Päike

 
Päike on heledaim Maalt nähtav täht, Päikesesüsteemi keskne keha.
Iseloomustus.
Päikese näiv visuaalne tähesuurus on −26,74 ja absoluutne tähesuurus 4,85. Päikese aktiivsustsükkel kestab umbes 11 aastat. On leitud, et aktiivsustsükli jooksul, aktiivsuse maksimumist kuni miinimumini, varieerub Päikese kiirguse tugevus umbes 0,1%.
Päike on peajada täht spektriklassiga G2V. See tähendab, et ta on keskmisest tähest mõnevõrra massiivsem ja kuumem. Umbes 85% tähtedest on Päikesest väiksema massiga. Ka mõõtmetelt ületab Päike suurt osa peajadal asuvaid tähti. Ent kuumimaist peajadal asuvaist tähtedest on tema raadius umbes 10 korda ning (Päikesest väiksema massiga) punastest hiidtähtedest või massiivsetest ülihiidudest sadu kuni tuhandeid kordi väiksem. G2-spektriklassi tähtedel on peajadale omane eluiga umbes 10 miljardit aastat. Päikese vanus on 4,57 miljardit aastat. Päikest peetakse universumi ajaloos kolmanda põlvkonna täheks.
Päikese läbimõõt on 1,392 miljonit kilomeetrit (109 Maa läbimõõtu) ja mass 1,9891×1030 kg (332 950 Maa massi). Päikese raadius on 6,9599×108 m (109 Maa raadiust), pindala 6,087×1018 m², ruumala 1,4122×1027 m³ ja keskmine tihedus on 1409 kg/m³.
Raskuskiirendus Päikese pinnal on 273,98 m/s², mis on ligi 28 korda suurem kui Maal. Paokiirus Päikese pinnal on 617,7 km/s, mis on üle 55 korra suurem kui Maal. Päikese ekvaatoril on sünoodiline pöörlemisperiood 27,275 ööpäeva (13°12' päevas) ja sideeriline pöörlemisperiood 25,380 ööpäeva (14°12' päevas).
Asukoht.
Päikese keskmine kaugus Maast on 149,6 miljonit km. Seda kaugust nimetatakse astronoomiliseks ühikuks. Maa kaugus Päikesest ei muutu palju: periheelis ehk kõige lähemas punktis on see 147,1 miljonit km ja afeelis ehk kõige kaugemas punktis 152,1 miljonit km. Päikese näiv nurkläbimõõt on 32'58",78–31'31",34. Päikese ekvatoriaalne horisondiline parallaks on 8",94–8",65. Päikese solaarkonstant Maa atmosfääri piiril on 1,95 cal/cm²/min ehk 1,36 kW/m².
Päikese ümber tiirlevad Maa ja teised planeedid, nii Maa-sarnased planeedid, hiidplaneedid kui ka kääbusplaneedid. Lisaks tiirlevad Päikese ümber veel asteroidid, meteoroidid, komeedid, Neptuuni-tagused objektid ja tolm.
Päike liigub lähimate tähtede suhtes kiirusega 19,5 km/s. Päike liigub Herkulese tähtkuju suunas. Päikese kaugus Linnutee tasandist on 50 valgusaastat ja Linnutee keskmest 28 000 valgusaastat. Päike tiirleb ümber Linnutee keskme kiirusega 250 km/s ja tiirlemisperiood on 200 miljonit aastat.
Koostis ja ehitus.
Päike koosneb eelkõige vesinikust (73,46% massi järgi) ja heeliumist (24,85% massi järgi), kõiki ülejäänud elemente kokku on 1,67% massi järgi. Päikese keskmes, kus tihedus on 160 000 kg/m³ , rõhk 3,4×1016 Pa ja temperatuur umbes 15 700 000 K, muundub vesinik termotuumareaktsioonides heeliumiks. Igas sekundis ühineb 3,4×1038 prootonit (vesiniku aatomi tuuma) heeliumi tuumadeks. Selle käigus tekkivate gammakvantidena vabanev energia jõuab pärast kümneid kuni sadu tuhandeid aastaid ning miljoneid kordi toimuvaid neeldumis- ja kiirgumisprotsesse Päikese fotosfääri ja edasi kosmosesse. Päikese kogukiirgus on 3,825×1026 J/s. Päike kiirgab ka raadiokiirgust, aga Päikese raadiokiirgus on nõrk ja muutlik. Päikese koguenergia on 7×1041 J. Kiirguse tõttu väheneb Päikese mass igas sekundis 4,3 t. Fotosfääris kiirgub suurel hulgal nähtava valguse footoneid, mis jõuavad Maa pinnale. Füüsikud tekitavad Päikese tuumas toimuvatega sarnaseid protsesse vesinikupommis ja termotuumareaktorites. Vesinik saab Päikeses otsa umbes viie miljardi aasta pärast.
Päikese pinnaks loetakse ala, millest allapoole on Päike läbipaistmatu. See moodustab Päikese kromosfääri aluse ja sellest alates mõõdetakse kaugust Päikese pinnast. Päikese nähtav pind (kromosfäärist seespool) on Päikese fotosfäär. See valgust kiirgav kiht ulatub umbes 320 km kõrgusele Päikese konvektsioonitsooni ülemisest osast. Fotosfäärist kõrgemale jäävad Päikese atmosfääri hõredamad kihid – Päikese kromosfäär ja Päikese kroon. Kromosfääri paksus on umbes 2000 km ja temperatuur selles kasvab kauguse suurenedes kuni umbes 20 000 K. Sellest kõrgemale (umbes 200 km) jääb Päikese kroon, kus temperatuur kasvab järsult veelgi (kuni umbes 1 000 000 K).
Päikese krooni tihedus on 1011 ning fotosfääri 1023 aatomit kuupmeetri kohta. Tsentris on Päikese tihedus umbkaudu 150 grammi kuupsentimeetri kohta.
Spiikulite ja kromosfääriloidete keskmine kestus on 8 minutit, kõrgus 7000 km, gaasi kiirus neis 4 km/s. Protuberantside kestus seevastu on 1–2 kuud, kõrgus kuni 40 000 km ja pikkus kuni 200 000 km.
Päikese pinnatemperatuur fotosfääris on 5778 K, kuid märksa kuumemad on Päikese kroon (kuni 1,8 miljonit K) ja tuum (umbes 15,7 miljonit K). Spiikulite ja kromosfääriloidete temperatuur on 15 000 K, protuberantsidel 7000 K.
Mõnda aega arvati, et Päikeses toimuva termotuumareaktsiooni tekitatud neutriinode arv on ainult kolmandik teoreetiliselt ennustatust (Päikese neutriinode probleem). Ent hiljuti avastati, et neutriinodel on seisumass. Seetõttu saavad nad teel Päikeselt Maale muunduda raskemini avastatavat liiki neutriinodeks, nii et lahknevus mõõtmiste ja teooria vahel on kõrvaldatud.
Päike
Päikeseplekid.
Kogu Päikese aine on väga kõrge temperatuuri tõttu plasmaolekus (mis on aga erineva ionisatsiooniastmega, sõltudes sellest, mis Päikese ossa see plasmaolekus aine kuulub). Et Päike ei ole tahke keha, siis pöörleb ta diferentsiaalselt: ekvaatoril kiiremini kui kõrgematel laiuskraadidel. Et Päikese pöörlemine on eri laiuskraadidel erinev, siis tema magnetvälja jõujooned põimuvad nii, et magnetvälja silmused purskuvad Päikese pinnalt välja, tekitades päikeseplekke ja protuberantse.
Päikese aktiivsust iseloomustavad päikeseplekid. Päikese aktiivsus on tsükliline. Kui vaadata päikeseplekkide arvu, siis tsükli pikkus on 11,4 aastat, aga kui nende magnetvälja polaarsust, siis 22,08 aastat. Päikeseplekkide keskmine läbimõõt on 10 000 km, aga suurim seni nähtud päikeseplekk oli läbimõõduga 185 000 km. Päikesepleki keskmine sügavus on 500 km. Pleki tuuma ehk umbra keskmine temperatuur on 4240 K, selle halo ehk penumbra temperatuur 5680 K ja laigu kõrval oleva fotosfääri keskmine temperatuur 6050 K. Plekkide eluiga on 6 päeva kuni poolteist kuud.
Päikesevarjutus.
Päikesevarjutuse ajal varjab Kuu Maal asuva vaatleja jaoks Päikese osaliselt või täielikult. Täieliku päikesevarjutuse ajal on taeva heledus Päikese ümbruses 1,610−9 Päikese heledusest. Seevastu Kuu heledus on Maalt Kuule peegeldunud valguse tõttu 1,110−10 Päikese heledusest.
Päikese otsene vaatlemine võib kahjustada silmi ja põhjustada ka pimedaks jäämist (nii juhtus Joseph Plateauga). Päikesevarjutuse ajal on oht Päikesesse vaadates silmi kahjustada eriti suur, sest haruldane taevanähtus tekitab uudishimu ja sellepärast vaadatakse heledat Päikest kauem kui ohutuse piir lubaks. Silmade kaitsmiseks pikaajalise vaatlemise korral tuleb kasutada spetsiaalseid päikesefiltreid või tumedat keevitusklaasi. Tahmane klaas, diskett, valgustatud filmilint jms sobivad üksnes Päikese väga lühiajaliseks vaatlemiseks, sest need ei neela Päikese infrapunakiirgust.