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

Любовь и Новый год: 31 романтический фильм на каждый день декабря Любовь и Новый год: 31 романтический фильм на каждый день декабря

Подборка самых лучших романтических фильмов на каждый день декабря

Cosmopolitan
Сексуальная жизнь в длительных отношениях: истории четырех пар Сексуальная жизнь в длительных отношениях: истории четырех пар

Как партнерам, живущим вместе 10-20 лет, удается поддерживать огонь страсти?

Psychologies
«Делайте то, чего никогда не делали раньше»: премия «Инновация» глазами «Сноба» «Делайте то, чего никогда не делали раньше»: премия «Инновация» глазами «Сноба»

Как премия за вклад в искусство обернулась иммерсивным спектаклем

СНОБ
Корпорация «Микромоторы»: самые маленькие российские двигатели Корпорация «Микромоторы»: самые маленькие российские двигатели

Главный российский центр микродвигателестроения – компания «Мастер Моторс»

Популярная механика
За миллиард лет до 8 марта: Какие праздники женщины придумали для себя и отмечали тайком от мужчин За миллиард лет до 8 марта: Какие праздники женщины придумали для себя и отмечали тайком от мужчин

Праздники для девочек, в честь девочек и с участием девочек

Maxim
Плейлист от пианиста Йеруна ван Вена Плейлист от пианиста Йеруна ван Вена

Йерун ван Вен выбрал 10 минималистических пьес и рассказал о каждой из них

Esquire
Операция «Багратион»: блицкриг на запад Операция «Багратион»: блицкриг на запад

Как выглядела линия фронта на западном направлении весной 1944-го

Популярная механика
Идеально на каждый день: 25 стильных бюджетных луков Cocos Moscow x Turovnikova Идеально на каждый день: 25 стильных бюджетных луков Cocos Moscow x Turovnikova

Российский бренд Cocos Moscow выпустил свою первую коллаборацию

Cosmopolitan
Девочка без отца: как построить счастливую личную жизнь Девочка без отца: как построить счастливую личную жизнь

Что делать женщинам, выросшим без любящих отцов

Psychologies
Чего стоят оценки Чего стоят оценки

Для многих из нас успеваемость детей приобретает дополнительный смысл

Psychologies
Илон Маск встречается с певицей Граймс: как в сети шутят над парой гика и неформалки Илон Маск встречается с певицей Граймс: как в сети шутят над парой гика и неформалки

У Илона Маска новая девушка — канадская инди-певица Граймс

Playboy
Самые дикие и смешные ошибки в Тотальном диктанте-2018! Самые дикие и смешные ошибки в Тотальном диктанте-2018!

«Окуренные домики» и другие милые нелепости, встреченные в текстах

Maxim
Во что играем? Во что играем?

Во что играют ваши дети?

Psychologies
Сложнее, чем кажется: наука правильного торможения Сложнее, чем кажется: наука правильного торможения

На процесс торможения влияет колоссальное количество факторов

Популярная механика
История компьютера: от калькулятора до кубитов История компьютера: от калькулятора до кубитов

Yи у какой другой техники нет такой богатой истории, как у ПК

CHIP

Зачем мы с таким упоением занимаемся фэтшеймингом

Cosmopolitan
3 любви Михаила Пореченкова: тайна первых отношений и счастливый служебный роман 3 любви Михаила Пореченкова: тайна первых отношений и счастливый служебный роман

По-настоящему тронуть сердце Михаила Пореченкова удалось лишь трем женщинам

Cosmopolitan
В августе на дизайн-заводе «Флакон» пройдет недельный фестиваль Summer Sound В августе на дизайн-заводе «Флакон» пройдет недельный фестиваль Summer Sound

Cерия концертов под открытым небом с 6 по 12 августа на дизайн-заводе «Флакон»

Cosmopolitan
5 ошибок при увольнении (и как их избежать) 5 ошибок при увольнении (и как их избежать)

Нюансы, на которые следует обратить внимание при увольнении

Psychologies
Будь другом! Будь другом!

Мы ценим товарищество и надеемся, что у наших детей будут хорошие приятели

Psychologies
Volkswagen Touareg: шипы розы Volkswagen Touareg: шипы розы

Пытаемся разобраться в причинах неудач Touareg... Или все же удач?

АвтоМир
Что будет, когда вы оставите ненавистный офис Что будет, когда вы оставите ненавистный офис

Как делать то, что нравится, если привычный алгоритм — насилие над собой?

Psychologies
4 причины, по которым вы все еще одиноки 4 причины, по которым вы все еще одиноки

Какие только причины не придумывают женщины, чтобы объяснить свое одиночество

Psychologies
Чужие письма Чужие письма

Автографы и письма великих личностей на аукционных торгах

Robb Report
Море вокруг Море вокруг

Двухуровневый пентхаус в Сочи

SALON-Interior
Животные, которые жертвуют жизнью ради секса Животные, которые жертвуют жизнью ради секса

Эти животные всю жизнь ждут возможности оставить потомство, после чего умирают

Популярная механика
Святое место Святое место

Геройский град в низовьях Волги

Quattroruote
Встреча с землей: как сажают самолёты Встреча с землей: как сажают самолёты

Чем ближе земля, тем меньше шансов среагировать на ЧП. Посадка – другое дело

Популярная механика
Лысые брови, жжение в ногах и холодный пенис — о чем тебе пытается сказать твое тело Лысые брови, жжение в ногах и холодный пенис — о чем тебе пытается сказать твое тело

Наше тело подает нам знаки — осталось узнать, что они означают

Maxim
BMW X1: младший брат BMW X1: младший брат

В семействе баварских кроссоверов Х1 считается младшеньким

АвтоМир
Открыть в приложении