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

Великая пустота Великая пустота

Монголия – наименее населенная страна мира

Вокруг света
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
Человек улучшенный Человек улучшенный

Самые знаменитые предсказания и проекты усовершенствования человечества

Вокруг света
Ментальный словарь: как наш мозг запоминает и использует слова Ментальный словарь: как наш мозг запоминает и использует слова

Все люди используют один и тот же язык совершенно по-разному

ТехИнсайдер
Был ли аншлюс ГДР? Был ли аншлюс ГДР?

Читаем новый единый учебник всеобщей истории для 11 класса

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
Идем на восток Идем на восток

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

Вокруг света
10 сериалов, которых точно хватит на длинные новогодние каникулы (и не только) 10 сериалов, которых точно хватит на длинные новогодние каникулы (и не только)

Лучшие продолжительные телешоу, которые гарантированно скрасят 2024 год

Правила жизни
Анатомия Жар-птицы Анатомия Жар-птицы

Кем могла бы быть волшебная Жар-птица с точки зрения науки?

Вокруг света
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
Идущие за лучом Идущие за лучом

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

Вокруг света
Посмотрите, это же Nissan. Первый тест-драйв Oting Paladin Посмотрите, это же Nissan. Первый тест-драйв Oting Paladin

Эксперт сравнил Oting Paladin с Nissan Terra и назвал различия

РБК
Бойня RAF Бойня RAF

В 1970-х RAF была одной из самых влиятельных террористических организаций

Дилетант
Очень деликатно Очень деликатно

Почему возникает цистит и как помочь себе при обострении

Лиза
Что говорят о нас отношения с деньгами Что говорят о нас отношения с деньгами

По тому, как человек относится к деньгам, можно определить его образ мышления

Psychologies
«Валентина Толкунова — это вся моя жизнь», — рассказывает директор певицы Любовь Майорова «Валентина Толкунова — это вся моя жизнь», — рассказывает директор певицы Любовь Майорова

Любовь Майорова вспоминает о певице Валентине Толкуновой

Коллекция. Караван историй
Михаил Пиотровский: «Заставляем людей думать» Михаил Пиотровский: «Заставляем людей думать»

Как принималось решение, касающееся эрмитажного экспоната? Чем живёт Эрмитаж?

Дилетант
«Невидимка» Дуссе-Алинь «Невидимка» Дуссе-Алинь

Хабаровский край скрывает сохранившиеся в первозданном виде природные уголки

Наука и жизнь
На краю земли На краю земли

Столетиями маяки выдерживают натиск стихии, подавая спасительные сигналы

Вокруг света
Что и как ломают снегоходчики? Что и как ломают снегоходчики?

Какие травмоопасные ситуации поджидают новичков при езде на снегоходе?

4x4 Club
Коротко и ясно: 5 саммари полезных книг для тех, кто хочет сэкономить время и узнать все самое интересное Коротко и ясно: 5 саммари полезных книг для тех, кто хочет сэкономить время и узнать все самое интересное

Подборка саммари самых интересных книг для саморазвития

ТехИнсайдер
Три самых известных российских киллера 90-х Три самых известных российских киллера 90-х

Наемные убийцы, делавшие свою работу с артистизмом, достойным Голливуда

Maxim
Распечатайте мне котлету: что сейчас умеют 3D-принтеры? Распечатайте мне котлету: что сейчас умеют 3D-принтеры?

А вы знали, что 3D-принтер умеет печатать не только пластмассовые детальки?

CHIP
Про отцов и для отцов: 5 книг, которые помогут разобраться в детско-родительских отношениях Про отцов и для отцов: 5 книг, которые помогут разобраться в детско-родительских отношениях

Хотите узнать о роли отца в культурной традиции и вашей собственной жизни?

Psychologies
Доска почёта Доска почёта

Как изготавливают самые быстрые и красивые сноуборды

Robb Report
Излишняя скромность Излишняя скромность

7 неочевидных сигналов, которые выдают неуверенного человека

Лиза
Электровелосипеды всего мира сэкономили в 4 раза больше нефти, чем электромобили Электровелосипеды всего мира сэкономили в 4 раза больше нефти, чем электромобили

Как электровелосипеды взяли верх над электрическими автомобилями

ТехИнсайдер
Продакт-плейсмент: что дает модным брендам появление в кино Продакт-плейсмент: что дает модным брендам появление в кино

Как модные бренды появляются в фильмах и сериалах, сколько на этом зарабатывают?

РБК
Археолог изготовила минеральные краски палеолитическими методами Археолог изготовила минеральные краски палеолитическими методами

Археолог Ксения Степанова провела несколько полезных экспериментов

N+1
«Отнеситесь к смене работы как к проекту»: как я в 52 года стала интернет-маркетологом «Отнеситесь к смене работы как к проекту»: как я в 52 года стала интернет-маркетологом

Наша героиня освоила новую специальность после 50 лет

VOICE
Открыть в приложении