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

Дочь Ра Дочь Ра

Клеопатре суждено было стать последней царицей относительно независимого Египта

Дилетант
Между бегством и свободой Между бегством и свободой

Как Саша Соколов соединил многие противоположности — и отменил их

Weekend
Свержение Аполлона Свержение Аполлона

Как возник «лунный заговор» — главная теория фальсификации XX века

Вокруг света
Крысы прошлись по виртуальному пространству силой мысли Крысы прошлись по виртуальному пространству силой мысли

Крысы способны ориентироваться в виртуальном пространстве

N+1
Роза севера Роза севера

Самые могущественные во Франции «спонсоры» подарили Шартрскому собору розу

Вокруг света
Идиот и злодейство Идиот и злодейство

Как саботажник Швейк оказался самым обнадеживающим супергероем литературы

Weekend
Идем на восток Идем на восток

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

Вокруг света
Однажды в Ростове Однажды в Ростове

История одного особняка

Новый очаг
Светлая мысль Светлая мысль

Как появилась и эволюционировала электрическая лампочка

Вокруг света
Почему во время менопаузы стоит сделать перманентный макияж: 5 плюсов процедуры для женщин 50+ Почему во время менопаузы стоит сделать перманентный макияж: 5 плюсов процедуры для женщин 50+

Выраженный эффект от перманентного макияжа можно увидеть во время менопаузы

VOICE
Идущие за лучом Идущие за лучом

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

Вокруг света
«Пережитки большой войны» «Пережитки большой войны»

Как опыт XX века изменил восприятие вооруженных конфликтов

N+1
Борьба за госбезопасность во всём мире Борьба за госбезопасность во всём мире

Юрий Андропов вошел в историю как реформатор, хотя и потенциальный

Дилетант
Зачем человеку две ноздри? Чтобы чувствовать «стереозапахи» Зачем человеку две ноздри? Чтобы чувствовать «стереозапахи»

Как мозг обрабатывает запахи?

ТехИнсайдер
Жить интересно Жить интересно

О том, как можно найти решение, оглянувшись в прошлое

Вокруг света
«Повезло этой беженке найти такой славный дом»: как жили спасенные от Холокоста дети «Повезло этой беженке найти такой славный дом»: как жили спасенные от Холокоста дети

Глава из книги Веры Гиссинг «Жемчужины детства»

Forbes
Дорога в «парадиз» Дорога в «парадиз»

В августе 1700 года Пётр начал, без объявления, войну со Швецией

Дилетант
Тонкая допросная линия Тонкая допросная линия

«Голубиный туннель»: фильм Эррола Морриса о Джоне Ле Карре

Weekend
Схема мироздания Схема мироздания

Что объединяет орнамент, тело человека, элементарные частицы и земной шар?

Вокруг света
Что будет, если питаться фастфудом каждый день Что будет, если питаться фастфудом каждый день

Как фастфуд влияет на физическое и психическое здоровье?

РБК
Автомобили героев сериала «Во все тяжкие». Культовые машины преступного мира Альбукерке Автомобили героев сериала «Во все тяжкие». Культовые машины преступного мира Альбукерке

Пристальный взгляд на модели из знаменитого сериала и скрытый в них символизм

4x4 Club
Героиня в кадре Героиня в кадре

Стася Милославская живет свою лучшую жизнь

VOICE
С днем рождения, небесный маэстро! С днем рождения, небесный маэстро!

Вспомним историю легендарного авиаконструктора — Андрея Николаевича Туполева

Наука и техника
Новогодняя революция Новогодняя революция

Кубинская революция произошла в очень удобное время для последующих торжеств

Дилетант
«Я сделала все, что могла»: как найти силу в своем бессилии «Я сделала все, что могла»: как найти силу в своем бессилии

Глава из книги «Ты можешь: Книга о том, как найти контакт с собой и реальностью»

Psychologies
Десять фактов о «шестисотом» Мерседесе  — короле дорог из 90-х Десять фактов о «шестисотом» Мерседесе  — короле дорог из 90-х

Рассказываем самое интересное о культовом Мерседесе 90-х

Maxim
Секс без оргазма: 13 последствий, о которых тебя никто не предупреждал Секс без оргазма: 13 последствий, о которых тебя никто не предупреждал

Какие последствия у секса без оргазма? Рассказываем

VOICE
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
Организация искусственного интеллекта: ждет ли ИИ система глобального регулирования Организация искусственного интеллекта: ждет ли ИИ система глобального регулирования

Как модели регулирования могут способствовать безопасному развитию технологий

Forbes
Владимир Машков: «Я не бегу ни от проблем, ни от забот. Это мой путь. И у меня есть цель» Владимир Машков: «Я не бегу ни от проблем, ни от забот. Это мой путь. И у меня есть цель»

Моя задача, чтобы работал не только один я, а коллектив

Караван историй
Открыть в приложении