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

Мифы и факты: что открыл Галилео Галилей Мифы и факты: что открыл Галилео Галилей

В чем ошибся Галилей

Вокруг света
Джордан, Болт и Бобров: атлеты, проявившие себя в разных видах спорта Джордан, Болт и Бобров: атлеты, проявившие себя в разных видах спорта

Атлеты, которые проявляли себя в двух разных видах спорта одновременно

Forbes
Был ли аншлюс ГДР? Был ли аншлюс ГДР?

Читаем новый единый учебник всеобщей истории для 11 класса

Дилетант
Плюсы и минусы 5 способов эпиляции, которые помогут вам сделать выбор Плюсы и минусы 5 способов эпиляции, которые помогут вам сделать выбор

Выбираете между несколькими видами избавления от нежелательных волос?

Psychologies
Издать любой ценой Издать любой ценой

У разных исторических периодов – свои «главные» энциклопедии

Вокруг света
Национальная бритва Национальная бритва

Как во Франции смертная казнь уровняла все сословия и преступления

Дилетант
Испытание счастьем Испытание счастьем

Исландия: экстремально короткий световой день, шквальные ветры и ледяные дожди

Вокруг света
Новый «зеркальный ящик» для доктора Хауса: виртуальная реальность создает реальные ощущения Новый «зеркальный ящик» для доктора Хауса: виртуальная реальность создает реальные ощущения

Может ли рука чувствовать виртуальный предмет?

ТехИнсайдер
Идем на восток Идем на восток

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

Вокруг света
Почему так дорого? Почему так дорого?

Как узнать, сколько стоит handmade-изделие: подсказки самозанятому

Лиза
Идущие за лучом Идущие за лучом

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

Вокруг света
10 самых лучших и горячих азиатских порноактрис в 2023 году 10 самых лучших и горячих азиатских порноактрис в 2023 году

Самые зажигательные девушки Азии

Maxim
Рыцари супа Рыцари супа

Рыцари павийского супа придумали, как разогреть патриотизм историческим рецептом

Вокруг света
1960-е с большой буквы 1960-е с большой буквы

Как послевоенный новый мир мечтал избавиться от пафоса, но изобрел свой

Weekend
Погружение в Африку Погружение в Африку

Маршрут доктора Дэвида Ливингстона вглубь Африки спустя 160 лет

Вокруг света
Путешествие в науку Путешествие в науку

В самом сердце Сибири расположен всемирно известный Академгородок

Отдых в России
Владимир Лифшиц Владимир Лифшиц

Биография Владимира Лифшица дает ответ на мучительные вопросы современности

Дилетант
5 правил хорошей ссоры 5 правил хорошей ссоры

Как сохранить себя и отношения после очередной душераздирающей ссоры

Psychologies
Лес у реки Лес у реки

«Зеленые легкие планеты, первобытная среда обитания»

Вокруг света
Побежали! Побежали!

Рассказываем, как правильно бегать осенью и зимой, чтобы не навредить организму

Лиза
Стройными рядами Стройными рядами

Как девушки в СССР следили за фигурой

Лиза
Лучшие нон-фикшн новинки этой зимы: 7 книг о ломбардах, женщинах-астрономах и геноме человека Лучшие нон-фикшн новинки этой зимы: 7 книг о ломбардах, женщинах-астрономах и геноме человека

Семь новинок издательской группы «Альпина»

ТехИнсайдер
Как рассказать ребенку о его биологическом отце: 4 рекомендации психолога Как рассказать ребенку о его биологическом отце: 4 рекомендации психолога

Стоит ли ребенку рассказывать о биологическом отце? Если да, то как это сделать?

Psychologies
Выжившие в мерзлоте Выжившие в мерзлоте

Круглые черви провели в криоанабиозе 46 тыс. лет — и снова начали размножаться

Наука
«Свекровь не дает нам с мужем заниматься сексом»: личная история и комментарий психолога «Свекровь не дает нам с мужем заниматься сексом»: личная история и комментарий психолога

Вместе с семейным психологом разбираемся в причинах нелюбви свекровей к невестам

Psychologies
Доступность термитов для шимпанзе долины Исса связали с сезонностью и расселением Доступность термитов для шимпанзе долины Исса связали с сезонностью и расселением

Антропологи несколько лет пробовали ловить термитов в долине Исса

N+1
Через апокалипсис революции к тысячелетнему царству Через апокалипсис революции к тысячелетнему царству

Как возникла коммунистическая утопия

Weekend
Порнозависимость: что это и как с ней бороться Порнозависимость: что это и как с ней бороться

Когда просмотр порно становится зависимостью?

РБК
Мятежная Вандея Мятежная Вандея

В марте 1793 года во Франции начался Вандейский мятеж

Дилетант
Викинг в мохнатых штанах Викинг в мохнатых штанах

Рагнар Лодброк — легендарный датский конунг

Дилетант
Открыть в приложении