Со́лнечные пя́тна — тёмные области на Солнце, температура которых понижена примерно на 1500 К по сравнению с окружающими участками фотосферы.
Протуберанцы — плотные конденсации относительно холодного (по сравнению с солнечной короной) вещества, которые поднимаются и удерживаются над поверхностью Солнца магнитным полем.
Температура фотосферы Солнца около 5800 K, причем к основанию хромосферы она падает примерно до 4800 K

Солнце – ближайшая к Земле звезда Вселенной, относящаяся к разряду «жёлтых карликов».

Это раскалённая газовая сфера – 73% от массы и 92 % от объема составляет водород, 25% от массы и 7 % от объёма – гелий. Другие компоненты с малой концентрацией – железо, никель, кислород, азот, кремний, магний, углерод, неон, кальций, хром.

Энергетический спектр излучения Солнца

Цветовая температура излучения Солнца – 5081 К

Энергетический баланс:

• в видимой части оптического диапазона (λ = 380-780 нм) Солнце излучает 45% от её общей энергии,
• на долю ультрафиолетового излучения (λ ≤ 380 нм) приходится 9%,
• в инфракрасной части спектра (λ≥ 780 нм) излучается примерно 46% от общей энергии излучения.

Физически Солнце можно рассматривать как Планковский излучатель (абс. чёрное тело) с температурой наружной поверхности 5773 К и удельной плотностью мощности излучения с единицы излучающей площади 6,35 кВт/cм².

Вне атмосферы Земли общая мощность излучения Солнца составляет 1340 Вт/м² – эта величина называется солнечной постоянной (Сcоnst)

Масса Солнца – 1,99·10³⁰ кг (99,866% от массы всей солнечной системы)

Диаметр Солнца – D_c= 1,392·10⁶ км , экваториальный радиус – 6,95·10⁵ км.

Удаление от Земли – l_c-з= 149·10⁶ км.

Угловой размер Солнца (c Земли) – 32'

Яркость Солнца: L_c = 1,9·10⁹ кд/м² (вне земной атмосферы) и 1,5·10⁹ кд/м² (при измерении с Земли) – тысяча пятьсот мегакандел ! (Сильнейший слепящий источник !)

Площадь проекции поверхности Солнца относительно взгляда c Земли:

S_c.пр.= π (D_c/2)²=3,14 (6,957·10⁸ м)² = 1,52·10¹⁸ м²

Сила света Солнца: I_c = L_c·S_c.пр.= 1,5·10⁹ ·(1,52·10¹⁸) = 2,887·10²⁷кд = 2,28·10²¹ Мкд

Суммарный световой поток Солнца: Ф_с= 4 π · I_c = 12,56 · 2,887·10²⁷= 3,63·10²⁸лм

Освещённость от прямого излучения Солнца:

Е_с= I_c : (l _сз)² =2,887·10²⁷/(1,496·10¹¹)² ≈ 125 000лк. (l_сз – расстояние Солнце-Земля)

Сочетание сверхвысоких давлений и температур (15·10⁶ К) в центре активного ядра Солнца обусловливает постоянное протекание термоядерных реакций – преобразование водорода в гелий. Ежесекундно 657·10⁶т водорода преобразуется в 653·10⁶ т гелия (таким образом, Солнце до некоторой степени можно считать самоконтролируемой водородной бомбой!). Уже в течение 4 млрд. лет каждую секунду Солнце излучает энергию, равную примерно 10¹⁸ Вт · с (это эквивалентно мощности 400 млн. шт. водородных бомб !!!). На современном уровне знаний, по данным учёных, до конца термоядерных реакций H→ He на Солнце пройдёт ещё 4,5-5 млрд. лет. Таким образом, полный «срок службы» источника нашей жизни – приблизительно равен 10 млрд. лет !

Большой интерес представляет оценка световой отдачи Солнца. Ниже приведены 2 основных расчётных метода.

Возникающая при реакции в ядре Солнца разность масс равна:

∆m = 657·10⁶т - 653·10⁶ т = 4,3·10⁶т.

Это эквивалентная энергия излучения Солнца, которую оно каждую секунду посылает в мировое пространство.

Знаменитая формула Альберта Эйнштейна:

ε = m·c² (m – масса, с – скорость света)

Тогда мощность Солнца определится как:

Р_с= ∆m·c²/cек = 4,3·10⁹ кг· (300·10³ км/c)²/cек = 3,87·10²⁶ Вт

Световая отдача Солнца:

η_с = Ф_с / Р_с = 3,63·10²⁸лм / 3,87·10²⁶Вт = 93,78 лм/Вт

Световая отдача Солнца может быть также определена по интенсивности спектральной облучённости Е_еλ вне земной атмосферы в видимом диапазоне оптического спектра (λ= 380-780 нм).

Внеатмосферная освещённость:

Е = 683(лм/Вт) · Σ Е_еλ· V(λ) ∆λ , где Е_еλ – в Вт /(м² · нм), ∆λ = 10 нм, пределы суммирования: нижний - λ=380 нм, верхний - λ=780 нм

Тогда Е = 683 лм/Вт · 181,81 Вт /м² = 124 176 лк

и с учётом солнечной постоянной Сcоnst=1340 Вт /м²световая отдача Солнца:

η_{с =} 124 176 лм·м ^-2 /1340 Вт · м ^-2 = 92,7 лм/Вт.

А теперь «вернёмся на Землю»...

Важный вывод для авторов учебников, пособий, консультантов, а также для всех интересующихся светотехникой: наше «старое доброе» Солнышко по световой отдаче ( ≈ 93 лм/Вт) примерно эквивалентно линейным люминесцентным лампам Т16 (Т5) и значительно уступает современным светодиодам и целому ряду газоразрядных ламп высокого давления. Лампы накаливания общего назначения из-за очень низкой световой отдачи (не более 13 лм/ Вт) уходят в прошлое... Они, тем не менее, верно прослужили человечеству почти 130 лет... Многие дизайнеры и архитекторы субъективно отнеслись к запрету ламп накаливания весьма отрицательно...

Интересно, что до настоящего времени на улицах столицы Германии функционирует примерно 40 000 газовых фонарей cо световой отдачей их горелок – 2 лм/Вт (!). Магистрат Берлина принял решение заменить это ностальгическое наследие XIX в. на современные типы светодиодных светильников со световой отдачей не менее 100 лм/Вт.