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

Я просто шел в те двери. которые открывались Я просто шел в те двери. которые открывались

В сериале «Женский доктор» новый главный герой — врач Родионов

Добрые советы
Сборная России по футболу Сборная России по футболу

Правила жизни сборной России по футболу

Esquire
Концы в воду Концы в воду

Квартира на озере Комо, которую дизайнер Массимо Мольтрасио оформил сам для себя

AD
Прекрасное далеко: зачем Россия вновь строит сверхтяжелую ракету-носитель Прекрасное далеко: зачем Россия вновь строит сверхтяжелую ракету-носитель

Зачем России нужна такая ракета

Forbes
Lexus Design Award 2018: дизайн, способный изменить мир Lexus Design Award 2018: дизайн, способный изменить мир

Конкурс Lexus Design Award для молодых дизайнеров

Популярная механика
Мария Погребняк запрещает своим сыновьям заводить соцсети до 16-летия Мария Погребняк запрещает своим сыновьям заводить соцсети до 16-летия

30-летняя Мария Погребняк — жена футболиста Павла Погребняка

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
7 программ, которые тебе надо удалить с компьютера прямо сейчас… 7 программ, которые тебе надо удалить с компьютера прямо сейчас…

...и использовать вместо них сильнодействующие заменители

Maxim
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
Правила жизни Максима Фадеева Правила жизни Максима Фадеева

Композитор, музыкальный продюсер, 50 лет, Москва

Esquire
Прощай, эмпатия Прощай, эмпатия

Почему дети перестали понимать чувства друг друга

СНОБ
Эй, вы, там, наверху Эй, вы, там, наверху

Актеры фильма «Черновик» вспоминают фантастическое путешествие по трем мирам

Vogue
Центробежность Центробежность

Гид по местам Москвы, куда редко ступает нога человека (а зря)

Esquire
Секрет счастливого брака: перестаньте приспосабливаться Секрет счастливого брака: перестаньте приспосабливаться

Можно ли быть счастливой, отказавшись от себя и своих желаний?

Psychologies
Татуировка, борода и топор: почему все говорят о новой God of War Татуировка, борода и топор: почему все говорят о новой God of War

Семь фактов о новой God of War

Maxim
5 продуктов, которые якобы портят твои зубы: на самом деле это неправда! 5 продуктов, которые якобы портят твои зубы: на самом деле это неправда!

Как разобраться, кто друг, а кто враг в нашей продуктовой корзине

Cosmopolitan
Как помочь пожилым родителям не чувствовать себя одинокими Как помочь пожилым родителям не чувствовать себя одинокими

Одиночество опасно для здоровья

Psychologies
Дмитрий Второв:Группа риска. Как в России ищут пропавших детей Дмитрий Второв:Группа риска. Как в России ищут пропавших детей

Как ведутся поиски потерявшихся людей в России и за рубежом

СНОБ
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
“Донбасс” Сергея Лозницы. О чем фильм, победивший в Каннах “Донбасс” Сергея Лозницы. О чем фильм, победивший в Каннах

Рассказываем, как устроен фильм “Донбасс”

Esquire
От От

Признайся, хотя бы пару раз в жизни ты вдохновлялась образом любимой киногероини

Cosmopolitan
Анатомия потехи: что такое чувство юмора, откуда оно берется и есть ли от него прок Анатомия потехи: что такое чувство юмора, откуда оно берется и есть ли от него прок

Почему некоторые люди совсем не умеют шутить, а другие — понимать шутки

Maxim
Евгения Лоза: мне бывает стыдно за свою лень Евгения Лоза: мне бывает стыдно за свою лень

Интервью с актрисой Евгенией Лозой

Лиза
Одиночество, которое лечит Одиночество, которое лечит

Что такого важного с нами происходит, когда мы остаемся наедине с собой

Psychologies
«Мы как будто не существуем»: как знакомятся и влюбляются люди с инвалидностью «Мы как будто не существуем»: как знакомятся и влюбляются люди с инвалидностью

С какими проблемами сталкиваются люди с инвалидностью на пути к отношениям

Cosmopolitan
Теперь мы будем жить по-новому Теперь мы будем жить по-новому

Все больше сегодня семей неполных или расширенных

Psychologies
Три маршрута для прогулок по Санкт-Петербургу в сезон белых ночей Три маршрута для прогулок по Санкт-Петербургу в сезон белых ночей

В сезон белых ночей любимый город можно узнать в совсем другом свете

Cosmopolitan
Как в лучших фильмах Как в лучших фильмах

Актриса и продюсер Рената Пиотровски показала свой любимый курорт Сен-Тропе

OK!
Дерзкий выпад Дерзкий выпад

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

АвтоМир
Открыть в приложении