Что такое Солнце? Газовый шар плотнее воды, мощнейший термоядерный реактор

Вокруг светаНаука

Где рождается свет

Что такое Солнце? Газовый шар, который плотнее воды, мощнейший термоядерный реактор, подобный куче гниющих листьев, и тюрьма для собственного света, пробирающегося на поверхность миллион лет.

Текст: Анатолий Глянцев

Выброс вещества из короны Солнца 31 августа 2012 года

Между прославленными астрономами и космологами англичанином Фредом Хойлом и канадцем Расселом Ормондом Редманом однажды состоялся такой обмен репликами:

– В принципе, звезда имеет довольно простую структуру.

– Вы бы тоже выглядели довольно простым с расстояния в десять парсек.

Редман не был специалистом по Солнцу, но астрономы-солнечники могли бы подписаться под его словами. До Солнца, в отличие от других звезд, всего восемь световых минут – миллионные доли парсека. И чем больше мы узнаем о дневном светиле, тем больше убеждаемся в его сложном, причудливом, даже в чем-то парадоксальном устройстве.

Начнем с элементарного вопроса: каков размер Солнца? Чтобы ответить, нужно определить, где оно закачивается, а это не так-то просто. У Солнца нет твердой поверхности, его верхние слои состоят из разреженного газа. Здесь берет начало солнечный ветер – поток вещества, постоянно истекающий из звезды и заполняющий Солнечную систему. Условной поверхностью Солнца считается фотосфера – слой, где свет отрывается от вещества и отправляется в путешествие через космос. Именно фотосферу мы видим, глядя на солнечный диск невооруженным глазом. Когда говорят о радиусе Солнца, имеют в виду расстояние от центра до фотосферы.

Моделирование NASA потока извергнутых Солнцем частиц, обрушившегося на Марс и вырывающей ионы из верхних слоев атмосферы

Радиус нашей звезды – 700 000 км. Это означает, что Солнце в 109 раз больше Земли по диаметру и более чем в миллион раз – по объему. При этом Солнце массивнее нашей планеты в 330 тысяч раз. Разделив массу звезды на ее объем, получим среднюю плотность Солнца: около 1,4 грамма в кубическом сантиметре. Называя Солнце газовым шаром, не стоит забывать, что оно плотнее воды.

Фотоны – частицы света – рождаются в центре Солнца и постепенно пробиваются к поверхности. Проделаем этот путь вместе с фотоном.

Колыбель света

В центре Солнца находится ядро – самая горячая и плотная область. По разным оценкам, на ядро приходится от пятой до третьей части солнечного радиуса. Такой разброс цифр может показаться неприличным, но что же делать: никто еще не бывал внутри звезды. Впрочем, даже треть радиуса – это менее 4% объема Солнца и всего 10% его массы. Сердце светила невелико, но именно здесь происходят термоядерные реакции, делающие Солнце звездой.

В самом центре температура достигает 15 миллионов градусов. В таких условиях не могут существовать атомы. Вещество состоит из голых атомных ядер и  оторванных от них электронов (такое состояние называется плазмой). Вышележащие слои своей громадной тяжестью создают давление в 250 млрд атмосфер. Поэтому плазма в центре Солнца в 15 раз плотнее свинца.

Высокая температура означает, что частицы плазмы движутся с огромной скоростью. Протоны (ядра водорода) сталкиваются друг с другом. Почти все такие столкновения заканчиваются тем, что столкнувшиеся частицы вновь разлетаются в разные стороны. Ведь они положительно заряжены, а  одноименные заряды отталкиваются. Однако иногда столкнувшиеся протоны сливаются в ядро дейтерия – тяжелого изотопа водорода. Так начинается цепочка термоядерных реакций, которая называется протон-протонным циклом (pp-циклом). Она довольно сложная: в добром десятке реакций образуются и тут же исчезают дейтерий, литий, бериллий, бор. Но исход всего цикла прост. Из четырех протонов образуется одно ядро гелия, два электрона, а также несколько фотонов и нейтрино.

Схема внутреннего строения солнца: 1 – ядро, 2 – зона лучистого переноса, 3 – конвективная зона, 4 – фотосфера, 5 – хромосфера

Продукты реакции в сумме весят несколько меньше, чем исходные протоны. Эта разница невелика: всего 7 граммов на 1 кг водорода. Но именно она превращается в энергию по знаменитой формуле E = mc2. Около 2% этой энергии уносят легкие всепроникающие частицы – нейтрино, а всю остальную – фотоны.

Куча гниющих листьев

Ежесекундно Солнце расходует свыше 600 млн тонн водорода. Из них в излучение превращается 4,3 млн тонн. Много ли это? В 2020 г. все электростанции мира выработали 27 петаватт-часов. Им пришлось бы работать в том же темпе четыре миллиона лет, чтобы произвести энергию, которую Солнце выделяет всего за одну секунду.

Если вы подумали, что наша звезда невероятно эффективный источник энергии, нельзя было ошибиться сильнее. Разделив энерговыделение Солнца на его массу, получим всего 0,2 милливатта на килограмм. Для сравнения: человек массой 70 кг в состоянии покоя выделяет около 100 Вт тепла. В пересчете на массу отдыхающий человек – в тысячи раз более эффективный обогреватель, чем Солнце, а о марафонце на дистанции и говорить нечего. Средний килограмм солнечного вещества выделяет не больше энергии, чем килограмм гниющих листьев.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Сложные связи Сложные связи

Какими удивительными чертами могут обладать человеческие языки

Вокруг света
Сервер научных статей bioRxiv поручил ИИ писать резюме. Пока не все хорошо Сервер научных статей bioRxiv поручил ИИ писать резюме. Пока не все хорошо

В bioRxiv стартовала в пилотном режиме ИИ-модель, которая может писать резюме

ТехИнсайдер
Масса за горизонтом событий Масса за горизонтом событий

О том, как удалось обнаружить и «взвесить» одну из сверхмассивных чёрных дыр

Наука и жизнь
10 необычных, но полезных методов использования чеснока в быту 10 необычных, но полезных методов использования чеснока в быту

Как можно использовать чеснок не по назначению

ТехИнсайдер
Ослепительная четверка Ослепительная четверка

Эти женщины вершили китайскую историю, губили и спасали царств

Вокруг света
Как долго алкоголь остается в организме. Вы удивитесь! Как долго алкоголь остается в организме. Вы удивитесь!

Спиртное задерживается в нашем теле дольше, чем вы могли подумать

ТехИнсайдер
Светлая мысль Светлая мысль

Как появилась и эволюционировала электрическая лампочка

Вокруг света
Что такое мьюинг — для чего, как делать и есть ли эффект Что такое мьюинг — для чего, как делать и есть ли эффект

Разбираемся, влияет ли положение языка на овал лица и положение зубов

РБК
Идем на восток Идем на восток

Увидеть 3 архитектурные эпохи, пожить в XVIII веке и отведать арзамасских гусей

Вокруг света
Коллективные неврозы современности: психические расстройства, которыми страдают все Коллективные неврозы современности: психические расстройства, которыми страдают все

Отрывок из книги «Психотерапия и экзистенциализм»

ТехИнсайдер
Идущие за лучом Идущие за лучом

Управление мозгом с помощью света порождает много надежд и столько же опасений

Вокруг света
Проверьте себя за минуту: 8 факторов, которые указывают на риск развития сахарного диабета Проверьте себя за минуту: 8 факторов, которые указывают на риск развития сахарного диабета

Как определить, что у вас может быть сахарный диабет?

Psychologies
Аракчеевы Аракчеевы

Род Аракчеевых до сих пор ассоциируется с мрачным периодом в истории России

Дилетант
Билайн взялся за трубку: зачем оператор купил сервис коллтрекинга Билайн взялся за трубку: зачем оператор купил сервис коллтрекинга

«Вымпелком» купил контрольный пакет в компании «Колибри»,

Forbes
Дышащие под водой Дышащие под водой

Могут ли, с точки зрения науки, человекоподобные существа жить под водой?

Вокруг света
4 фразы, которые гарантированно разрушат отношения 4 фразы, которые гарантированно разрушат отношения

Фразы, которые подтачивают доверие друг к другу и постепенно разрушают союз

Psychologies
Умирающая хромосома Умирающая хромосома

Y-хромосома — cамая маленькая в человеческом геноме, она продолжает уменьшаться

ТехИнсайдер
Психологический тест: выберите место, где вы чувствуете себя в безопасности, и узнайте, что вы за человек на самом деле Психологический тест: выберите место, где вы чувствуете себя в безопасности, и узнайте, что вы за человек на самом деле

В каком месте вы будете чувствовать себя более безопасно?

ТехИнсайдер
Мимо ехали евреи Мимо ехали евреи

«И ясно, что евреи виноваты, осталось только летопись найти»

Дилетант
Лунный путь Китая: большая гонка-2 Лунный путь Китая: большая гонка-2

Американцы получили неукротимого и финансово мощного научного противника

Наука
Кулинарные мемуары: актер Стэнли Туччи рассказывает истории о своих любимых блюдах Кулинарные мемуары: актер Стэнли Туччи рассказывает истории о своих любимых блюдах

Глава из книги Стэнли Туччи «Вкус. Кулинарные мемуары» о Флоренции

Forbes
Как носить кардиган, если тебе за 50: советы стилистов Как носить кардиган, если тебе за 50: советы стилистов

Кардиган — универсальная вещь в гардеробе любой женщины

VOICE
Как кормить ребенка, чтобы в будущем у него не было расстройств пищевого поведения? Как кормить ребенка, чтобы в будущем у него не было расстройств пищевого поведения?

Как сформировать у ребенка здоровое отношение к еде

VOICE
Кофе как повод для технической революции Кофе как повод для технической революции

С чего началась история превращения плодов кофейного дерева в напиток

Знание – сила
«Университет — это институт развития, который может стать драйвером территории» | “The University Is a Development Institution That Can Become a Driver for Territorial Development” «Университет — это институт развития, который может стать драйвером территории» | “The University Is a Development Institution That Can Become a Driver for Territorial Development”

В чем потенциал вузов и как университеты берут на себя роль институтов развития

Позитивные изменения
Пилатес: 5 упражнений и советы для начинающих Пилатес: 5 упражнений и советы для начинающих

Задача пилатеса — вернуть мышцам анатомически верное и естественное положение

РБК
Хоп, рэперок: что общего у Розенбаума, «Каспийского Груза» и Моргенштерна? Хоп, рэперок: что общего у Розенбаума, «Каспийского Груза» и Моргенштерна?

Что общего у рэпа и шансона и почему вдруг об этом заговорили

Правила жизни
Со скоростью звука Со скоростью звука

Как новая форма знакомого контента может вызвать взрывной рост аудитории

Правила жизни
Золотая лихорадка: кто и почему охотится за старой электроникой Золотая лихорадка: кто и почему охотится за старой электроникой

Сколько и каких драгметаллов было в телевизорах и компьютерах ушедшей эпохи

ТехИнсайдер
Нездоровый румянец Нездоровый румянец

Почему возникают покраснения на коже и как с ними бороться

Лиза
Открыть в приложении