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

Би Сатонгун: «Уделяйте внимание вкусу блюда, а не красивой картинке» Би Сатонгун: «Уделяйте внимание вкусу блюда, а не красивой картинке»

Би Сатонгун прилетела в Сильваплану для участия в St.Moritz Gourmet Festival

Bones
Субмарина-истребитель проекта 705 Субмарина-истребитель проекта 705

Чем же на самом деле был проект 705

Популярная механика
Существует ли сингулярность: от теории к фактам Существует ли сингулярность: от теории к фактам

Разбираемся, существует ли сингулярность в реальности

Популярная механика
Корейские денди. Часть 2: как одеваются участники группы BTS Корейские денди. Часть 2: как одеваются участники группы BTS

Стиль корейской группы BTS

Cosmopolitan
Соболев против Славы КПСС: история вражды Соболев против Славы КПСС: история вражды

Давненько мы не слышали ничего от Гнойного

Cosmopolitan
Philips Avent SCF875: тест-драйв гибрида блендера и пароварки Philips Avent SCF875: тест-драйв гибрида блендера и пароварки

Гаджеты для младенцев — это зона повышенной ответственности производителей

Популярная механика
Парфкуратор Парфкуратор

Фредерик Маль об искусстве, коллекционировании и кризисе нишевой парфюмерии

The Rake
Флоранс Илли-Хворостовская: «Дима снится мне каждую ночь» Флоранс Илли-Хворостовская: «Дима снится мне каждую ночь»

Интервью с главной женщиной певца Дмитрия Хворостовского

StarHit
Ураловедение Ураловедение

Екатеринбург обладает всеми чертами современного крупного города

Quattroruote
#Ялюблюсвоюработу #Ялюблюсвоюработу

Певица Валерия недавно отметила юбилей

OK!
Три английских гувернера: интервью с Кейси, Джеком и Фирмином, воспитывающими русских детей Три английских гувернера: интервью с Кейси, Джеком и Фирмином, воспитывающими русских детей

Гувернеры, приехавшие работать в Россию прямиком из Англии

Maxim
Стиль Дональда Гловера Стиль Дональда Гловера

Спасибо стилисту и самоиронии

Esquire
Что носили мужчины на этой неделе Что носили мужчины на этой неделе

Эта неделя запомнится нам не только каннской красной дорожкой

GQ
Целого мира мало Целого мира мало

Человечеству грозит дефицит самых простых минеральных ресурсов

Популярная механика
Газовое дежавю. Болгария попросила возобновить «Южный поток» Газовое дежавю. Болгария попросила возобновить «Южный поток»

О желании Софии превратиться в государство, распределяющее природный газ

Forbes
Лето - жизнь Лето - жизнь

Интервью с актрисой Екатериной Климовой

Домашний Очаг
Почему зомби и клоуны вызывают в тебе безотчетный страх? Почему зомби и клоуны вызывают в тебе безотчетный страх?

Любопытное психологическое объяснение, которое клоуны скрывали от тебя!

Maxim
17 высказываний о смелости и мужестве, которые помогут не падать духом 17 высказываний о смелости и мужестве, которые помогут не падать духом

Несколько цитат о мужестве, которые помогут набраться сил

Psychologies
Шато в Шаранте Шато в Шаранте

Что значит владеть замком в XXI веке?

Seasons of life
Немного огня: стоит ли бороться за уставших сотрудников Немного огня: стоит ли бороться за уставших сотрудников

Даже самая мотивированная команда иногда нуждается отдыхе

Forbes
Как Чуи встретил Соло: обзор нового фильма вселенной “Звездных войн” (без спойлеров) Как Чуи встретил Соло: обзор нового фильма вселенной “Звездных войн” (без спойлеров)

Единственный спойлер: вас ждет поразительный фильм.

Esquire
Миллиардер Олег Тиньков рассказал Владимиру Познеру о смерти, мазохизме и бизнесе Миллиардер Олег Тиньков рассказал Владимиру Познеру о смерти, мазохизме и бизнесе

Банкир и миллиардер считает, что смерть — лучшее изобретение Бога

Forbes
Хранитель ценностей Хранитель ценностей

После четырехлетнего перерыва седан Subaru Legacy вернулся на российский рынок

АвтоМир

5 обычных девушек решили повторить самые обсуждаемые из "луков" звезды

Cosmopolitan
«Я узнала, что мой муж — алкоголик» «Я узнала, что мой муж — алкоголик»

Алкоголизм в семье — это тема, которой принято стыдиться

Psychologies
Прирожденные лидеры: 10 самых влиятельных директоров в мире по версии Forbes Прирожденные лидеры: 10 самых влиятельных директоров в мире по версии Forbes

В рейтинге самых влиятельных людей половина — руководители крупных корпораций

Forbes
«Драма как по Гамлету — Шестеркин или Кошечкин?!» Три причины, почему Россия победила словаков «Драма как по Гамлету — Шестеркин или Кошечкин?!» Три причины, почему Россия победила словаков

Сборная России обыграла Словакию

Maxim
Жизнь могла попасть на Землю из космоса: инопланетные осьминоги Жизнь могла попасть на Землю из космоса: инопланетные осьминоги

Как велика вероятность выживания живого существа в космическом путешествии

Популярная механика
Самые дикие и смешные ошибки в Тотальном диктанте-2018! Самые дикие и смешные ошибки в Тотальном диктанте-2018!

«Окуренные домики» и другие милые нелепости, встреченные в текстах

Maxim
Мифы и легенды Мифы и легенды

7 мифов об уходе за кожей летом

Cosmopolitan
Открыть в приложении