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

Sukhoi проигрыш. Как начался новый зимний сезон санкций Sukhoi проигрыш. Как начался новый зимний сезон санкций

США заблокировали поставки российских самолетов Sukhoi Superjet в Иран

СНОБ
Самая одинокая женщина Америки: правила жизни Мелании Трамп Самая одинокая женщина Америки: правила жизни Мелании Трамп

Мелания Трамп рассказала о знакомстве и жизни с Дональдом Трампом

Forbes
Сливки счастья Сливки счастья

О десерте для праздников и хмурых дней

Огонёк
Профессиональные шахматисты живут дольше обычных людей: исследование Профессиональные шахматисты живут дольше обычных людей: исследование

Открытие австралийских ученых

Популярная механика
Как ухаживать за бородой: выбираем форму и средства Как ухаживать за бородой: выбираем форму и средства

Средства для ухода за бородой

Esquire
Косметика с суперфудами: в чем секрет? Косметика с суперфудами: в чем секрет?

Суперфуды – диетические продукты с максимально полезным составом

Psychologies
Дочка, дочка, запятая Дочка, дочка, запятая

Светлана Захарова о том, каково это — родить еще одного ребенка после сорока

Tatler
Королевский замок, янтарь и запах пороха Королевский замок, янтарь и запах пороха

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

Quattroruote
«Я знаю, бойцы меня где-то ждут» «Я знаю, бойцы меня где-то ждут»

Накануне празднования Дня Победы многие задумываются о своих родственниках

Psychologies
Последние бои Второй Мировой: Берлин, Бреслау, Прага Последние бои Второй Мировой: Берлин, Бреслау, Прага

На 2 мая 1945 года вермахт еще располагал многочисленными группировками

Популярная механика
Пешком по воде Пешком по воде

Далеко не все способны проплыть километр под водой

Популярная механика
Как депрессия искажает восприятие реальности Как депрессия искажает восприятие реальности

Депрессия меняет сознание и восприятие

Psychologies
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
Чужой среди своих: чем займется Алексей Кудрин в Счетной палате Чужой среди своих: чем займется Алексей Кудрин в Счетной палате

Это назначение окончательно исключит экономиста из реальной политики

Forbes
Психодрама: каждый может найти свою звезду Психодрама: каждый может найти свою звезду

Все об участии в Конференции психодрамы

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
Странные, нелепые и сумасшедшие татуировки звезд. Зачем они это сделали?! Странные, нелепые и сумасшедшие татуировки звезд. Зачем они это сделали?!

Вам никогда не приходило в голову "набить" название любимого блюда?

Cosmopolitan
10 канадских автомобилей: да, в Канаде тоже делают машины 10 канадских автомобилей: да, в Канаде тоже делают машины

Посмотрим, что делают в Канаде!

Популярная механика
Как криптостартапы меняют реальность: 7 сфер, в которых уже используются технологии блокчейна Как криптостартапы меняют реальность: 7 сфер, в которых уже используются технологии блокчейна

В ближайшие 5 лет криптовалюты станут «подрывной технологией» многих областей

СНОБ
Лакомый кусочек: как в России меняется представление о покупке продуктов Лакомый кусочек: как в России меняется представление о покупке продуктов

Только за прошлый год россияне дистанционно заказали продуктов на 22 млрд рублей

Forbes
Свобода слова Свобода слова

Трёхуровневый пентхаус в Москве

SALON-Interior
Супергерои и Смерть. Почему «Мстители: Война бесконечности» — лучший фильм Marvel Супергерои и Смерть. Почему «Мстители: Война бесконечности» — лучший фильм Marvel

Еще никогда критики не чувствовали себя настолько униженными и бесполезными

Esquire
Как британские принцы одевались на свои свадьбы с 1893 года Как британские принцы одевались на свои свадьбы с 1893 года

Разнообразие небольшое – или фрак, или мундир

GQ
Две судьбы Две судьбы

«Две комнаты» — премьерный спектакль московского «Гоголь-центра»

OK!
Криптовалютные войны. Эпизод 1: раскол сообщества Криптовалютные войны. Эпизод 1: раскол сообщества

Материальный вопрос испортил критпосообщество

Forbes
Как выжить в Fortnite Battle Royale: лучшие советы Как выжить в Fortnite Battle Royale: лучшие советы

Battle Royale — это относительно новый режим в игре Fortnite

CHIP
Мужской дресс-код на свадьбу: базовые правила Мужской дресс-код на свадьбу: базовые правила

19 мая состоится главная свадьба этого года — принц Гарри женится на Меган Маркл

Esquire
«Срочно. Я арестован». В Испании по запросу России задержали  Уильяма Браудера «Срочно. Я арестован». В Испании по запросу России задержали  Уильяма Браудера

Основатель фонда Hermitage Capital написал, что его везут полицейский участок

Forbes
Дьявол в мелочах Дьявол в мелочах

Как любовная лодка села на мель лайков и комментариев

Glamour
Операция «Багратион»: блицкриг на запад Операция «Багратион»: блицкриг на запад

Как выглядела линия фронта на западном направлении весной 1944-го

Популярная механика
Открыть в приложении