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

Время Евы Время Евы

История о том, как ученые всех запутали библейской метафорой об Адаме и Еве

Вокруг света
Абьюз партнера, бедность и страхи: почему на самом деле женщины делают аборты Абьюз партнера, бедность и страхи: почему на самом деле женщины делают аборты

Почему женщины решаются прервать беременность, как это решение влияет на них?

Forbes
Вода и камень Вода и камень

Грандиозные ирригационные сооружения прошлого, дошедшие до нашего времени

Вокруг света
Конкурс страшных рассказов: «Квартирная магия», Анастасия Безган Конкурс страшных рассказов: «Квартирная магия», Анастасия Безган

Пощекочите себе нервы и прочитайте страшный рассказ на ночь

VOICE
Идущие за лучом Идущие за лучом

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

Вокруг света
«До сих пор не могу привыкнуть к тому, что меня называют певцом» «До сих пор не могу привыкнуть к тому, что меня называют певцом»

Торнике Квитатиани — о съемках, спортивной дисциплине и грузинских традициях

OK!
Идем на восток Идем на восток

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

Вокруг света
Вокруг света по «голубой воде» Вокруг света по «голубой воде»

Hallberg-Rassy — одна из лучших в мире верфей для парусных яхт открытого моря

Y Magazine
Издать любой ценой Издать любой ценой

У разных исторических периодов – свои «главные» энциклопедии

Вокруг света
Помнят ли белки, где они спрятали свои запасы на зиму? Помнят ли белки, где они спрятали свои запасы на зиму?

Составляют ли белки «карту сокровищ»?

ТехИнсайдер
Белых пятен больше нет Белых пятен больше нет

Десять удивительных географических объектов, открытых в XX и XXI веке

Вокруг света
Переменное напряжение Переменное напряжение

ВЧ-мобиль – неосуществленный проект сороковых годов

Автопилот
Силой мысли, или что обещает нам Илон Маск Силой мысли, или что обещает нам Илон Маск

Чего же Маск хотел в сфере нейроинтерфейсов, что сделал и что сможет сделать

Популярная механика
6 правил, которые помогут безопасно знакомиться в интернете 6 правил, которые помогут безопасно знакомиться в интернете

Пытаясь найти свое счастье в Сети, важно помнить о правилах безопасности

Psychologies
Горящая точка Горящая точка

Жители деревни Лисин начинают рабочий день, спускаясь в кратер активного вулкана

Вокруг света
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
«Пора остепениться»: правда ли мы становимся интровертами с возрастом — новые доказательства «Пора остепениться»: правда ли мы становимся интровертами с возрастом — новые доказательства

Многие замечают, что со временем все больше погружаются в себя. Почему так?

Psychologies
4 фразы, которые гарантированно разрушат отношения 4 фразы, которые гарантированно разрушат отношения

Фразы, которые подтачивают доверие друг к другу и постепенно разрушают союз

Psychologies
«Одним меньше стало» «Одним меньше стало»

Какую палитру мнений вызвала кончина главы советского правительства?

Дилетант
Только я! Только я!

Что такое эгоцентризм и как его распознать

Лиза
Очки, блокирующие синий свет: как за ними ухаживать и чистить, чтобы не стереть защитное покрытие Очки, блокирующие синий свет: как за ними ухаживать и чистить, чтобы не стереть защитное покрытие

Как правильно чистить очки с защитой от синего света

ТехИнсайдер
«Я занималась сексом с мужчинами у него на глазах»: бывшая возлюбленная P Diddy обвинила его в многолетнем насилии «Я занималась сексом с мужчинами у него на глазах»: бывшая возлюбленная P Diddy обвинила его в многолетнем насилии

Бывшая Пи Дидди заявила, что он 13 лет подвергал ее насилию и издевательствам

VOICE
От безработицы к дефициту кадров: как сломалась российская модель рынка труда От безработицы к дефициту кадров: как сломалась российская модель рынка труда

Что привело к нехватке рабочих рук и почему так сложно решить проблему вакансий

Forbes
3 способа не испортить секс по дружбе 3 способа не испортить секс по дружбе

Что важно предусмотреть, чтобы дружба с привилегиями была комфорта для всех

Maxim
Что важно помнить на скользкой дороге: почему зимой рефлексы нам не друзья Что важно помнить на скользкой дороге: почему зимой рефлексы нам не друзья

Что делать, если автомобиль потерял контакт с зимней дорогой

Maxim
Поупражнялись в girl math и съели girl dinner: как «девчачий ужин» и «девчачья математика» стали мемами Поупражнялись в girl math и съели girl dinner: как «девчачий ужин» и «девчачья математика» стали мемами

Что за тренд с girl/boy появился в сети и так ли он безобиден, как кажется

Правила жизни
Людовик, или История распада Людовик, или История распада

Быть сыном и наследником одного из творцов мировой истории нелегко

Знание – сила
Сомнительная изнанка «Основного инстинкта»: как создавался один из самых популярных фильмов 1990-х Сомнительная изнанка «Основного инстинкта»: как создавался один из самых популярных фильмов 1990-х

На съемках «Основного инстинкта» не обошлось без скандалов и предательств

Правила жизни
Зима близко Зима близко

Чем раньше мы готовимся к горнолыжному сезону, тем лучше он пройдет!

Лиза
Отрывок из романа Алисы Ханцис «Кариатиды» Отрывок из романа Алисы Ханцис «Кариатиды»

Глава из романа Алисы Ханцис «Кариатиды»

СНОБ
Открыть в приложении