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

ЧВК «Рюрик» ЧВК «Рюрик»

Около 838 года в поле зрения Византии попали люди, называвших себя русами

Дилетант
Стоит ли заводить отношения с мужчиной сразу после его развода: мнение психолога Стоит ли заводить отношения с мужчиной сразу после его развода: мнение психолога

Что важно знать, если вам встретился мужчина, переживающий развод

Psychologies
Разорвавшие шаблон Разорвавшие шаблон

Идеи этих ученых настолько опережали эпоху, что современники считали их чушью

Вокруг света
«Сейчас такой период, когда меня наконец увидели» «Сейчас такой период, когда меня наконец увидели»

К 17 годам актриса Лиза Ищенко успела громко заявить о себе, и это не случайно!

OK!
Человеческий фактор Человеческий фактор

Как голландцы спасли свои каналы, а упавший самолет – целый район?

Вокруг света
Эпидемия одиночества: 8 признаков того, что ваше состояние становится опасным для жизни Эпидемия одиночества: 8 признаков того, что ваше состояние становится опасным для жизни

В чем опасность одиночества? И как справиться с этим чувством?

Psychologies
Идем на восток Идем на восток

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

Вокруг света
6 типов людей в коллективе: как наладить отношения на работе 6 типов людей в коллективе: как наладить отношения на работе

Как можно предотвращать всплески токсичности в коллективе

Psychologies
Издать любой ценой Издать любой ценой

У разных исторических периодов – свои «главные» энциклопедии

Вокруг света
Что можно сделать в Майнкрафте? Топ-15 интересных идей для нескучного вечера Что можно сделать в Майнкрафте? Топ-15 интересных идей для нескучного вечера

Minecraft — это песочница, в которой можно воплотить самые невероятные планы

CHIP
Идущие за лучом Идущие за лучом

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

Вокруг света
Дайте воды Дайте воды

5 причин необъяснимой жажды

Лиза
Наши поезда готовятся к взлету Наши поезда готовятся к взлету

Возможно ли в России развить и внедрить технологии магнитной левитации?

Монокль
Почему вы привлекаете недоброжелателей: 4 способа изменить расклад сил Почему вы привлекаете недоброжелателей: 4 способа изменить расклад сил

Как выстраивать барьеры в сложных отношениях и отстаивать свою точку зрения?

Psychologies
Информационная война Информационная война

В Древнем Риме борьба пропагандистов была не менее напряженной, чем сейчас

Дилетант
«Мифы северных народов России. От творца Нума и ворона Кутха до демонов кулей и злых духов кана» «Мифы северных народов России. От творца Нума и ворона Кутха до демонов кулей и злых духов кана»

Какие божества и духи оберегают природу и покровительствуют людям

N+1
За и против За и против

Друзья и враги Симона Петлюры иногда переходили из одного стана в другой

Дилетант
Улицы волшебных фонарей Улицы волшебных фонарей

«Волшебный участок»: милицейская сказка

Weekend
Дышащие под водой Дышащие под водой

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

Вокруг света
Топ-7 самых красивых спорткаров Топ-7 самых красивых спорткаров

Спорткары, которыми действительно хочется любоваться

РБК
Головкины Головкины

Дворянский род, сделавший себе имя благодаря семейным связям

Дилетант
Норма, я тебя знаю Норма, я тебя знаю

Михаил Лабковский о понятии «норма», гениальности, детских травмах и счастье

Psychologies
В России выходит автобиография Энцо Феррари «Мои ужасные радости». MAXIM публикует эксклюзивный отрывок В России выходит автобиография Энцо Феррари «Мои ужасные радости». MAXIM публикует эксклюзивный отрывок

Самая важная глава из книги великого конструктора и автогонщика.

Maxim
Канцерогенный фактор: можно ли заболеть раком, если работать по ночам Канцерогенный фактор: можно ли заболеть раком, если работать по ночам

Как нарушения сна связаны с онкогенными факторами?

Psychologies
Интеллектуальная проходимость Интеллектуальная проходимость

Как электроника увеличивает внедорожные возможности машины

ТехИнсайдер
Боккаччо: новый век Боккаччо: новый век

Творчество Джованни Боккаччо не могло не привлечь внимание кинематографа

Знание – сила
10 наиболее частых вопросов о внедорожниках 10 наиболее частых вопросов о внедорожниках

Чем внедорожник отличается от кроссовера?

4x4 Club
Пять самых захватываюющих книг о проблемах первого контакта с инопланетянами Пять самых захватываюющих книг о проблемах первого контакта с инопланетянами

Книги, в которых описан первый контакт с инопланетянами в различных декорациях

Maxim
Семь достоинств кофе Семь достоинств кофе

Научные исследования в корне меняют наши представления о кофе

Здоровье
Польза и вред кофе: все, что вам нужно знать. Еще чашечку! Польза и вред кофе: все, что вам нужно знать. Еще чашечку!

Кофе — наш друг или враг? Отвечает нутрициолог Дарья Савельева

Psychologies
Открыть в приложении