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

Лес у реки Лес у реки

«Зеленые легкие планеты, первобытная среда обитания»

Вокруг света
Лучшие роли Тимоти Шаламе в фильмах о взрослении Лучшие роли Тимоти Шаламе в фильмах о взрослении

Список самых примечательных фильмов про переходный возраст с Тимоти Шаламе

Правила жизни
Ивашки, Якушки и Петрушки… Ивашки, Якушки и Петрушки…

Имена царей содержали в себе зашифрованное послание о будущей политике

Дилетант
Куда уходит энергия? Куда уходит энергия?

Где же наша бодрость? Почему мы поддерживаем режим дня, но сил не хватает?

Psychologies
Во глубину сибирских руд Во глубину сибирских руд

По следам декабристов на каторгу в Сибирь

Вокруг света
Lexus LX 600 F Sport. Универсальный внедорожный премиум Lexus LX 600 F Sport. Универсальный внедорожный премиум

Новый Lexus LX – премиальный внедорожник, который вполне можно испачкать в грязи

4x4 Club
Испытание счастьем Испытание счастьем

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

Вокруг света
Хрононный радар Хрононный радар

Разрешаем последние нестыковки физики Quantum Break со сценаристом игры

N+1
Анатомия Жар-птицы Анатомия Жар-птицы

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

Вокруг света
Как работает мозг, и как поддерживать его здоровье Как работает мозг, и как поддерживать его здоровье

Как привычки и образ жизни влияют на мозг?

ТехИнсайдер
Равновесие сил Равновесие сил

Свет и Тьма как две основы мироздания

Вокруг света
Пережить шторм: 12 вопросов, чтобы понять, можно ли спасти отношения Пережить шторм: 12 вопросов, чтобы понять, можно ли спасти отношения

Как узнать, утонет ли любовь в море спокойствия?

Psychologies
Идущие за лучом Идущие за лучом

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

Вокруг света
Настоящий антидетектив Настоящий антидетектив

«Белый список»: Алиса Хазанова экранизирует расследование «Новой газеты»

Weekend
Писаная красота Писаная красота

Византийское «наследство» в виде письменности

Дилетант
На «Титанике» и трэпе: почему Лолита Милявская свежее всех свежих На «Титанике» и трэпе: почему Лолита Милявская свежее всех свежих

Как Лолита Милявская дарит новую жизнь своим старым хитам

Правила жизни
Страна восходящего кризиса Страна восходящего кризиса

В Японии правительство оказалось в западне: инфляция разгоняется

Эксперт
Как искусственный интеллект изменит школу в ближайшем будущем: проверять тетради будет не учитель Как искусственный интеллект изменит школу в ближайшем будущем: проверять тетради будет не учитель

В МГПУ разрешили использовать ИИ при подготовке квалификационных работ

ТехИнсайдер
А были ли деревни? А были ли деревни?

Как возник миф о потёмкинских деревнях?

Дилетант
Не только ангина Не только ангина

17 причин белого налета в горле

Лиза
«Секс по дружбе»: 3 шага, которые позволят не пожалеть о решении «Секс по дружбе»: 3 шага, которые позволят не пожалеть о решении

Как сделать «дружбу с привилегиями» комфортной для всех участников

Psychologies
Навигаторы — для автомобиля и пешехода. Что такое навигатор и как он работает Навигаторы — для автомобиля и пешехода. Что такое навигатор и как он работает

О приложениях-навигаторах: зачем нужны, какие бывают, как работают

Цифровой океан
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
Анна Кранк Анна Кранк

Анна Кранк — о розовых пони, боксе и русском национальном феминизме

Собака.ru
Как долго алкоголь остается в организме. Вы удивитесь! Как долго алкоголь остается в организме. Вы удивитесь!

Спиртное задерживается в нашем теле дольше, чем вы могли подумать

ТехИнсайдер
Как малому бизнесу стать инвестором: какие есть доступные инструменты и способы Как малому бизнесу стать инвестором: какие есть доступные инструменты и способы

Инструменты, которые изменят для малого бизнеса представление об инвестировании

Inc.
13 психологических приемов, которые помогают расшатать укоренившуюся вредную мысль 13 психологических приемов, которые помогают расшатать укоренившуюся вредную мысль

Как убеждения мешают вашей самооценке или не дают строить счастливые отношения?

Psychologies
Диета «Стол №10»: при каких заболеваниях рекомендуется, рецепты Диета «Стол №10»: при каких заболеваниях рекомендуется, рецепты

Может ли «Стол №10» помочь в лечении сердечно-сосудистых заболеваний

РБК
Раз прошла такая пьянка Раз прошла такая пьянка

Выпивка на фоне автомобиля как жанр советской фотографии

Автопилот
«Порчу все, к чему прикасаюсь»: как детские травмы обесценивают успехи и достижения «Порчу все, к чему прикасаюсь»: как детские травмы обесценивают успехи и достижения

Глава из книги «Что знают мои кости» — о детских травмах

Forbes
Открыть в приложении