velmi slabá přitažlivá síla, neboť globule byla velmi řídká a vzdálenosti částic veliké. Bylo třeba vnějšího zásahu k posílení vlastní gravitace. Spouštěcím mechanismem kontrakce byl výbuch nedaleké supernovy (o čemž svědčí tzv. „vymřelé izotopy“ v meteoritech). Tlak záření a rozpínajících se zbytků supernovy globuli zhustil, a tím posílil její vlastní gravitaci. Smršťováním vlastní tíhou se uvolňovala zásoba gravitační energie. Uvolněná energie U se zčásti měnila v teplo globule, zčásti v záření. Podle věty o viriálu systému (2T + U = 0) se z poloviny potenciální gravitační energie U měnila v kinetickou energii částic T, tj. (především) v teplo; druhá polovina opouštěla Praslunce jako záření (mikrovlnné, infračervené a nakonec světelné v závislosti na rostoucí povrchové teplotě – podle Wienova posunovacího zákona).
Vznik a vývoj
Vznik a vývoj hvězd (tedy i Slunce) se znázorňuje vývojovou dráhou. Na jejím začátku je sluneční globule (vpravo dole – nízké teploty a nepatrná zářivost). Konečným bodem je dospělé Slunce, tedy hvězda na hlavní posloupnosti, která čerpá vyzařovanou energii pouze z termojaderných reakcí. Všechny přechodné stavy mezi globulí a dospělým Sluncem (tzn. body na vývojové dráze) nazýváme kontrakčním obdobím (nebo Helmholtzovým–Kelvinovým obdobím nebo téz obdobím Praslunce). Praslunce uvolňovalo energii gravitačním smršťováním. Na počátku výhradně gravitací, ke konci přispívaly rostoucí měrou termojaderné reakce.
Za celé kontrakční období Praslunce odčerpalo ze zásob gravitační energie přibližně GMo2/Ro. Můžeme předpokládat, že průměrná zářivost Praslunce byla přibližně stejná, jako je dnešní zářivost Slunce (Lo = 1026 W). Vypočteme-li podíl odčerpané gravitační energie a zářivosti Lo, dostaneme, že kontrakční období trvalo přibližně 10 mil. let.
Kontrakcí (stlačováním) se Praslunce zahřívalo, což odpovídá posuvu po vývojové křivce zprava (od nízkých teplot) doleva (tj. k vyšším teplotám). Čím více se Praslunce zahřívalo, tím více zářilo (tj. tím větší byla jeho zářivost – posuv bodu nahoru). Na vrcholu vývojové křivky vyzařovalo téměř 1000´ více nez dnešní Slunce a jeho povrch měl poloviční teplotu (kolem 4000 K). Podle Stefanova zákona vyzařoval 1 m2 povrchu Praslunce jen pětinu záření dnešního Slunce. Praslunce tehdy muselo mít poloměr 70´ větší než dnešní Slunce. Bylo tedy červeným obrem. Novým červeným obrem, bez jaderných reakcí, žijícím z gravitační energie. Nebylo ještě hvězdou, ale pouze zárodkem Slunce.
Teplo vzniklé v Praslunci gravitačním stlačováním se k povrchu dostávalo konvekcí horkých plynů z nitra k povrchu. Mohutná konvekce vytvořila rozsáhlou žhavou korónu kolem Praslunce. Nejen to: pohybová energie konvektivních proudů se přetvářela samobuzeným dynamem v silná magnetická pole uvnitř i na povrchu Slunce. (Obdobná přeměna probíhá ve vodních elektrárnách: kinetická energie proudící vody se dynamem mění v elektrický proud obklopený magnetickými siločarami.)
Z rozsáhlé husté žhavé koróny Praslunce unikaly mohutné proudy horkého plazmatu, prasluneční vítr. Ten podstatně ovlivnil vznik planet, neboť z protoplanetárního disku „vymetl“ od Praslunce všechny lehké plyny (především vodík a helium). Zbyly tam jen pevné částice, z nichž se později akrecí vytvořily terestrické planety (Merkur, Venuše, Země a Mars). Vzdálené části planetárního disku naopak byly obohaceny o lehké plyny vyváté z vnitřních oblastí. Tam vznikly obří planety (Jupiter, Saturn, Uran a Neptun).
