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

Однажды в России Однажды в России

Борис Акопов: как детство в плохом районе помогает снимать хорошие фильмы

Esquire
«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
11 вопросов бьюти-экспертам 11 вопросов бьюти-экспертам

Как придать волосам объем, зачем нужен пилинг и надо ли защищать ногти от солнца

Домашний Очаг
Кудрин должен совершить маленькое чудо. Зачем России новый глава Счетной палаты Кудрин должен совершить маленькое чудо. Зачем России новый глава Счетной палаты

Назначение Алексея Кудрина главой Счетной палаты прошло достаточно буднично

СНОБ
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
Коробка быстрых скоростей: кулачковая коробка передач Коробка быстрых скоростей: кулачковая коробка передач

Ключ к победе – кулачковая коробка передач

Популярная механика
Футбол вместо нефти. Сколько заработает Россия на чемпионате мира Футбол вместо нефти. Сколько заработает Россия на чемпионате мира

Результат России по официальным прогнозам будет скромным

Forbes
Спросите у ясеня Спросите у ясеня

С деревом работают современные дизайнеры и скульпторы

Seasons of life
Худи-бедно Худи-бедно

Поколение детей, которые приходят в «Детский мир», чтобы ничего там не купить

Esquire
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
Любовь и кровь: истории трех влиятельных вдов криминального мира Любовь и кровь: истории трех влиятельных вдов криминального мира

Три разные истории вдов криминальных авторитетов - из Америки, Италии и России

Cosmopolitan
ЭОН-18: секретная экспедиция Северного флота ЭОН-18: секретная экспедиция Северного флота

Поставки стратегических грузов в СССР в 1941 году

Популярная механика
8 женщин, которые меня рассмешили 8 женщин, которые меня рассмешили

Эти женщины заставляют улыбаться актрису Эми Шумер

Glamour
Секрет счастливого брака: перестаньте приспосабливаться Секрет счастливого брака: перестаньте приспосабливаться

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

Psychologies
Мне важно напомнить людям, что жизнь прекрасна Мне важно напомнить людям, что жизнь прекрасна

Интервью с певицей Верой Брежневой

Добрые советы
Пирог насущный Пирог насущный

Audi Q5 и Jaguar E-Pace. Чья же начинка вкуснее?

АвтоМир
Ученые выяснили, чем питались предки человека, жившие одновременно с динозаврами Ученые выяснили, чем питались предки человека, жившие одновременно с динозаврами

Древние предки млекопитающих питались насекомыми

Популярная механика
Соболев против Славы КПСС: история вражды Соболев против Славы КПСС: история вражды

Давненько мы не слышали ничего от Гнойного

Cosmopolitan
Поллиноз Поллиноз

Сегодня мы поговорим про сезон «конец весны и начало лета»

Maxim
Дэниел Коул «Палач» Дэниел Коул «Палач»

Новый захватывающий триллер от автора бестселлера «Тряпичная кукла»

Playboy
25 идей для лета 25 идей для лета

Планы, которые стоит воплотить в жизнь в летний период

Домашний Очаг
10 лучших фотографий месяца 10 лучших фотографий месяца

Каждый месяц фоторедактор Esquire выбирает 10 самых интересных фотографий месяца

Esquire
Как успокоиться, когда кругом стресс Как успокоиться, когда кругом стресс

Что такое покой? И можно ли его достичь?

Psychologies
Крутое пике: почему в России обрушился рынок бизнес-авиации Крутое пике: почему в России обрушился рынок бизнес-авиации

Сегмент авиарейсов на заказ еще не адаптировался к новой экономической ситуации

Forbes
Одышка у будущей мамы: почему трудно дышать? Одышка у будущей мамы: почему трудно дышать?

Многие будущие мамы замечают, что иногда им становится труднее дышать

9 месяцев
Дело принципа: в суде Швейцарии началась тяжба ЕБРР и Романа Абрамовича Дело принципа: в суде Швейцарии началась тяжба ЕБРР и Романа Абрамовича

Российский миллиардер лично явился в суд для дачи показаний

Forbes
Xiaomi Air 12: клон MacBook — недорого Xiaomi Air 12: клон MacBook — недорого

Вы давно мечтали о MacBook, но у вас не хватает мелочи для покупки?

CHIP
49 вопросов, которые укрепят ваши отношения 49 вопросов, которые укрепят ваши отношения

Как повторить прекрасные мгновения с партнером

Psychologies
Россия против географии. Почему одни города вымирают, а другие растут Россия против географии. Почему одни города вымирают, а другие растут

В последние годы россияне активно переселяются на юг страны

Forbes
Глава из книги «Большой роман о математике» Глава из книги «Большой роман о математике»

Как в математику вошло понятие пустоты – «ноль»

Популярная механика
Открыть в приложении