Τι ξέρουμε για τον Ηλιο

Δεν θα πρέπει να ήταν δύσκολο για τον προϊστορικό άνθρωπο να συνδέσει τον Ηλιο με το φως της ημέρας. Το πότε ακριβώς όμως ανακάλυψε ο άνθρωπος ότι ο Ηλιος είναι η μοναδική αιτία της ημέρας δεν είναι γνωστό καθώς η ημέρα αρχίζει προτού φανεί ο Ηλιος και παραμένει και μετά τη δύση του. Η σπουδαιότητα της ανακάλυψης αυτής, ότι δηλαδή μόνο το φως έχει μια φυσική υπόσταση, ότι η νύχτα δεν σηματοδοτεί παρά την απουσία του φωτός και ότι επιπλέον αυτό το φως οφείλεται αποκλειστικά και μόνο στον Ηλιο, και η πρόοδος που έφερε στο ανθρώπινο πνεύμα μάλλον δεν έχουν αναγνωριστεί.

Ο Ηλιος δεν είναι παρά ένα από τα 100 δισεκατομμύρια αστέρια του Γαλαξία μας. Αν σκεφθούμε ότι το Σύμπαν έχει περίπου 100 δισεκατομμύρια γαλαξίες, που ο καθένας τους αποτελείται από άλλα τόσα αστέρια, κανένας μας δεν θα μπορούσε να ισχυριστεί ότι ο Ηλιος είναι κάτι το ιδιαίτερο. Το φως όμως που μας «δανείζει» και φωτίζει και θερμαίνει τις ημέρες μας είναι αυτό που ρυθμίζει και συντηρεί τη ζωή στον πλανήτη μας. Και είναι αυτή η αξιοσημείωτη προσφορά του σε μας που κάνει τον Ηλιο ένα αστέρι μοναδικό στο Σύμπαν.

Ο Ηλιος, το κοντινότερο στη Γη αστέρι, είναι ένας ισχυρός αντιδραστήρας που ακτινοβολεί ή στέλνει ασύλληπτες ποσότητες φωτονίων, σωματιδίων και κυμάτων με τεράστιες ταχύτητες προς όλες τις κατευθύνσεις. Αυτός ο μεγάλος αντιδραστήρας βρίσκεται σε συνεχή λειτουργία μετατρέποντας υδρογόνο σε ήλιο. Οι θερμοκρασίες και οι πυκνότητες στο κέντρο του είναι τέτοιου μεγέθους που οι πυρήνες του υδρογόνου μετατρέπονται σε πυρήνες ηλίου. Ο Ηλιος μετατρέπει μέσα σε ένα δευτερόλεπτο 600 εκατ. τόνους υδρογόνου σε 596 εκατ. τόνους ηλίου. Οι επιπλέον 4 εκατ. τόνοι υδρογόνου μετατρέπονται σε ενέργεια. Για να αντιληφθούμε πόσο τεράστιο είναι αυτό το ποσό ενέργειας αρκεί να σκεφθούμε ότι η ισχύς που δίνει κάθε τετραγωνικό εκατοστό της επιφανείας του είναι ίσο με περίπου 6.500 βατ. Στη Γη φθάνει μόλις το μισό του δισεκατομμυριοστού αυτής της ενέργειας. Το υπόλοιπο χάνεται στο Διάστημα. Οπως γνωρίζουμε, ο Ηλιος έδινε αυτή την ενέργεια τα τελευταία τεσσεράμισι δισ. χρόνια και ευτυχώς θα συνεχίσει να το κάνει τουλάχιστον για άλλα τόσα χρόνια.

Ο Ηλιος είναι το μεγαλύτερο σώμα από οποιοδήποτε άλλο σώμα βλέπουμε στον ουρανό. Παρ’ όλα αυτά, δεν πρέπει να ξεχνάμε ότι βρίσκεται 150 εκατ. χιλιόμετρα μακριά. Για να τον μελετήσουμε σε αυτή την απόσταση με λεπτομέρεια πρέπει να κατασκευάσουμε τεράστιους φακούς. Ετσι είτε κατασκευάζουμε μεγάλα τηλεσκόπια επάνω στη Γη είτε στέλνουμε δορυφόρους στο Διάστημα για να τον παρακολουθήσουμε με όσο περισσότερη λεπτομέρεια μπορούμε. Με τα μεγαλύτερα τηλεσκόπιά μας σήμερα μπορούμε να δούμε αντικείμενα στον Ηλιο που είναι μακρύτερα των 350 χλμ. Αυτό δεν είναι και ιδιαίτερα εντυπωσιακό αν σκεφθεί κανείς ότι είναι σαν να προσπαθούμε να δούμε την αξία ενός ευρώ από 9 χλμ. μακριά.

Ολες τις πληροφορίες που έχουμε για τον Ηλιο τις αντλούμε από παρατηρήσεις της ακτινοβολίας που εκπέμπει. Αυτές οι παρατηρήσεις μάς δίνουν πολλές πληροφορίες για το πόσο θερμή είναι η ατμόσφαιρά του, πόσο πυκνή, πώς και πόσο κινείται. Πριν από περίπου μισό αιώνα οι αστρονόμοι μπορούσαν να δουν τον κόσμο μόνο στο ορατό φως. Η μοντέρνα τεχνολογία διεύρυνε την κλίμακα της αντίληψής μας έχοντας συμπεριλάβει παρατηρήσεις στα μη ορατά βασίλεια των υποατομικών σωματιδίων, των ραδιοκυμάτων, της υπεριώδους ακτινοβολίας και των ακτίνων Χ. Σύγχρονα μηχανήματα επάνω σε διαστημικά οχήματα μας επιτρέπουν να μάθουμε για το εσωτερικό του Ηλίου παρατηρώντας διαταραχές επάνω στην επιφάνειά του, ακριβώς όπως οι σεισμοί στη Γη μάς δίνουν πληροφορίες για το εσωτερικό της. Παρατηρήσεις στις ακτίνες Χ και στα ραδιοκύματα μας αποκάλυψαν ότι το λεπτό ορατό χείλος του Ηλίου δεν είναι παρά μια ψευδαίσθηση. Στην πραγματικότητα ο Ηλιος περιβάλλεται από μια αραιή, θερμή, εκατομμυρίων βαθμών ατμόσφαιρα που ονομάζεται στέμμα και η οποία βρίσκεται σε συνεχή κίνηση.

Ο Ηλιος δεν είναι ένα σταθερό αστέρι. Η ακτινοβολία που εκπέμπει μεταβάλλεται, ειδικά σε μήκη κύματος που δεν μπορούμε να δούμε, όπως το υπεριώδες. Εκτοξεύει επίσης συνεχώς έναν «άνεμο» σωματιδίων που είναι γνωστός ως ηλιακός άνεμος. Ετσι το διάστημα γύρω από την ατμόσφαιρα της Γης και γύρω από τους άλλους πλανήτες δεν είναι κενό. Είναι μια φουρτουνιασμένη περιοχή που κυριαρχείται από τον ηλιακό άνεμο. Ο ηλιακός άνεμος είναι ένα θερμό αέριο που παράγεται από τον Ηλιο και, ταξιδεύοντας μέσα στον διαπλανητικό χώρο με τεράστιες ταχύτητες, φθάνει ως τα όρια του ηλιακού συστήματος. Ουσιαστικά όλοι οι πλανήτες – και η Γη – είναι βυθισμένοι μέσα σε αυτή τη θερμή ανάσα του Ηλίου που αποτελείται από φορτισμένα σωματίδια. Μεταβολές στον Ηλιο προκαλούν μεταβολές στη ροή του ηλιακού ανέμου. Ευτυχώς το μαγνητικό πεδίο της Γης με την επίδραση και του ηλιακού ανέμου κατασκευάζει μια προστατευτική «κουβέρτα» για την ανθρώπινη ζωή που ονομάζεται μαγνητόσφαιρα. Το στρώμα αυτό φροντίζει να αποτρέπει την είσοδο των φορτισμένων σωματιδίων στη γήινη ατμόσφαιρα. Οταν όμως ο Ηλιος είναι ιδιαίτερα δραστήριος, τότε φορτισμένα σωματίδια εισέρχονται στη μαγνητόσφαιρα και προκαλούν, εκτός από φαντασμαγορικά φαινόμενα, όπως το σέλας, και γεωμαγνητικές καταιγίδες. Οι καταιγίδες αυτές μπορεί να μη γίνονται αντιληπτές ή ορατές, όπως οι θύελλες ή οι ανεμοστρόβιλοι, μπορεί όμως να έχουν σημαντικές επιπτώσεις σε ένα πλήθος ανθρώπινες δραστηριότητες. Πράγματι τα φαινόμενα αυτά που συμβαίνουν στο κοντινό μας Διάστημα παλαιότερα περνούσαν τελείως απαρατήρητα και μας άφηναν τελείως αδιάφορους. Σήμερα όμως η παρακολούθησή τους, η κατανόησή τους και η πρόγνωσή τους αποτελούν επιτακτική ανάγκη και πρόκληση. Και αυτό γιατί με την επέκταση όλο και περισσότερων ανθρώπινων δραστηριοτήτων στο Διάστημα τέτοιου είδους δυσμενείς διαστημικές συνθήκες είναι δυνατόν να προκαλέσουν διακοπές σε τηλεπικοινωνιακά συστήματα, σε δίκτυα ηλεκτροδότησης, σε συστήματα πλοήγησης, διακοπές/καταστροφή δορυφόρων και συνεπώς έχουν άμεσες οικονομικές και κοινωνικές επιπτώσεις.

Η έρευνα της αλληλεπίδρασης Ηλίου – Γης μάς έχει οδηγήσει σε ένα πλήθος νέες ανακαλύψεις. Με όλες αυτές ένας υπέροχος κόσμος ανοίγεται μπροστά μας καθώς διευρύνεται η θεώρησή μας για τον Ηλιο και αποκτάμε μια πιο πλήρη περιγραφή του περιβάλλοντος της Γης. Σημαντικό ρόλο σε αυτό το σαγηνευτικό ταξίδι νέων ανακαλύψεων παίζει πλέον η διαστημική έρευνα. Με τη χρησιμοποίηση προηγμένων πειραματικών συσκευών, που τελειοποιούνται όλο και περισσότερο, και τις μοναδικές συνθήκες παρατήρησης από το Διάστημα, μας έχει δώσει αξιοσημείωτα αποτελέσματα.

Την περασμένη δεκαετία ένας μικρός αριθμός διαστημοπλοίων υπήρξε ο προάγγελος του τι θα ακολουθούσε αυτή τη δεκαετία. Ο Οδυσσέας, που εκτοξεύθηκε το 1990, είναι το πρώτο διαστημόπλοιο που βγήκε έξω από το επίπεδο της εκλειπτικής, δηλαδή το επίπεδο στο οποίο περιφέρονται οι πλανήτες γύρω από τον Ηλιο, και παρατήρησε πάνω από τους πόλους του Ηλίου. Για να βγει έξω από την εκλειπτική ο Οδυσσέας ακολούθησε μια αξιοθαύμαστη πορεία μεγάλης ακρίβειας. Χρησιμοποίησε το πεδίο βαρύτητας του μεγαλύτερου πλανήτη του ηλιακού μας συστήματος, του Δία, και έφθασε ύστερα από τέσσερα χρόνια πάνω από τον Νότιο Πόλο του Ηλίου. Ενα άλλο διαστημόπλοιο, που εκτοξεύθηκε τον Δεκέμβριο του 1995, είναι το SOHO. Το διαστημόπλοιο αυτό, με ένα πλήθος οργάνων που φέρει, δίνει ως σήμερα ανελλιπώς παρατηρήσεις του Ηλίου σε μια προσπάθεια καταγραφής και ερμηνείας πολλών φαινομένων που συμβαίνουν στην επιφάνειά του και μας επηρεάζουν άμεσα ή έμμεσα.

Αντλώντας εμπειρία από αυτά τα διαστημόπλοια επιχειρείται την τρέχουσα δεκαετία μια συντονισμένη προσπάθεια με νέου τύπου διαστημόπλοια που θα μεταφέρουν ιδιαίτερα προηγμένα όργανα. Με τα διαστημόπλοια αυτά, τα οποία θα βρίσκονται τοποθετημένα σε διαφορετικές θέσεις στο Διάστημα και σε διαφορετικές αποστάσεις από τον Ηλιο, θα επιχειρήσουμε να αντλήσουμε όσο περισσότερες πληροφορίες μπορούμε γι’ αυτόν και για τις επιδράσεις του στο περιβάλλον της Γης και των άλλων πλανητών. Στην παγκόσμια αυτή προσπάθεια που έχει τίτλο «Ζώντας με ένα αστέρι» συμμετέχουν οι διαστημικές εταιρείες της Ευρώπης, των ΗΠΑ, της Ρωσίας, της Ιαπωνίας και του Καναδά.

Το 2005 προγραμματίζεται να εκτοξευθεί ο δορυφόρος Solar-Β που θα προέλθει από τη συνεργασία των Υπηρεσιών Διαστήματος της Ιαπωνίας, της Αγγλίας και των ΗΠΑ. Τα όργανα που θα μεταφέρει θα έχουν σκοπό να μας βοηθήσουν να κατανοήσουμε τους μηχανισμούς που προκαλούν τις μεταβολές της ηλιακής ακτινοβολίας οι οποίες έχουν άμεση σχέση τόσο με τον διαστημικό καιρό όσο και με τον καιρό στη Γη.

Ο Solar Probe, μια πρωτοβουλία της NASA, θα είναι ο δορυφόρος που θα πλησιάσει σε μια απόσταση περίπου 2 εκατ. χλμ. από την επιφάνεια του Ηλίου, κοντύτερα από οποιονδήποτε άλλον δορυφόρο. Με μια θερμική μόνωση ειδικά σχεδιασμένη να αντέχει θερμοκρασίες περίπου 2.300 βαθμών θα μπορέσει με τα μηχανήματα που μεταφέρει να μας δώσει παρατηρήσεις από πολύ κοντά σημαντικών διεργασιών που συμβαίνουν στην επιφάνεια του πλησιέστερου αστεριού μας. Ο Solar Probe, που προβλέπεται να εκτοξευθεί το 2007, θα ζυγίζει περίπου 250 κιλά, αποτελώντας με αυτόν τον τρόπο τον προάγγελο μιας νέας γενιάς μικροδορυφόρων. Σχεδόν κάθε μέλος αυτού του δορυφόρου στηρίζεται στην πιο προηγμένη τεχνολογία.

Κατά διαστήματα ο Ηλιος εκτινάσσει τόνους μάζας. Μια τέτοια εκτίναξη μάζας μπορεί να μεταφέρει ακόμη και 10 δισ. τόνους από την ατμόσφαιρα του Ηλίου στον διαπλανητικό χώρο με ταχύτητες 2.000 χλμ. το δευτερόλεπτο. Η μελέτη αυτών των εκτινάξεων έχει ιδιαίτερο ενδιαφέρον καθώς αποτελούνται από μεγάλης ενέργειας σωματίδια, καθώς και από ακτίνες Χ και γ, που όταν φθάσουν στο περιβάλλον της Γης μπορεί να έχουν σοβαρότατες επιπτώσεις. Δύο πανομοιότυποι δορυφόροι, οι STEREO, που θα εκτοξευθούν και θα πάρουν θέσεις έχοντας τη Γη στη μέση, θα παρατηρούν τον Ηλιο από διαφορετικές γωνίες και θα μας δώσουν για πρώτη φορά εικόνες των εκτινάξεων μάζας σε τρεις διαστάσεις. Από αυτές αναμένουμε να πάρουμε απαντήσεις τόσο για τη φύση τους όσο και για την προέλευσή τους και να κατανοήσουμε την επίδρασή τους στο γήινο περιβάλλον.

Ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός Διαστήματος (ESA) έχει επιλέξει τον Solar Orbiter ως εκείνο το διαστημόπλοιο που θα εκπροσωπήσει την Ευρώπη σε αυτή την προσπάθεια κατανόησης του Ηλίου. Ο δορυφόρος αυτός, που αναμένεται να εκτοξευθεί μεταξύ 2008 και 2013, θα σταλεί προς τη μεριά της Αφροδίτης, θα χρησιμοποιήσει τη βαρύτητά της και θα βρεθεί σε μια απόσταση ίση με το ένα πέμπτο της απόστασης Γης – Ηλίου. Η τροχιά του θα αποκτά όλο και μεγαλύτερη κλίση και αυτό θα επιτρέψει την παρατήρηση των πόλων του Ηλίου για πρώτη φορά από τόσο κοντά. Ο δορυφόρος θα ζυγίζει μόνο 130 κιλά αλλά θα μεταφέρει ένα πλήθος οργάνων για μετρήσεις σωματιδίων, μαγνητικών πεδίων και ακτινοβολίας αλλά και για παρατηρήσεις συγκεκριμένων περιοχών επάνω στην επιφάνεια του Ηλίου.

Είναι φανερό ότι το κοντινότερό μας αστέρι μάς κρύβει ακόμη πολλά μυστικά. Η αποκάλυψή τους τους είναι σημαντική για όλους καθώς έχει γίνει πλέον φανερό ότι επηρεάζει άμεσα την καθημερινή μας ζωή. Οι επιστήμονες ακόμη δεν μπορούν να προβλέψουν τη συμπεριφορά του και πώς ακριβώς επηρεάζει τη Γη. Ας ελπίσουμε ότι τα κομμάτια του παζλ που συγκεντρώνονται με τους δορυφόρους που τον παρακολουθούν σήμερα, καθώς και αυτά που θα συγκεντρωθούν από τους δορυφόρους που θα εκτοξευθούν αυτή τη δεκαετία, θα συμπληρώσουν τον πίνακα και θα μας βοηθήσουν να αποκτήσουμε μια ολιστική εικόνα του Ηλίου.

Η δρ Γεωργία Τσιροπούλα είναι ερευνήτρια στο Εθνικό Αστεροσκοπείο Αθηνών.