Yes the Sun has an atmosphere.
Disclaimer: Nie jestem pewien czy to miałeś na myśli, ale twoje pytanie sugeruje, że Słońce jest planetą. Ono, oczywiście, jest gwiazdą i nie jest planetą. Chciałem to wyjaśnić.
Co to jest atmosfera?
Kiedy pytasz czy Słońce ma atmosferę, zadajesz podchwytliwe pytanie. Co masz na myśli mówiąc o atmosferze? Jak zdefiniować granicę Słońca, powyżej której wszystko jest uważane za atmosferę? Jest to dość łatwe w przypadku planet takich jak Ziemia, ponieważ mają one ładną stałą powierzchnię. Ale Słońce jest gigantyczną kulą plazmy rozgrzaną do tysięcy stopni. Nie ma łatwego i jasnego podziału między „powierzchnią” a „atmosferą”. Każda dyskusja na temat atmosfery Słońca wymaga zdefiniowania, co rozumiemy przez powierzchnię Słońca.
Głębokość optyczna
To powiedziawszy, astronomowie wymyślili (arbitralne) sposoby definiowania powierzchni Słońca. Jedną z powszechnych metryk jest użycie głębokości optycznej. Głębokość optyczna to liczba bez jednostki, która określa zdolność do „widzenia” przez gaz (lub plazmę). Głębokość optyczna równa 1 lub większa oznacza, że gaz jest nieprzezroczysty i nie można go zobaczyć. Głębia optyczna mniejsza niż jeden oznacza, że gaz jest przezroczysty i może być widziany przez niego.
Jednakże, gdy masz coś, co jest Słońcem lub nawet mgłą, głębia optyczna zmienia się w zależności od odległości, z jakiej patrzysz w ten obiekt. Będę mówił o mgle, ponieważ jest znana, ale ta sama idea odnosi się do atmosfery Słońca. Powiedzmy, że stoisz w lesie, a na dworze jest bardzo mglisto. W odległości 1 metra od ciebie znajduje się drzewo, które możesz zobaczyć. Możesz zmierzyć głębokość optyczną, $tau$, mgły między tobą a drzewem i może się okazać, że $tau = 0,15$. Ponieważ $tau$ jest mniejsze niż jeden, oznacza to, że możesz zobaczyć drzewo, ale wartość $tau$ określa również, jak dobrze możesz je zobaczyć. Jeśli $tau = 0$, między Tobą a drzewem nie ma nic, co mogłoby utrudnić Ci zobaczenie go. Powiedzmy, że jest inne drzewo, które jest 5 metrów dalej. Teraz między Tobą a drzewem jest więcej mgły i chociaż nadal możesz je zobaczyć, jest ono trudniejsze do zobaczenia. Głębokość optyczna mgły pomiędzy tobą a drzewem oddalonym o 5 metrów może wynosić $0,75$. To nadal jest mniejsza niż jeden, co oznacza, że drzewo jest widoczne, ale ponieważ jest więcej mgły między tobą a drzewem, głębokość optyczna jest wyższa. Wreszcie, może być drzewo 10 metrów dalej z tak dużo mgły między tobą a drzewem, że głębokość optyczna jest $tau = 1,5 $. Nie możesz zobaczyć tego drzewa, ponieważ na drodze jest zbyt dużo mgły. Mam nadzieję, że teraz zdajesz sobie sprawę, że wszystko, co znajduje się w odległości, w której $tau > 1$ nie jest dla ciebie widoczne. To skutecznie definiuje „powierzchnię” wokół ciebie dokładnie wtedy, gdy $tau = 1$. Wszystko poza tym punktem nie jest widoczne, a wszystko bliżej jest widoczne.
Jeśli mówisz o Słońcu, możesz patrzeć na Słońce, ale zobaczysz tylko światło, które pochodzi z punktu, w którym $tau < 1$. Wewnątrz Słońca odbijają się niezliczone fotony, ale nie można ich zobaczyć, ponieważ znajdują się w nieprzezroczystej części Słońca. Astronomowie używają głębokości optycznej jako metryki do określenia „powierzchni” Słońca.
Pamiętaj, że powyższy opis jest bardzo uproszczony, prawie do tego stopnia, że jest błędny. Głębokość optyczna jest użyteczną metryką dla zdefiniowania powierzchni, ale nie implikuje, że istnieje dokładny promień dla powierzchni lub nawet, że powierzchnia jest stała dla każdej długości fali. Istnieje wiele innych czynników, które sprawiają, że jest to o wiele bardziej skomplikowane niż opisuję tutaj. Mam nadzieję, że jednak rozumiesz ogólny pomysł.
Atmosfera Słońca
Dla Słońca, atmosfera to wszystko co znajduje się ponad powierzchnią. Nominalnie powierzchnia jest zdefiniowana jako punkt, w którym $tau = 2/3$ (pomimo tego, co powiedziałem powyżej, i z powodów, których nie będę tutaj omawiał). Atmosfera nad tą powierzchnią jest skomplikowana i trudna do zbadania. Atmosfera, tuż nad powierzchnią, jest gwałtowna, turbulentna, wypełniona wybuchami i polami magnetycznymi, oraz niezwykle gorąca. Poniżej znajduje się kilka zdjęć tego regionu atmosfery.
Po lewej: Obraz korony podczas zaćmienia Słońca. Po prawej: Obraz korony z SOHO. Maska okultystyczna została umieszczona nad Słońcem.
Atmosfera Słońca rozciąga się jednak daleko poza nią. W rzeczywistości, Ziemia obecnie porusza się przez atmosferę Słońca. Jest ona bardzo słaba w pobliżu Ziemi, ale nadal istnieje. Atmosfera Słońca uderzająca w naszą planetę jest powodem powstawania zorzy. Poza niższymi partiami, atmosfera jest ogólnie określana jako wiatr słoneczny. Wiatr słoneczny rozciąga się daleko poza Ziemię, nawet poza Plutona. Dokładnie jak daleko jest to trudne do określenia, ale szacunki mówią, że atmosfera naszego Słońca rozciąga się do około $. W tym momencie następuje uderzenie łuku, gdzie atmosfera naszego Słońca zderza się z otaczającym nas ośrodkiem międzygwiazdowym.
Nasza własna atmosfera Słońca jest trudna do zbadania na dużą skalę, ponieważ znajdujemy się w jej wnętrzu, ale byliśmy w stanie zaobserwować takie uderzenie łuku wokół innych gwiazd, jak pokazano poniżej.
Wstrząs łuku w mgławicy Oriona. Atmosfera gwiazdy zderza się z przepływem mgławicowym. Hubble, 1995
.