Светило, с точки зрения астрономов, вполне банально

Популярная механикаНаука

Что такое Солнце и когда оно погаснет

Светило, которому обязаны своим существованием и наша планета, и ее биосфера,и человеческая цивилизация, с точки зрения астрономов вполне банально

Алексей Левин

Согласно общепринятым оценкам, Солнце возникло 4,59 млрд лет назад. Правда, в последнее время некоторые астрономы заговорили о том, что его возраст составляет 6−7 млрд лет, но это пока лишь гипотезы. Разумеется, наше дневное светило родилось не на пустом месте. Его матерью было исполинское газопылевое облако, состоящее в основном из молекулярного водорода, которое под действием собственного тяготения медленно сжималось и деформировалось, пока не превратилось в плоский диск. Не исключено, что имел место и отец в лице космического события, которое увеличило гравитационную нестабильность облака и подхлестнуло его коллапс (таковым могла оказаться встреча с массивной звездой или же взрыв сверхновой). В центре диска возникла сфера из светящейся плазмы с температурой поверхности в несколько тысяч градусов, переводившая в тепло часть своей гравитационной энергии.

Новорожденное светило продолжало сжиматься, все больше разогревая свои недра. Через несколько миллионов лет их температура достигла 10 млн градусов Цельсия, и там начались самоподдерживающиеся реакции термоядерного синтеза. Юная протозвезда превратилась в нормальную звезду главной последовательности. Вещество ближней и дальней периферии диска сгустилось в холодные тела — планеты и планетоиды.

Услышать Солнце. В настоящее время исследователи Солнца располагают чрезвычайно мощной техникой изучения конвективной зоны — гелиосейсмологией. «Это метод исследования Солнца с помощью анализа его осцилляций, вертикальных колебаний солнечной поверхности, типичные периоды которых составляют несколько минут, — поясняет старший научный сотрудник Стэнфордского университета Александр Косовичев. — Они были открыты еще в начале 1960-х годов. В частности, в этой области много сделали сотрудники Крымской астрофизической обсерватории во главе с академиком Северным. Осцилляции возбуждаются турбулентной конвекцией в приповерхностных слоях Солнца. В ходе этих процессов рождаются звуковые волны, которые распространяются внутри Солнца. Определяя характеристики этих волн, мы получаем информацию, которая позволяет сделать выводы о внутреннем строении Солнца и механизмах генерации магнитных полей. Гелиосейсмология уже позволила определить глубину конвективной зоны, выяснить характер вращения солнечных слоев, уточнить наши представления о возникновении солнечных пятен, которые фактически представляют собой сгустки магнитного поля. Теперь мы знаем, что солнечное динамо очень отличается от планетарного, поскольку работает в сильно турбулентной среде. Оно генерирует как глобальное дипольное поле, так и множество локальных полей. Механизмы взаимодействия между полями разных масштабов еще не известны, их только предстоит выяснить. В общем, у этой науки большое будущее».

Вот кое-какие паспортные данные Солнца. Возраст — 4,59 млрд лет; масса — 1,989х1030 кг; средний радиус — 696 000 км; средняя плотность — 1,409 г/см^3 (плотность земной материи в четыре раза выше); эффективная температура поверхности (вычисленная в предположении, что Солнце излучает как абсолютно черное тело) — 5503˚С (в пересчете на абсолютную температуру — 5778 кельвинов); суммарная мощность излучения — 3,83х1023 кВт.

Солнечная гранулляция. Поверхность Солнца (фотосфера) даже в спокойном состоянии при наблюдении в телескоп (естественно, защищенный специальным фильтром) выглядит как набор зерен или пчелиные соты. Такая структура называется солнечной грануляцией. Она образуется благодаря конвекции, то есть тепловой циркуляции потоков газа — горячий газ «всплывает», а холодный — опускается вниз на границах гранул, которые видны как темные области. Типичный размер гранул — порядка 1000 км. На рисунке — инвертированное компьютерное изображение, рассчитанное с помощью эффекта Доплера — движение газовых потоков от наблюдателя изображено светлыми тонами, к наблюдателю — темными. Слева — составная картинка (сверху и против часовой стрелки): внутренняя структура Солнца с ядром и конвективной зоной; фотосфера с темным пятном; хромосфера; солнечная вспышка; вверху справа — протуберанец.

Поскольку Солнце вращается вокруг собственной оси не как единое целое, строго определенных суток оно не имеет. Поверхность его экваториальной зоны делает полный оборот за 27 земных суток, а приполярных зон — за 35 суток. Осевое вращение солнечных внутренностей еще сложнее и во всех деталях пока неизвестно.

В химическом составе солнечного вещества, естественно, доминируют водород (примерно 72% массы) и гелий (26%). Чуть меньше процента составляет кислород, 0,4% - углерод, около 0,1% - неон. Если выразить эти соотношения в количестве атомов, то получается, что на миллион атомов водорода приходится 98 000 атомов гелия, 850 атомов кислорода, 360 — углерода, 120 — неона, 110 — азота и по 40 атомов железа и кремния.

Солнечная механика

Слоистую структуру Солнца нередко сравнивают с луковицей. Эта аналогия не слишком удачна, поскольку сами слои пронизаны мощными вертикальными потоками вещества и энергии. Но в первом приближении она приемлема. Солнце светит за счет термоядерной энергии, которая генерируется в его ядре. Температура там достигает 15 млн градусов Цельсия, плотность — 160 г/см^3, давление — 3,4х1011 атм. В этих адских условиях осуществляется несколько цепочек термоядерных реакций, составляющих протон-протонный цикл (p-p-цикл). Этим именем он обязан начальной реакции, где два протона, столкнувшись, порождают ядро дейтерия, позитрон и электронное нейтрино.

В ходе этих превращений (а их довольно много) сгорает водород и рождаются различные изотопы таких элементов Периодической системы, как гелий, бериллий, литий и бор. Три последних элемента вступают в ядерные реакции либо распадаются, а гелий остается — вернее, остается его основной изотоп гелий-4. В результате оказывается, что четыре протона дают начало одному ядру гелия, двум позитронам и двум нейтрино. Позитроны немедленно аннигилируют с электронами, а нейтрино покидают Солнце, практически не реагируя с его веществом. Каждая реакция p-p-цикла высвобождает 26,73 мегаэлектронвольта в форме кинетической энергии рожденных частиц и гамма-излучения.

Если бы протосолнечное облако состояло исключительно из элементов, возникших в ходе Большого взрыва (водорода и гелия-4 с очень малой примесью дейтерия, гелия-3 и лития-7), то этими реакциями все бы и закончилось. Однако композиция протосолнечного вещества была намного богаче, неоспоримым доказательством чему служит хотя бы наличие железа в солнечной атмосфере. Этот элемент, как и его ближайшие соседи в менделеевской таблице, рождается только в недрах гораздо более массивных светил, где температуры достигают миллиардов градусов. Солнце к ним не относится. Если железо там все-таки имеется, то лишь потому, что первичное облако уже было загрязнено и этим металлом, и еще многими другими элементами. Все они образовались в ядерных топках гигантских звезд прежних поколений, взорвавшихся сверхновыми и разбросавших продукты своей творческой деятельности по всему космическому пространству.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Постоянство перемещения Постоянство перемещения

Елена Стафьева об объявлении темы года Hermes

Weekend
Гениально! 4 способа накрасить ресницы одной тушью для разного эффекта в макияже Гениально! 4 способа накрасить ресницы одной тушью для разного эффекта в макияже

А ты знала, что щеточкой туши можно манипулировать, создавая разные образы?

Cosmopolitan
Анна Седокова: «Когда я ухожу, мужчины мстят мне» Анна Седокова: «Когда я ухожу, мужчины мстят мне»

Мама, артистка и бизнесвумен – к 35-ти Анна добилась успеха в разных сферах

StarHit
Машина времени Машина времени

Самое прекрасное в Нижнем Новгороде — скрывающиеся за фасадами переулки и дома

Quattroruote
Ешь на здоровье Ешь на здоровье

Не всегда стоит бежать в аптеку при первых симптомах недомогания

Cosmopolitan
Не позволяйте плохим мыслям управлять вашим поведением Не позволяйте плохим мыслям управлять вашим поведением

Как избавиться от негативных мыслей, способных испортить удовольствие от жизни

Psychologies
Оле-оле Мордовия Оле-оле Мордовия

Чемпионат мира кардинально преобразил столицу Мордовии — Саранск

Quattroruote
Как носить эспадрильи в городе Как носить эспадрильи в городе

В первую очередь они должны быть кожаными – и только такими

GQ
Главные качества для успеха в бизнесе Главные качества для успеха в бизнесе

Какие качества характера помогают строить бизнес

Psychologies
«Дэдпул 2»: на 50 оттенков краснее «Дэдпул 2»: на 50 оттенков краснее

Кем был и кем стал Дэдпул?

Playboy
Что носили мужчины на этой неделе Что носили мужчины на этой неделе

Мужчины наглядно показывают, как носить вязаные поло и льняные пиджаки

GQ
10 лучших альбомов месяца 10 лучших альбомов месяца

От нью-йоркского феминистского рэпа до русского трэш-рейва

Esquire
Большие надежды Большие надежды

Выиграть на домашнем чемпионате — едва ли не заветная мечта каждой сборной

Quattroruote
Чтобы вылечить тревогу и депрессию, психотерапии недостаточно Чтобы вылечить тревогу и депрессию, психотерапии недостаточно

Когда человека мучает депрессия, зачастую трудно разобраться, что происходит

Psychologies
Как носить брюки карго Как носить брюки карго

5 идей для самых модных

Vogue
Канны стоят мессы: как Ларса фон Триера пригласили на собственную казнь Канны стоят мессы: как Ларса фон Триера пригласили на собственную казнь

“Дом, который построил Джек” оказался исповедью нежного сердца

Esquire
Опубликована одна из последних статей Стивена Хокинга Опубликована одна из последних статей Стивена Хокинга

Опубликована работа Стивена Хокинга, законченная незадолго до смерти ученого

Популярная механика
Самые сексуальные подруги футболистов, которые приедут на ЧМ-2018 Самые сексуальные подруги футболистов, которые приедут на ЧМ-2018

Девушки, из-за которых летом в городах России будет особенно жарко

GQ
Загадочная находка на Филиппинах поставила антропологов в тупик Загадочная находка на Филиппинах поставила антропологов в тупик

Неужели предки человека пересекли океан целых 700 000 лет назад?

Популярная механика
10 канадских автомобилей: да, в Канаде тоже делают машины 10 канадских автомобилей: да, в Канаде тоже делают машины

Посмотрим, что делают в Канаде!

Популярная механика
Блог на миллион долларов: как заработать состояние в интернете Блог на миллион долларов: как заработать состояние в интернете

Как определиться с тематикой блога, привлечь в него аудиторию и заработать

Forbes
«Как я вышел из ступора» «Как я вышел из ступора»

Своей историей делится психолог

Psychologies
Мне важно напомнить людям, что жизнь прекрасна Мне важно напомнить людям, что жизнь прекрасна

Интервью с певицей Верой Брежневой

Добрые советы
Кит Ричардс Кит Ричардс

Мы поболтали с Китом Ричардсом обо всем на свете

Maxim
Политика разрушений: разрыв ядерной сделки с Ираном обвалит цены на нефть Политика разрушений: разрыв ядерной сделки с Ираном обвалит цены на нефть

Котировки сырья в долгосрочной перспективе могут рухнуть по сценарию 2016 года

Forbes
Владыки мира. Путин лишился лидерства в рейтинге самых влиятельных людей Forbes Владыки мира. Путин лишился лидерства в рейтинге самых влиятельных людей Forbes

Владимир Путин впервые не стал лидером рейтинга самых влиятельных людей мира

Forbes
От Аль Пачино до Джима Керри: 16 звезд, начинавших карьеру с грязной работы От Аль Пачино до Джима Керри: 16 звезд, начинавших карьеру с грязной работы

Порой кажется, что все звезды Голливуда родились успешными, но это далеко не так

Playboy
10 самых массово скачиваемых приложений для iPhone 2018 года 10 самых массово скачиваемых приложений для iPhone 2018 года

Угадай, какое из приложений для смартфона на первом месте

Maxim
Как самый юный разработчик «ВКонтакте» и Иван Ургант подсадили россиян на онлайн-викторины Как самый юный разработчик «ВКонтакте» и Иван Ургант подсадили россиян на онлайн-викторины

В 14 лет Сева работал в Meduza, а в 15 присоединился к команде «ВКонтакте»

РБК
Ничего подобного! 8 мифов о еде, в которые пора перестать верить Ничего подобного! 8 мифов о еде, в которые пора перестать верить

Кто-то когда-то сказал, что питаться нужно правильно

Playboy
Открыть в приложении