Kui „teadusmehed” sajandi eest ei teadnud Päikese energiaallika kohta midagi väita, siis oli terastel saarlastel üpris tõepärane hüpotees Päikese olemusest: „Päike on üks suur tulekuul, mis nii kaua maailma soendab kui viimsepäävani. Siis ta pääseb lahti ja põletab kõik maailma ära.”
Saja aasta vältel on teadmised meie planeedisüsteemi kesksest kujust märksa täienenud. Teatmeteostest võime lugeda, et Päike on Maale kõige lähem täht, mille mass – 1,99 · 1030 kg (330 000 korda suurem Maa massist) moodustab 99,9 protsenti kogu Päikesesüsteemi massist. Tema välja kiiratud energiast jõuab Maad ümbritseva atmosfääri ülemisele piirile vaid pool miljardikku osa, mis moodustab aastas ligikaudu 5,4 · 1012 teradžauli ehk 1,3 · 1024 kalorit. Sedagi hajutavad, neelavad ja peegeldavad õhuosakesed ja pilved. Pinnases neeldub vaid pool kiirgusest, mis oli jõudnud atmosfääri ülemisele piirile.
Võrdluseks olgu öeldud, et Maa sisemusest eraldub meie laiuskraadil aasta jooksul sama kogus soojust, kui palju annab Päike suvisel keskpäeval ühe tunniga!
Ometi piisab sellest kogu atmosfääri õhumasside ja ookeanide vee liikuma panemiseks ning elu säilitamiseks biosfääris. Kui maakeral poleks päikesekiirguse erinevusi, siis poleks ka erinevusi õhurõhus, tuuli, ookeanihoovusi ja palju muud, mis kujundab kliimat. Seega on igati õige väita, et Päike on ilmastikuteatri peanäitejuht.
Miks päike paistab?
„Saagu valgus!” Ja valgus sai.
Mõtlemise koht on muidugi see, et valgus loodi esimesel, Päike alles neljandal päeval…
Füüsikas on enamik loodusnähtusi seadustega paika pandud. Ühe järgi eraldab iga keha, millisel temperatuuril ta ka ei oleks, elektromagnetilist kiirgust (nii Päike kui Maa, jäämäed jne.). Mida kõrgem on keha temperatuur, seda rohkem energiat temast väljub. Päike, mille pinna temperatuur on umbes 5700 ºC, kiirgab sadu tuhandeid kordi rohkem kui Maa, mille keskmine temperatuur on vaid 15 ºC.
Päikeselt kiirguva energia spektrijaotus
Kuidas valgus levib, polnud selge üpris hilise ajani. Kuulus teadlane Descartes teatas 1634. aastal: „Minu arusaam on, et valgus liigub kosmoses hetkeliselt. Kui eksperimendid näitavad vastupidist, olen valmis tõdema, et ma ei tea füüsikast absoluutselt midagi”. Mõnekümne aasta pärast näitasid arvutused, et valguse kiirus on ikkagi lõplik, kuigi väga suur – praeguste andmete kohaselt 299 792 458 m/s.
Päikesekiirgus läbib lainetena kogu vahemaa meie planeedini ehk umbes 150 miljonit kilomeetrit 8 minuti ja 20 sekundiga. Nii et juhul, kui Päike peaks ootamatult kustuma, adume seda alles kaheksa ja poole minuti pärast…
Kuna Maa on ilmaruumis niivõrd pisike objekt, tabab seda vaid 0,000000005 % Päikese poolt väljakiiratavast energiast. Päike ei paista kõigile ühtemoodi. Erineva lainepikkusega (või sagedusega) elektromagnetlained toimivad mitmeti. Inimestel, putukatel, erinevail loomadel on evolutsiooniprotsessis silma ehitus kiirgusega isemoodi kohanenud. Inimese silm on võimeline eristama vaid päris kitsast spektripiirkonda, nn nähtavat valgust. Nähtavast valgusest lühemad lainepikkused kannavad ultravioleti nime, veelgi lühem on röntgeni- ja gammakiirgus. Pikemaid lainepikkusi nimetatakse infrapunasteks, mikro- ja raadiolaineteks. Joonisel (lk 27) on kujutatud Päikeselt kiirguva energia spektrijaotus. Suur osa energiast on nähtav kiirgus (44 %), infrapunakiirgus moodustab peaaegu 49 %, ultraviolett 7 %, alla sajandiku kiirgusest jääb juba raadiolainete piirkonda.
Päikesekiirgus on peale „niisama paistmise” ka oluline energiaallikas. Esimesed säilinud teated päikesekiirguse rakendusest on sõjanduse vallast. Legendi järgi põletas Archimedes 22 sajandit tagasi Sitsiilia saare rannal Siracusa linna all Marcelluse laevastiku, kasutades peegleid päikesekiirte koondamiseks. Arvutused näitasid, et see oleks võimalik, kui teadlasel olnuks kasutada 1000 m2 suurune peeglite süsteem, laevad olnuks mustade purjedega ning seisnud 30–60 meetri kaugusel.
1973. a tegi aga Kreeka teadlane Ioannis Sakas Pireuse sadamas järgmise katse: ta seadis üle 60 mehe suurte peeglitega kaile, kust nad suunasid päikeselt peegelduvad kiired 45 m kaugusel seisnud laevale. Mõne minutiga olevat see süttinud. Asi toimis!
Läätsede ja peeglite abil töötava ahju leiutasid 18. sajandil Buffon ja Lavoisier. Tänapäeval kasutatakse päikeseenergiat laialdaselt, ka meie laiustel, nii kütmiseks kui elektrivoolu saamiseks. Näiteks kasutatakse päikesepatareisid toiteallikatena käekelladest kosmoselaevadeni.
Kindlasti on vähem tuntud kanadalase Kenneth Gardneri projekteeritud päikesekrematoorium. Projekti kohaselt tõuseb kirst (või ainult surnu) aeglaselt tohutu läätse alla, kus ta siis tuhastub. Autori järgi võiks selline pidulik krematsiooniviis sobida paljudele religioonidele. Rakendust peaksid piirama vaid majanduslikud kaalutlused ja kliimatingimused. Pole kuigi meeldiv, pigem jube on ette kujutada matusetseremooniat, mille katkestab päikese ette liikunud suurem pilv. Seepärast jääb selline lahkumisviis osaks vaid jõukaile esteetidele USA päikeselistes osariikides.
Viimast projekti kõlbaksid iseloomustama Muumitrolli sõnad: „Kui päike kord välja tuleb ja teile otsa vaatab, küll te siis näete, kui tobedad te olete!”
Tormidest Päikesel
Päikeseplekkidel on tõepoolest suur tähendus. Ükskord ka ilmus päikesele sihuke plekk ja veel samal päeval sain ma Nusles „Banzeti” kõrtsis peksa.
Päike, maise elu allikas, meie planeetide süsteemi kese, „ilmateatri peanäitejuht”, võiks käituda oma vanusele vastavalt – ikkagi neli ja pool miljardit aastat – tunduvalt soliidsemalt. Mitte nagu ulakas poisike, kes pahanduste vahel aeg-ajalt vaid korraks hinge tõmbab.
Päikese aktiivsustsükkel kestab umbes 11 aastat, tema intensiivsust iseloomustab nn päikeseplekkide arv. Praeguse, 24. tsükli keskel, aktiivsuse maksimumi aegu, on neid olnud vähem kui kunagi varem saja aasta jooksul, väidavad astronoomid.
Mis meil neist plekkidest? Päikesega on lood nagu inimesegagi: kui nägu tõmbub laiguliseks – on oodata raevupurset. Pursked Päikesel – protuberantsid, loited on aga vahetevahel säärased, nagu plahvataks korraga miljon 100 megatonnist tuumapommi! Aineosakesed, mis tavaliselt liiguvad nn päikesetuulena tähest eemale kiirusega 300 km/s, paiskuvad siis ilmaruumi mitu korda suurema hooga.
Õnneks on Maa päris hästi kaitstud nii Päikeselt tuleva liigse ultraviolettkiirguse eest (osoonikihiga) kui ka kosmilise kiirguse eest (magnetväljaga). Tugevate kosmosetormide puhul murravad aga suure energiaga osakeste vood Maa magnetpooluste lähedal sügavamale atmosfääri ning võivad siis tekitada palju pahandust alates elektrivõrkude haldajaist kuni kosmoseagentuurideni. 1847. aastal seiskus magnettormi ajal Inglismaal telegraafiühendus, kaksteist aastat hiljem kordus sama juba kogu Euroopas ning USAs.
Virmalised
Tänapäevased hiigelsuured energiavõrgud toimivad tormide ajal tohutute antennidena, indutseerides omakorda elektrit. 1989. a märtsis kärssas Kanadas Quebeci provintsis võimas trafo, jättes üle kuue miljoni inimese üheksaks tunniks vooluta. Paarikümne aasta jooksul on kahjustatud paarikümne kosmoseaparaadi tööd.
Viimati, 2003. a oktoobri lõpu magnettormi aegu kaotati side kahe Jaapani satelliidiga. Sidesatelliitide töö oli tugevalt häiritud eriti kõrgmäestiku- ning polaaraladel. Kanada põhjaosas kästi lennukitel madalamalt lennata – kiiritusoht oli sedavõrd suur.
Orbiidil töötavad kosmo-, astro- ning taikonaudid peavad tugeva magnettormi ajal varjuma kosmoselaevade magamissektsioonidesse – need on paksema seinaga.