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

Почему вам кажется, что все вокруг богаче, успешнее и привлекательнее Почему вам кажется, что все вокруг богаче, успешнее и привлекательнее

Не кажется ли вам порой, что люди в вашем окружении намного благополучнее вас?

GQ
Белый дом Белый дом

Загородная резиденция в курортном районе Одессы на самом берегу моря

SALON-Interior
ЦРУ: Северная Корея не избавится от ядерного оружия, зато откроет бургерную ЦРУ: Северная Корея не избавится от ядерного оружия, зато откроет бургерную

Разведка США знает толк в докладах

Maxim
10 автомобилей из Прибалтики 10 автомобилей из Прибалтики

Какие автомобили из Прибалтики, кроме латвийского РАФа, вы знаете?

Популярная механика
Дело о Боинге. Как мог бы выглядеть суд над Россией за сбитый малазийский лайнер Дело о Боинге. Как мог бы выглядеть суд над Россией за сбитый малазийский лайнер

Дело о крушении малазийского «Боинга» на востоке Украины в 2014 году

СНОБ
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
Банкир со вкусом: почему Андрей Вдовин потерял бизнес Банкир со вкусом: почему Андрей Вдовин потерял бизнес

Forbes поговорил с бывшим совладельцем Азиатско-тихоокеанского банка

Forbes
Красками из радуги: как рисовать поляризованным светом Красками из радуги: как рисовать поляризованным светом

Поляризованный свет в XXI веке облюбовали художники и фотографы

Популярная механика
«Первая ласточка». Суд обязал Россию выплатить украинским компаниям $150 млн за потерю Крыма «Первая ласточка». Суд обязал Россию выплатить украинским компаниям $150 млн за потерю Крыма

«Нафтогаз» рассчитывает получить от Москвы компенсацию в $8 млрд

Forbes
Хранитель ценностей Хранитель ценностей

После четырехлетнего перерыва седан Subaru Legacy вернулся на российский рынок

АвтоМир
Нефутбольная страна: что мешает России развиваться в самом популярном спорте Нефутбольная страна: что мешает России развиваться в самом популярном спорте

«Россия — нефутбольная страна!» — заявил как-то Леонид Слуцкий

Playboy
Совсем как унитаз: отечественные звезды с самыми белоснежными зубами Совсем как унитаз: отечественные звезды с самыми белоснежными зубами

Кто из представителей шоу-бизнеса не знает меры и «сверкает» зубами ярче унитаза

Cosmopolitan
Математика как искусство: что скрывается за цифрами? Математика как искусство: что скрывается за цифрами?

Математические выкладки могут быть весьма наглядны и очень красивы

Популярная механика
Я, снова я и опять я Я, снова я и опять я

Четыре самых токсичных типа нарциссизма

Cosmopolitan
Дерзкий выпад Дерзкий выпад

Genesis дешевле своих старших братьев, зато по части драйва даст фору обоим

АвтоМир
Неизвестное о загадочном: как японцы воздушными шарами американцев бомбили Неизвестное о загадочном: как японцы воздушными шарами американцев бомбили

План на грани гениальности и маразма

Maxim
Главные вечеринки ПМЭФ 25 мая: фильм о Собчаке, праздник Прохорова и ужин Гергиева Главные вечеринки ПМЭФ 25 мая: фильм о Собчаке, праздник Прохорова и ужин Гергиева

Главные неофициальные события второго дня форума ПМЭФ

Forbes
Охота и собирательство Охота и собирательство

Московская квартира по дизайну Дмитрия и Татьяны Хорошевых

AD
Трудный разговор: молчать нельзя нападать Трудный разговор: молчать нельзя нападать

Переговоры бывают трудными не только для первых лиц государств

Psychologies
Шато в Шаранте Шато в Шаранте

Что значит владеть замком в XXI веке?

Seasons of life
Еще раз про любовь Еще раз про любовь

Интервью с певицей Верой Брежневой

Домашний Очаг
Лучшие мемы Met Gala 2018 Лучшие мемы Met Gala 2018

Святой дух Бейонсе, Рианна в образе папы римского и другие

Esquire
Как выиграть войну с комарами, не проронив ни капли крови Как выиграть войну с комарами, не проронив ни капли крови

Советы для тех, кто полон решимости сражаться с комарами самостоятельно

Maxim
Есть, чтобы жить, чтобы есть Есть, чтобы жить, чтобы есть

Компромисс, к которому пришли гастрокритики, шеф-повара и их друзья

Vogue
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
Если любовь требует усилий, разве она настоящая? Если любовь требует усилий, разве она настоящая?

Конфликты в отношениях заставляют задуматься, подходим ли мы друг другу

Psychologies
13 перемен весны 13 перемен весны

Древняя японская кухня и её влияние на меню лучших ресторанов мира

Robb Report
Субмарина-истребитель проекта 705 Субмарина-истребитель проекта 705

Чем же на самом деле был проект 705

Популярная механика
Империя «Динамо» Империя «Динамо»

Как сохранилось и почему будет реформировано главное спортивное общество России

РБК
Эффект бабочки Эффект бабочки

Флоренс Уэлч выпускает этим летом первый за три года альбом

Vogue
Открыть в приложении