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

Учёные обнаружили, что за нашими тёмными и негативными мыслями скрывается вполне измеримый фактор Учёные обнаружили, что за нашими тёмными и негативными мыслями скрывается вполне измеримый фактор

Тёмный фактор личности — что это такое и как он влияет на нас?

Популярная механика
Евгений Гонтмахер:Возраст дожатия. Почему пенсионеры будут дольше работать и меньше получать Евгений Гонтмахер:Возраст дожатия. Почему пенсионеры будут дольше работать и меньше получать

Правительство повысит пенсионный возраст в России

СНОБ

Зачем мы с таким упоением занимаемся фэтшеймингом

Cosmopolitan
Пикап на ЧМ-2018: аргентинцам прочитали лекцию, как соблазнить русских девушек Пикап на ЧМ-2018: аргентинцам прочитали лекцию, как соблазнить русских девушек

Эдуардо Пенниси рассказал о русском языке и культуре

Playboy
Медленные танцы с Владиславом Насташевым Медленные танцы с Владиславом Насташевым

В Театре наций грядет премьера — музыкальный перформанс Владислава Наставшева

СНОБ
Франс Халс. Пророчество харлемской ведьмы Франс Халс. Пророчество харлемской ведьмы

Упрямое желание Франса написать портрет Баббе напоминало наваждение

Караван историй
Трамп и бедность. Половина россиян не смогут поехать в отпуск летом Трамп и бедность. Половина россиян не смогут поехать в отпуск летом

Провести летний отпуск дома будут вынуждены 45% россиян

Forbes
Самые смешные картинки и шутки о свадьбе принца Гарри и актрисы Меган Маркл! Самые смешные картинки и шутки о свадьбе принца Гарри и актрисы Меган Маркл!

Мемы, появившиеся после венчания знаменитостей

Maxim
«Иисус! Этот бородатый русский кого-то сегодня убьет!» Америка ненавидит и боготворит Овечкина «Иисус! Этот бородатый русский кого-то сегодня убьет!» Америка ненавидит и боготворит Овечкина

Уже лето на дворе, а хоккеист Александр Овечкин все еще сражается в НХЛ

Maxim
В поисках вдохновения В поисках вдохновения

Вдохновение нужно нам и в повседневной жизни

Psychologies
10 главных диет: как они работают 10 главных диет: как они работают

10 самых популярных диет: плюсы и минусы

Домашний Очаг
Техника безопасности Техника безопасности

Как детям не утонуть в виртуальном водовороте

Psychologies
Свежие идеи: 5 модных сочетаний лета-2018 Свежие идеи: 5 модных сочетаний лета-2018

Актуальные идеи сочетаний для теплого сезона

Cosmopolitan
Ученые смеются над стоковыми фотографиями Ученые смеются над стоковыми фотографиями

Ученые начали в твиттере флешмоб о плохих стоковых фотографиях

Популярная механика
Горячая Джей Ло и Мила Кунис в новом образе на Billboard Music Awards 2018 Горячая Джей Ло и Мила Кунис в новом образе на Billboard Music Awards 2018

Церемония вручения одной из крупнейших музыкальных наград США

Cosmopolitan
Владимир Сурдин: «Интернет из космоса не боится никакого контроля!» Владимир Сурдин: «Интернет из космоса не боится никакого контроля!»

Наш гость — Владимир Сурдин, астроном, доцент физфака МГУ

Maxim
Джон Сноу 2.0: самые смешные шутки и мемы про «воскресшего» Бабченко Джон Сноу 2.0: самые смешные шутки и мемы про «воскресшего» Бабченко

Журналист Аркадий Бабченко оказался жив!

Playboy
Нужен ли робот-пылесос: уборка без участия человека Нужен ли робот-пылесос: уборка без участия человека

Вся правда о роботах-пылесосах

Популярная механика
Приходи на ведущее событие года в области блокчейн-технологий и криптовалют — Russian blockchain week 2018 Приходи на ведущее событие года в области блокчейн-технологий и криптовалют — Russian blockchain week 2018

RBW-2018 — это 5 дней погружения в блокчейн-индустрию

Maxim
А сколько дашь? А сколько дашь?

Почему нас порой вводит в ступор собственная дата рождения

Cosmopolitan
Александра Ревенко: «Пока не понимаю, куда я иду: открыта всему и плыву по течению» Александра Ревенко: «Пока не понимаю, куда я иду: открыта всему и плыву по течению»

Интервью с актрисой Александрой Ревенко

Esquire
Топ-10 популярных бьюти-блогеров англоязычного YouTube Топ-10 популярных бьюти-блогеров англоязычного YouTube

Обзор самых популярных видео-блогеров англоязычного интернета

Cosmopolitan
Как носить брюки карго Как носить брюки карго

5 идей для самых модных

Vogue
10 немецких автомобилей, о которых вы ничего не знали 10 немецких автомобилей, о которых вы ничего не знали

Количество немецких автомобилей на наших дорогах огромно

Популярная механика
Алкогений: Венедикт Ерофеев Алкогений: Венедикт Ерофеев

Ерофеев опроверг тезис о запойной деградации

Maxim
Великий пост Великий пост

Журналист Михаил Зыгарь ввел моду на чтение исторических заметок

Vogue
«Оплеуха от звезд НХЛ. За что? Почему!?» Три причины, почему Россия нарвалась на Канаду «Оплеуха от звезд НХЛ. За что? Почему!?» Три причины, почему Россия нарвалась на Канаду

Сборная России уступила шведам и теперь в должна сыграть с Канадой

Maxim
Особый отдел Особый отдел

Историю знаменитой виллы Борсани и дизайнера Освальдо Борсани

AD
Мать и дочь: два взгляда на воспитание Мать и дочь: два взгляда на воспитание

Как проблемы в отношениях воспринимаются с точки зрения взрослого и ребенка

Psychologies
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
Открыть в приложении