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

Больше не наливать Больше не наливать

Год назад бизнес-леди Ирина Вольская отказалась от алкоголя

Tatler
Панцирь Ермака Тимофеевича Панцирь Ермака Тимофеевича

«Тяжёлый панцирь — дар царя — Стал гибели его виною»

Дилетант
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
Корпорация «Микромоторы»: самые маленькие российские двигатели Корпорация «Микромоторы»: самые маленькие российские двигатели

Главный российский центр микродвигателестроения – компания «Мастер Моторс»

Популярная механика
Как помочь пожилым родителям не чувствовать себя одинокими Как помочь пожилым родителям не чувствовать себя одинокими

Одиночество опасно для здоровья

Psychologies
Я сама решу, как жить Я сама решу, как жить

Делай то, что ты считаешь нужным, а не то, что от тебя ждут окружающие

Лиза
Правила жизни Максима Фадеева Правила жизни Максима Фадеева

Композитор, музыкальный продюсер, 50 лет, Москва

Esquire
Панические атаки Панические атаки

Как отличить паническую атаку от «просто дискомфорта» и чем себе помочь

9 месяцев
В поисках вдохновения В поисках вдохновения

Вдохновение нужно нам и в повседневной жизни

Psychologies
Тренинг под парусами: как нас меняет путешествие на яхте? Тренинг под парусами: как нас меняет путешествие на яхте?

В последнее время  популярность приобретают тренинги по тимбилдингу на яхтах

Psychologies
InSight и спутники MarCO: NASA готовит грандиозную экспедицию на Марс InSight и спутники MarCO: NASA готовит грандиозную экспедицию на Марс

Уже совсем скоро ракета Atlas V доставит на Марс исследовательский модуль

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
Шпионские игры Шпионские игры

Похоже, в российском кинематографе скоро появится свой агент 007

OK!
Страна наличных. Как научить россиян обращаться с деньгами Страна наличных. Как научить россиян обращаться с деньгами

Большинство россиян до сих пор предпочитают расплачиваться наличными

Forbes
Главные вечеринки ПМЭФ 24 мая: бои, рок-концерты и вечеринки банков Главные вечеринки ПМЭФ 24 мая: бои, рок-концерты и вечеринки банков

Ключевые вечеринки традиционно проводятся в первый день Петербургского форума

Forbes
Шато в Шаранте Шато в Шаранте

Что значит владеть замком в XXI веке?

Seasons of life
Сборная России по футболу Сборная России по футболу

Правила жизни сборной России по футболу

Esquire
Карта дня беспилотника Карта дня беспилотника

Как города России готовятся к появлению беспилотных автомобилей

Популярная механика
Банкир со вкусом: почему Андрей Вдовин потерял бизнес Банкир со вкусом: почему Андрей Вдовин потерял бизнес

Forbes поговорил с бывшим совладельцем Азиатско-тихоокеанского банка

Forbes
5 книг об оружии 5 книг об оружии

5 книг об оружии через призму развития инженерной мысли и без излишней агрессии

Популярная механика
Меня зовут Хан: «Звездные войны» без Империи и джедаев Меня зовут Хан: «Звездные войны» без Империи и джедаев

На экраны в России выходит фильм «Хан Соло. Звездные войны. Истории»

Playboy
Какими будут новые iPhone? Какими будут новые iPhone?

Мы собрали самые свежие подробности о новых iPhone

CHIP
Долгое прощение Долгое прощение

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

Добрые советы
Симон Боливар: человек и шляпа Симон Боливар: человек и шляпа

Какое отношение имеет головной убор к Симону Боливару

Дилетант
Самые жуткие травмы в истории спорта Самые жуткие травмы в истории спорта

Шесть случаев, узнав о которых, ты ограничишь свою физнагрузку игрой FIFA 17

Maxim
5 салонных процедур с мгновенным эффектом 5 салонных процедур с мгновенным эффектом

Пять процедур, которые подходят как мужчинам, так и женщинам

Esquire
Дима Билан, Сергей Лазарев и другие звезды на детской премии «Дай пять!» Дима Билан, Сергей Лазарев и другие звезды на детской премии «Дай пять!»

Церемония награждения Национальной телевизионной премии «Дай пять!»

Cosmopolitan
Путешествие за границу Путешествие за границу

Внутренние помещения 74-метровой Plvs Vltra впитали бирюзовую лёгкость

Robb Report
Гениально! 4 способа накрасить ресницы одной тушью для разного эффекта в макияже Гениально! 4 способа накрасить ресницы одной тушью для разного эффекта в макияже

А ты знала, что щеточкой туши можно манипулировать, создавая разные образы?

Cosmopolitan
Гиперкары небесные. Изучаем феномен сверхбыстрых автомобилей Гиперкары небесные. Изучаем феномен сверхбыстрых автомобилей

Как и почему появились машины, для которых слова «суперкар» явно недостаточно?

Maxim
Открыть в приложении