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

Душепарка Душепарка

В России есть свой согревающий напиток – душепарка

КАНТРИ Русская азбука
Обязательная программа: что нельзя пропустить на Bosco Fresh Fest Обязательная программа: что нельзя пропустить на Bosco Fresh Fest

Bosco Fresh Fest 18 возвращается в Москву

Cosmopolitan
Отец и сын Отец и сын

Пётр не сомневался, что бегство сына есть результат заговора

Дилетант
Максима Карреры Максима Карреры

Массимо Каррера нашел путь на вершину футбольного Олимпа

GQ
12 фактов о «Евровидении»! Ты узнаешь о нем больше, чем даже люди, которые его действительно смотрят! 12 фактов о «Евровидении»! Ты узнаешь о нем больше, чем даже люди, которые его действительно смотрят!

Конкурс «Евровидение» впервые был показан в 1956 году

Maxim
Неверный код Неверный код

Как взломать самую защищенную криптовалюту в мире

GQ
Владимир Набоков Владимир Набоков

Портретная галерея Дмитрия Быкова: Владимир Набоков

Дилетант
Клинт Иствуд: «По-вашему, я слишком много на себя беру?» Клинт Иствуд: «По-вашему, я слишком много на себя беру?»

Клинту Иствуду сегодня исполнилось 88 лет

Maxim
Спящая сила: почему рост Китая и Индии не влияет на экономику России Спящая сила: почему рост Китая и Индии не влияет на экономику России

За последние 10 лет объем торговли между Россией и Китаем вырос почти втрое

Forbes
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
Сериал «Властелин Колец»: все, что о нём известно! Сериал «Властелин Колец»: все, что о нём известно!

В тайне и магии вызревает самый дорогой сериал в истории человечества

Maxim
«В технику я верю полностью»: тайна гибели Юрия Гагарина «В технику я верю полностью»: тайна гибели Юрия Гагарина

В обстоятельствах смерти Юрия Гагарина до сих пор остается много белых пятен

Cosmopolitan
Дмитрий Второв:Группа риска. Как в России ищут пропавших детей Дмитрий Второв:Группа риска. Как в России ищут пропавших детей

Как ведутся поиски потерявшихся людей в России и за рубежом

СНОБ
Кислорода не хватает мне Кислорода не хватает мне

Как распознать сезонную гипоксию и справиться с ней

Лиза
Моего ума дело Моего ума дело

Звезды-бизнесмены

StarHit
Татуировка, борода и топор: почему все говорят о новой God of War Татуировка, борода и топор: почему все говорят о новой God of War

Семь фактов о новой God of War

Maxim
Симон Боливар: человек и шляпа Симон Боливар: человек и шляпа

Какое отношение имеет головной убор к Симону Боливару

Дилетант
Последний бой Последний бой

Ветеранов, подаривших нам мирное небо над головой, осталось совсем немного

StarHit
Великий пост Великий пост

Журналист Михаил Зыгарь ввел моду на чтение исторических заметок

Vogue
Кулаки в карманах Кулаки в карманах

Сценарии развития отношений России и Запада на фоне затяжного конфликта

Esquire
Виктория Бекхэм дает советы по садоводству Виктория Бекхэм дает советы по садоводству

Как вырастить розовый сад вашей мечты

Vogue
Болото обещаний. Почему Россия проиграла Казахстану в создании финансового центра Болото обещаний. Почему Россия проиграла Казахстану в создании финансового центра

На создание Международного финансового центра в Астане ушло три года

Forbes
Ольга Бузова: «Мальчик в памперсах мне больше не нужен» Ольга Бузова: «Мальчик в памперсах мне больше не нужен»

Интервью с Ольгой Бузовой

StarHit
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
Самые дикие и нелепые плакаты к 9 Мая Самые дикие и нелепые плакаты к 9 Мая

Каждый год к Дню Победы «креативные умы» одаряют города страны идиотизмом

Maxim
Объект 279: самый необычный танк, похожий на НЛО Объект 279: самый необычный танк, похожий на НЛО

Боевые машины с нестандартной формой корпуса

Популярная механика
Зять Лаврова за прилавком. Александр Винокуров стал совладельцем «Магнита» Зять Лаврова за прилавком. Александр Винокуров стал совладельцем «Магнита»

ВТБ уже продает почти половину своего пакета акций «Магнита»

Forbes
Поиграй со мной. Восемь лучших смартфонов весны Поиграй со мной. Восемь лучших смартфонов весны

Самые интересные смартфоны для геймеров, блогеров и любителей активного отдыха

Forbes
Мороз по коже Мороз по коже

Дарья Мороз ломает шаблоны и получает от этого кайф

Vogue
Номер люкс Номер люкс

Vogue вместе с McKinsey & Company изучили привычки русских модниц

Vogue
Открыть в приложении