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

«Риски существенно преувеличены» «Риски существенно преувеличены»

Торговый оборот России со странами Африки в 2022 году составил 18 млрд долларов

FP. BusinessReview
Куплю-продам: редактор Cosmo тестирует сервис доставки Avito Куплю-продам: редактор Cosmo тестирует сервис доставки Avito

С новой услугой доставки покупать и продавать вещи стало еще проще и безопаснее

Cosmopolitan
«Воздушный секс» и другие безумные секс-соревнования «Воздушный секс» и другие безумные секс-соревнования

Знакомим тебя с самыми странными и невероятными сексуальными чемпионатами

Cosmopolitan
5 показателей адекватности вашей духовной практики 5 показателей адекватности вашей духовной практики

В практиках медитации есть множество плюсов и одновременно — опасных ловушек

Psychologies
Отец и сын Отец и сын

Пётр не сомневался, что бегство сына есть результат заговора

Дилетант
Как депрессия искажает восприятие реальности Как депрессия искажает восприятие реальности

Депрессия меняет сознание и восприятие

Psychologies
Долгое прощение Долгое прощение

Что делать, если вы узнали о неверности своего мужчины: советы психолога

Добрые советы
Волшебник в котловане: как Виталий Мутко изменит рынок недвижимости Волшебник в котловане: как Виталий Мутко изменит рынок недвижимости

Бывший министр спорта Виталий Мутко может в ближайшее время стать вице-премьером

Forbes
Алкогений: Питер О’Тул Алкогений: Питер О’Тул

Питер О’Тул, ирландский бунтарь с шальными глазами и лицом пьяного ангела

Maxim
Владимир Гуриев — о русской классике и книгах, перед которыми невозможно устоять Владимир Гуриев — о русской классике и книгах, перед которыми невозможно устоять

Владимир Гуриев рассказывает о страшных литературных впечатлениях детства

Esquire
Дело жизни Казуаки Харады Дело жизни Казуаки Харады

Японский художник Казуаки Хараде нашел свое дело почти случайно

Популярная механика
Витает в воздухе: 5 вирусов, которых стоит бояться Витает в воздухе: 5 вирусов, которых стоит бояться

Cosmo расскажет о пяти вирусах, которых стоит опасаться

Cosmopolitan
Портфельные инвестиции Портфельные инвестиции

Макс Поу раздвигает рамки дресс-кодов

The Rake
Целебные травмы Целебные травмы

О трагических событиях из жизни чувствительных натур

Maxim
Анатолий Собчак Анатолий Собчак

Правила жизни Анатолия Собчака

Esquire
Мамина школа Мамина школа

Липа Тетерич умеет работать с детьми и делает это профессионально

OK!
«Первая ласточка». Суд обязал Россию выплатить украинским компаниям $150 млн за потерю Крыма «Первая ласточка». Суд обязал Россию выплатить украинским компаниям $150 млн за потерю Крыма

«Нафтогаз» рассчитывает получить от Москвы компенсацию в $8 млрд

Forbes
10 неожиданных способов применения газовой горелки 10 неожиданных способов применения газовой горелки

Несколько способов применения газовой горелки, о которых знают далеко не все

Популярная механика
5 признаков эмоционально нестабильного мужчины, который разобьет вам сердце 5 признаков эмоционально нестабильного мужчины, который разобьет вам сердце

Стоит ли связывать жизнь с человеком, не способным создать крепкие отношения

Psychologies
Концы в воду Концы в воду

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

AD
10 признаков, что вы встретили родственную душу 10 признаков, что вы встретили родственную душу

Что мы имеем в виду, когда говорим о «второй половинке»

Psychologies
12 друзей океана 12 друзей океана

Самые интересные яхтенные новинки

Robb Report
Кому принцессу? 8 самых желанных свободных наследниц престола Кому принцессу? 8 самых желанных свободных наследниц престола

Кто сказал, что тебе никогда не стать принцем?

Playboy
Александра Ревенко: «Пока не понимаю, куда я иду: открыта всему и плыву по течению» Александра Ревенко: «Пока не понимаю, куда я иду: открыта всему и плыву по течению»

Интервью с актрисой Александрой Ревенко

Esquire
Заставляйте сердце биться чаще! Заставляйте сердце биться чаще!

Бешеный темп жизни, как это ни парадоксально, обрекает нас на неподвижность

Psychologies
«Мой сын готов продолжать мое дело». Последнее интервью миллиардера Георгия Генса «Мой сын готов продолжать мое дело». Последнее интервью миллиардера Георгия Генса

Георгий Генс о коллекционировании, спорте и воспитании детей

Forbes
Просто забей Просто забей

Альтернатива классической игре — попинать горящий мяч или поплескаться в болоте

GQ
Как оживить скучный доклад. Легко!.. Как оживить скучный доклад. Легко!..

Чтобы твое выступление не подняли на смех, вставь в него несколько шуток

Maxim
Лев прав Лев прав

Лев Яшин был легендой советского футбола, но однажды он потерял все

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

Алкоголизм в семье — это тема, которой принято стыдиться

Psychologies
Открыть в приложении