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
Изобретая заговоры, или История главного злодея XVII века Изобретая заговоры, или История главного злодея XVII века

Падение Титуса Оутса, выдумавшего католический заговор

Знание – сила
Свержение Аполлона Свержение Аполлона

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

Вокруг света
Круто ты пропал: что стало с участниками «Фабрики звезд» разных сезонов Круто ты пропал: что стало с участниками «Фабрики звезд» разных сезонов

Кто из «фабрикантов» стал звездой, а чья карьера пошла по другому сценарию

Правила жизни
Роза севера Роза севера

Самые могущественные во Франции «спонсоры» подарили Шартрскому собору розу

Вокруг света
Вопрос, волнующий всех нас каждый Новый год: почему новогодние гирлянды постоянно путаются? Вопрос, волнующий всех нас каждый Новый год: почему новогодние гирлянды постоянно путаются?

Как сделать так, чтобы гирлянды никогда больше не путались?

ТехИнсайдер
Равновесие сил Равновесие сил

Свет и Тьма как две основы мироздания

Вокруг света
Эксперты Кембриджа назвали слово 2023 года: что оно значит и как влияет на нашу жизнь Эксперты Кембриджа назвали слово 2023 года: что оно значит и как влияет на нашу жизнь

Как искусственный интеллект проникает в наш словарный запас

Psychologies
Идущие за лучом Идущие за лучом

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

Вокруг света
Гусары, молчать: почему фильм «Наполеон» Ридли Скотта оказался неточным и однобоким Гусары, молчать: почему фильм «Наполеон» Ридли Скотта оказался неточным и однобоким

Почему в «Наполеоне» исторические процессы сводят к интимной жизни императора?

Forbes
Светлая мысль Светлая мысль

Как появилась и эволюционировала электрическая лампочка

Вокруг света
В контакте с собой В контакте с собой

Как добиться гармонии чувств, разума и тела

Новый очаг
За гранью человеческого За гранью человеческого

Как воспринимают мир существа, наделенные нечеловеческими чувствами?

Вокруг света
6 секретов долголетия от индийских йогов 6 секретов долголетия от индийских йогов

Каких правил они придерживаются йоги, чтобы прожить долгую жизнь?

Лиза
Собирание земель русских Собирание земель русских

Кто поверит, что на месте Уральских гор когда-то плескался океан?

Вокруг света
«Сейчас нам предстоит битва»: зачем японские женщины становились самураями «Сейчас нам предстоит битва»: зачем японские женщины становились самураями

Японист Ольга Лебедева рассказывает о трех самых знаменитых воительницах Японии

Forbes
«Путь к диалогу человека с Богом открыт каждому» «Путь к диалогу человека с Богом открыт каждому»

В чем в сущности своей различаются восточная и западная ветви христианства?

Монокль
Генитальный герпес связали с истончением коры головного мозга Генитальный герпес связали с истончением коры головного мозга

Вирус простого герпеса связан со снижением толщины коры головного мозга

N+1
11 способов становиться немного умнее каждый день 11 способов становиться немного умнее каждый день

Интеллект, как и тело, требует правильного питания и регулярных тренировок

Psychologies
3 тактики, которые сделают из ваших детей успешных предпринимателей 3 тактики, которые сделают из ваших детей успешных предпринимателей

Как растить детей, чтобы они стали предпринимателями?

Inc.
Гибкий график работы может «омолодить» сердце на 10 лет Гибкий график работы может «омолодить» сердце на 10 лет

Как график работы влияет на здоровье сердца?

ТехИнсайдер
Что и как ломают снегоходчики? Что и как ломают снегоходчики?

Какие травмоопасные ситуации поджидают новичков при езде на снегоходе?

4x4 Club
Спасение внутреннего ребенка. О новом фильме Мишеля Гондри «Книга решений» Спасение внутреннего ребенка. О новом фильме Мишеля Гондри «Книга решений»

Каким получился новый фильм «Книга решений» Мишеля Гондри

СНОБ
Заносить перо в рану Заносить перо в рану

Альбер Лондр — классик французской расследовательской журналистики

Дилетант
«О поверхностях мы не знаем ничего» «О поверхностях мы не знаем ничего»

Пластиковые отходы действительно можно превратить в доходы

Наука
5 самых популярных запросов, с которыми женщины идут к психологам 5 самых популярных запросов, с которыми женщины идут к психологам

Проблемы, за решением которых женщины обращаются к специалистам чаще всего

Psychologies
«Наследие»: отрывок из нового романа Владимира Сорокина о докторе Гарине «Наследие»: отрывок из нового романа Владимира Сорокина о докторе Гарине

Глава из книги Владимира Сорокина «Наследие»

Forbes
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
Уют-компания Уют-компания

Превращаем холодное «место жительства» в настоящее место силы

VOICE
Эволюция биосферы: архейская нищета и панспермия Эволюция биосферы: архейская нищета и панспермия

Зачем изучать эволюцию биосферы?

Наука и техника
Открыть в приложении