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

1996 год 1996 год

Срок первого президента РФ подошёл к концу, смута продолжается

Esquire
Язык тела: мифы и факты Язык тела: мифы и факты

Все проявления тела несут в себе скрытый смысл и ни одно не бывает случайным

Psychologies
«8 подруг Оушена», «Реинкарнация» и другие главные фильмы июня «8 подруг Оушена», «Реинкарнация» и другие главные фильмы июня

Прочитай наши рецензии и реши, бежать ли тебе в кинотеатр

Maxim
10 автомобилей из Прибалтики 10 автомобилей из Прибалтики

Какие автомобили из Прибалтики, кроме латвийского РАФа, вы знаете?

Популярная механика
Квантовая криптография: что это такое? Квантовая криптография: что это такое?

Каковы перспективы квантовой криптографии в области дальней связи?

Популярная механика
Юлия Самойлова о «Евровидении»: «Я понимала, что Первый канал меня использует» Юлия Самойлова о «Евровидении»: «Я понимала, что Первый канал меня использует»

Первый случай, когда российский исполнитель не попал в финал Евровидения

Cosmopolitan
В поисках вдохновения В поисках вдохновения

Вдохновение нужно нам и в повседневной жизни

Psychologies
Экстремальный Боракай Экстремальный Боракай

Филиппинский остров Боракай – это мягкий белый песок, пальмы, бирюзовое море

АвтоМир
На берег крутой На берег крутой

Байк Indian Roadmaster покоряет дикий шотландский маршрут North Coast 500

Robb Report
Спросите у ясеня Спросите у ясеня

С деревом работают современные дизайнеры и скульпторы

Seasons of life
Отдых по следам любимых писателей Отдых по следам любимых писателей

Летний отпуск – как обязательный ритуал, как воскресный ужин с друзьями

Esquire
Целого мира мало Целого мира мало

Человечеству грозит дефицит самых простых минеральных ресурсов

Популярная механика
Операция «Багратион»: блицкриг на запад Операция «Багратион»: блицкриг на запад

Как выглядела линия фронта на западном направлении весной 1944-го

Популярная механика
Свежие идеи: 5 модных сочетаний лета-2018 Свежие идеи: 5 модных сочетаний лета-2018

Актуальные идеи сочетаний для теплого сезона

Cosmopolitan
Максим Скулачев: «Похоже, что мы взломали механизм старения!» Максим Скулачев: «Похоже, что мы взломали механизм старения!»

О том, когда настанет вечная молодость, биохимик Максим Скулачев

Maxim
Мороз по коже Мороз по коже

Дарья Мороз ломает шаблоны и получает от этого кайф

Vogue
Владимир Сурдин: «Интернет из космоса не боится никакого контроля!» Владимир Сурдин: «Интернет из космоса не боится никакого контроля!»

Наш гость — Владимир Сурдин, астроном, доцент физфака МГУ

Maxim
Номер люкс Номер люкс

Vogue вместе с McKinsey & Company изучили привычки русских модниц

Vogue
Каково это – быть мэром Москвы Каково это – быть мэром Москвы

Размышления московского градоначальника Сергея Собянина

Esquire
От A до Z От A до Z

Алессандро Сартори меняет привычные представления о модной мужской одежде

The Rake
Новосибирский инженер создал инвалидную коляску, управляемую силой мысли Новосибирский инженер создал инвалидную коляску, управляемую силой мысли

Первая в мире система управления инвалидной коляской с помощью мозга

Популярная механика
Столичный бенчмарк Столичный бенчмарк

Резиденции Noble Row в Хилковом переулке в Москве

Robb Report
Возвращение Возвращение

Прошло 7 лет после возрождения одного из старейших в мире мотоциклетных брендов

Популярная механика
Империя «Динамо» Империя «Динамо»

Как сохранилось и почему будет реформировано главное спортивное общество России

РБК
Воспоминания Линдси Лохан, Пэрис Хилтон и других звезд о тюрьме Воспоминания Линдси Лохан, Пэрис Хилтон и других звезд о тюрьме

Эти знаменитости провели время за решеткой и поделились впечатлениями

Cosmopolitan
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
Гид по тканям: как выбрать лучшее Гид по тканям: как выбрать лучшее

Состав материала не всегда говорит о его свойствах

Популярная механика
Староверы в бизнесе: честные, скромные и трудолюбивые Староверы в бизнесе: честные, скромные и трудолюбивые

Огромная роль староверов в становлении русского бизнеса до сих пор малоизвестна

Дилетант
8 женщин, которые меня рассмешили 8 женщин, которые меня рассмешили

Эти женщины заставляют улыбаться актрису Эми Шумер

Glamour
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
Открыть в приложении