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

Найти свое место в новой реальности Найти свое место в новой реальности

Кого из соискателей при прочих равных выбирают сегодня работодатели?

Psychologies
«Трамп загнал себя в патовую ситуацию» «Трамп загнал себя в патовую ситуацию»

Интервью с главным научным сотрудником Владимиром Васильевым

Огонёк
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
Новые фото далеких галактик из самого подробного каталога звездного неба Новые фото далеких галактик из самого подробного каталога звездного неба

Несколько потрясающих снимков самых отдаленных уголков космоса

National Geographic
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 обычных девушек решили повторить самые обсуждаемые из "луков" звезды

Cosmopolitan
SEGA Mega Drive Mini SEGA Mega Drive Mini

Детство возвращается. Не ждали?

Игромания
Неизвестное о загадочном: как японцы воздушными шарами американцев бомбили Неизвестное о загадочном: как японцы воздушными шарами американцев бомбили

План на грани гениальности и маразма

Maxim
Без шума и ярости. О премьере «Трех сестер» в постановке Константина Богомолова Без шума и ярости. О премьере «Трех сестер» в постановке Константина Богомолова

МХТ им. А. Чехова выпустил долгожданную премьеру «Трех сестер»

СНОБ
Покупки в зарубежных онлайн-магазинах Покупки в зарубежных онлайн-магазинах

Интернет открыл принципиально новые возможности для торговли

CHIP
Героиня нашего времени Героиня нашего времени

Равшана Куркова о том, почему нужно учиться мечтать

Cosmopolitan
От Камчатки до Аляски на катамаране: радио «Искатель» зовет смельчаков в экспедицию! От Камчатки до Аляски на катамаране: радио «Искатель» зовет смельчаков в экспедицию!

Команда искателей приключений отправляется в путешествие мечты

National Geographic
Geely Atlas. В зоне особого внимания Geely Atlas. В зоне особого внимания

Geely Atlas претендует на звание самого толкового «китайца» в России

АвтоМир
В сторону юга В сторону юга

После XXII зимней Олимпиады Большой Сочи окончательно превратился в город-символ

Quattroruote
«Не увязнуть и найти путь вперёд — вот цель научной фантастики» «Не увязнуть и найти путь вперёд — вот цель научной фантастики»

Беседа c Дэвидом Брином

Мир Фантастики
Jurassic World Evolution Jurassic World Evolution

Собственный парк с Голдблюмом и бронтозаврами

Игромания
Я могу говорить Я могу говорить

Заявить, что ты стал жертвой, никогда не поздно и вовсе не стыдно

Esquire
5 упражнений, чтобы изменить жизнь 5 упражнений, чтобы изменить жизнь

Как подготовить себя к решительным действиям и сделать шаг навстречу новой жизни

Psychologies
Инфляция уже на минимуме, а роста экономики все нет Инфляция уже на минимуме, а роста экономики все нет

Инфляция в России находится на минимальных исторических уровнях

Эксперт
10 мотоциклов из СССР 10 мотоциклов из СССР

10 советских мотоциклетных заводов

Популярная механика
“Вы смогли увлечь даже бывалого путешественника”. Как проходил наш фототур в Азербайджан “Вы смогли увлечь даже бывалого путешественника”. Как проходил наш фототур в Азербайджан

Предоставляем слово участникам поездки в Азербайджан

National Geographic
Карта дня беспилотника Карта дня беспилотника

Как города России готовятся к появлению беспилотных автомобилей

Популярная механика
Жизнь налаживается: «самый грустный белый медведь в мире» два года спустя Жизнь налаживается: «самый грустный белый медведь в мире» два года спустя

История белого медведя по кличке Пицца

National Geographic
С чего начинается молния С чего начинается молния

В науке о молниях — сезон открытий

Огонёк
13 перемен весны 13 перемен весны

Древняя японская кухня и её влияние на меню лучших ресторанов мира

Robb Report
Махараджи у руля Махараджи у руля

Роллс-ройсы индийских принцев

Robb Report
Над синим шариком: истории космонавтов Над синим шариком: истории космонавтов

Нелегко описать красоту Земли, которая открывается взорам с орбиты

National Geographic
Две судьбы Две судьбы

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

OK!
Как правильно использовать время Как правильно использовать время

Кто вы — «сова» или «жаворонок»?

Psychologies
Казахский Тутанхамон: открытие XX века Казахский Тутанхамон: открытие XX века

Выставка «Наследие Великой степи: шедевры ювелирного искусства»

National Geographic
Открыть в приложении