Что такое Солнце и когда оно погаснет

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

Два гастрита Два гастрита

В чём причины гастрита и как его лечит тибетская медицина

Yoga Journal
Это не просто камни: туристы по незнанию уничтожают следы динозавров Это не просто камни: туристы по незнанию уничтожают следы динозавров

Туристы наносят им непоправимый ущерб окаменелостям следов древних ящеров

National Geographic
ЭОН-18: секретная экспедиция Северного флота ЭОН-18: секретная экспедиция Северного флота

Поставки стратегических грузов в СССР в 1941 году

Популярная механика
Последний день Помпеи: найдена новая жертва Последний день Помпеи: найдена новая жертва

Во время раскопок Помпеях были найдены останки мужчины

National Geographic
Виды на будущее Виды на будущее

Владимир Раевский соединяет столетия, разглядывая почтовые карточки

Esquire
В Москве соберутся ведущие мировые эксперты по интернет-маркетингу В Москве соберутся ведущие мировые эксперты по интернет-маркетингу

21-22 мая в Crocus City Hall можно будет узнать все об онлайн-продвижении

National Geographic
Дважды в одну реку Дважды в одну реку

Пентхаус в центре Рима, где живет и работает архитектор Андреа Трульё

AD
Перемены: 7 уроков выживания Перемены: 7 уроков выживания

Можно ли научиться принимать перемены с оптимизмом и надеждой

Psychologies
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
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
Умная плесень, или как на самом деле выглядят инопланетяне? Умная плесень, или как на самом деле выглядят инопланетяне?

Как будут выглядеть пришельцы из космоса

Популярная механика
Высокое положение Высокое положение

Esquire проводит день в небоскребах, пытаясь понять их обитателей

Esquire
«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
Остаться при своих Остаться при своих

Почему волосы перестают быть густыми и блестящими, и как с этим бороться

Добрые советы
Махараджи у руля Махараджи у руля

Роллс-ройсы индийских принцев

Robb Report
Прямая линия с Владимиром П. Прямая линия с Владимиром П.

Владимир Познер рассказал, чем русские отличаются от американцев

Esquire
По брокерам пройдутся наждачкой По брокерам пройдутся наждачкой

Инициативы ЦБ и Мосбиржи меняют бизнес брокеров

Эксперт
Лучшие шутки дня и крещёный еврей! Лучшие шутки дня и крещёный еврей!

Нефритовый дайджест авторского юмора с авторской орфографией

Maxim
Королевский замок, янтарь и запах пороха Королевский замок, янтарь и запах пороха

Главное, что хотят увидеть в Калининграде туристы, — это... Кёнигсберг

Quattroruote
Культурный слой Культурный слой

Мы уже не представляем домашний уход без масок для лица

Cosmopolitan
Корейские денди. Часть 2: как одеваются участники группы BTS Корейские денди. Часть 2: как одеваются участники группы BTS

Стиль корейской группы BTS

Cosmopolitan
Встречаем по обложке: 10 приложений для идеального Instagram-аккаунта Встречаем по обложке: 10 приложений для идеального Instagram-аккаунта

Приложения, которые обязательно сделают из тебя звезду Instagram

Cosmopolitan
Белоголовый орлан отбирает у лисы добычу: фото Белоголовый орлан отбирает у лисы добычу: фото

Сцена охоты белоголового орлана

National Geographic
«Гипертонический криз в 30 лет заставил меня изменить жизнь» «Гипертонический криз в 30 лет заставил меня изменить жизнь»

Читательница Татьяна Маковская рассказывает о своем опыте

Psychologies
Греция и Болгария против нового названия Македонии Греция и Болгария против нового названия Македонии

На протяжении трех десятилетий Греция просит Республику Македония поменять имя

National Geographic
Почему Столыпин не смог спасти империю от краха? Почему Столыпин не смог спасти империю от краха?

Великий реформатор взвалил на себя ответственность за необходимые преобразования

Дилетант
Меньше килограмма, 15,6 дюймов: новый ноутбук от Acer Меньше килограмма, 15,6 дюймов: новый ноутбук от Acer

Зарекомендовавшая себя серия Swift 3 получит пополнение

CHIP
Мария Командная Мария Командная

Интервью с Марией Командной о том, как женщине заставить себя уважать

L’Officiel
Семейный исход: почему Борис Минц покинул список Forbes и Россию Семейный исход: почему Борис Минц покинул список Forbes и Россию

Борис Минц строил свой бизнес в тесной близости к «ФК Открытие»

Forbes
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
Открыть в приложении