Светило, с точки зрения астрономов, вполне банально

Популярная механикаНаука

Что такое Солнце и когда оно погаснет

Светило, которому обязаны своим существованием и наша планета, и ее биосфера,и человеческая цивилизация, с точки зрения астрономов вполне банально

Алексей Левин

Согласно общепринятым оценкам, Солнце возникло 4,59 млрд лет назад. Правда, в последнее время некоторые астрономы заговорили о том, что его возраст составляет 6−7 млрд лет, но это пока лишь гипотезы. Разумеется, наше дневное светило родилось не на пустом месте. Его матерью было исполинское газопылевое облако, состоящее в основном из молекулярного водорода, которое под действием собственного тяготения медленно сжималось и деформировалось, пока не превратилось в плоский диск. Не исключено, что имел место и отец в лице космического события, которое увеличило гравитационную нестабильность облака и подхлестнуло его коллапс (таковым могла оказаться встреча с массивной звездой или же взрыв сверхновой). В центре диска возникла сфера из светящейся плазмы с температурой поверхности в несколько тысяч градусов, переводившая в тепло часть своей гравитационной энергии.

Новорожденное светило продолжало сжиматься, все больше разогревая свои недра. Через несколько миллионов лет их температура достигла 10 млн градусов Цельсия, и там начались самоподдерживающиеся реакции термоядерного синтеза. Юная протозвезда превратилась в нормальную звезду главной последовательности. Вещество ближней и дальней периферии диска сгустилось в холодные тела — планеты и планетоиды.

Услышать Солнце. В настоящее время исследователи Солнца располагают чрезвычайно мощной техникой изучения конвективной зоны — гелиосейсмологией. «Это метод исследования Солнца с помощью анализа его осцилляций, вертикальных колебаний солнечной поверхности, типичные периоды которых составляют несколько минут, — поясняет старший научный сотрудник Стэнфордского университета Александр Косовичев. — Они были открыты еще в начале 1960-х годов. В частности, в этой области много сделали сотрудники Крымской астрофизической обсерватории во главе с академиком Северным. Осцилляции возбуждаются турбулентной конвекцией в приповерхностных слоях Солнца. В ходе этих процессов рождаются звуковые волны, которые распространяются внутри Солнца. Определяя характеристики этих волн, мы получаем информацию, которая позволяет сделать выводы о внутреннем строении Солнца и механизмах генерации магнитных полей. Гелиосейсмология уже позволила определить глубину конвективной зоны, выяснить характер вращения солнечных слоев, уточнить наши представления о возникновении солнечных пятен, которые фактически представляют собой сгустки магнитного поля. Теперь мы знаем, что солнечное динамо очень отличается от планетарного, поскольку работает в сильно турбулентной среде. Оно генерирует как глобальное дипольное поле, так и множество локальных полей. Механизмы взаимодействия между полями разных масштабов еще не известны, их только предстоит выяснить. В общем, у этой науки большое будущее».

Вот кое-какие паспортные данные Солнца. Возраст — 4,59 млрд лет; масса — 1,989х1030 кг; средний радиус — 696 000 км; средняя плотность — 1,409 г/см^3 (плотность земной материи в четыре раза выше); эффективная температура поверхности (вычисленная в предположении, что Солнце излучает как абсолютно черное тело) — 5503˚С (в пересчете на абсолютную температуру — 5778 кельвинов); суммарная мощность излучения — 3,83х1023 кВт.

Солнечная гранулляция. Поверхность Солнца (фотосфера) даже в спокойном состоянии при наблюдении в телескоп (естественно, защищенный специальным фильтром) выглядит как набор зерен или пчелиные соты. Такая структура называется солнечной грануляцией. Она образуется благодаря конвекции, то есть тепловой циркуляции потоков газа — горячий газ «всплывает», а холодный — опускается вниз на границах гранул, которые видны как темные области. Типичный размер гранул — порядка 1000 км. На рисунке — инвертированное компьютерное изображение, рассчитанное с помощью эффекта Доплера — движение газовых потоков от наблюдателя изображено светлыми тонами, к наблюдателю — темными. Слева — составная картинка (сверху и против часовой стрелки): внутренняя структура Солнца с ядром и конвективной зоной; фотосфера с темным пятном; хромосфера; солнечная вспышка; вверху справа — протуберанец.

Поскольку Солнце вращается вокруг собственной оси не как единое целое, строго определенных суток оно не имеет. Поверхность его экваториальной зоны делает полный оборот за 27 земных суток, а приполярных зон — за 35 суток. Осевое вращение солнечных внутренностей еще сложнее и во всех деталях пока неизвестно.

В химическом составе солнечного вещества, естественно, доминируют водород (примерно 72% массы) и гелий (26%). Чуть меньше процента составляет кислород, 0,4% - углерод, около 0,1% - неон. Если выразить эти соотношения в количестве атомов, то получается, что на миллион атомов водорода приходится 98 000 атомов гелия, 850 атомов кислорода, 360 — углерода, 120 — неона, 110 — азота и по 40 атомов железа и кремния.

Солнечная механика

Слоистую структуру Солнца нередко сравнивают с луковицей. Эта аналогия не слишком удачна, поскольку сами слои пронизаны мощными вертикальными потоками вещества и энергии. Но в первом приближении она приемлема. Солнце светит за счет термоядерной энергии, которая генерируется в его ядре. Температура там достигает 15 млн градусов Цельсия, плотность — 160 г/см^3, давление — 3,4х1011 атм. В этих адских условиях осуществляется несколько цепочек термоядерных реакций, составляющих протон-протонный цикл (p-p-цикл). Этим именем он обязан начальной реакции, где два протона, столкнувшись, порождают ядро дейтерия, позитрон и электронное нейтрино.

В ходе этих превращений (а их довольно много) сгорает водород и рождаются различные изотопы таких элементов Периодической системы, как гелий, бериллий, литий и бор. Три последних элемента вступают в ядерные реакции либо распадаются, а гелий остается — вернее, остается его основной изотоп гелий-4. В результате оказывается, что четыре протона дают начало одному ядру гелия, двум позитронам и двум нейтрино. Позитроны немедленно аннигилируют с электронами, а нейтрино покидают Солнце, практически не реагируя с его веществом. Каждая реакция p-p-цикла высвобождает 26,73 мегаэлектронвольта в форме кинетической энергии рожденных частиц и гамма-излучения.

Если бы протосолнечное облако состояло исключительно из элементов, возникших в ходе Большого взрыва (водорода и гелия-4 с очень малой примесью дейтерия, гелия-3 и лития-7), то этими реакциями все бы и закончилось. Однако композиция протосолнечного вещества была намного богаче, неоспоримым доказательством чему служит хотя бы наличие железа в солнечной атмосфере. Этот элемент, как и его ближайшие соседи в менделеевской таблице, рождается только в недрах гораздо более массивных светил, где температуры достигают миллиардов градусов. Солнце к ним не относится. Если железо там все-таки имеется, то лишь потому, что первичное облако уже было загрязнено и этим металлом, и еще многими другими элементами. Все они образовались в ядерных топках гигантских звезд прежних поколений, взорвавшихся сверхновыми и разбросавших продукты своей творческой деятельности по всему космическому пространству.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Однажды в России Однажды в России

Борис Акопов: как детство в плохом районе помогает снимать хорошие фильмы

Esquire
Звук тишины Звук тишины

Горный курорт в префектуре Канагава глазами японского архитектора Кэнго Кумы

Robb Report
Яндекс. Эксперименты Яндекс. Эксперименты

Как поисковик превратился в экосистему

Forbes
Сколько должен длиться секс? Сколько должен длиться секс?

Сколько должен длиться нормальный половой акт, чтобы не было мучительно стыдно

Maxim
Мария Погребняк запрещает своим сыновьям заводить соцсети до 16-летия Мария Погребняк запрещает своим сыновьям заводить соцсети до 16-летия

30-летняя Мария Погребняк — жена футболиста Павла Погребняка

Cosmopolitan
Донные мины: самое опасное морское оружие Донные мины: самое опасное морское оружие

Едва появившись на флоте, мины потеснили артиллерию

Популярная механика
Королевский замок, янтарь и запах пороха Королевский замок, янтарь и запах пороха

Главное, что хотят увидеть в Калининграде туристы, — это... Кёнигсберг

Quattroruote
Строгость без насилия Строгость без насилия

Вопросы воспитания волнуют каждого родителя

Psychologies
Константин Хабенский: «Я бегу от равнодушных людей» Константин Хабенский: «Я бегу от равнодушных людей»

В прокате “Собибор” — режиссерский дебют Константина Хабенского

Esquire
Инвестиции на ярославском направлении Инвестиции на ярославском направлении

Ярославская область обладает большим потенциалом для бизнеса

РБК
Еще раз про любовь Еще раз про любовь

Интервью с певицей Верой Брежневой

Домашний Очаг
Александра Ревенко: «Пока не понимаю, куда я иду: открыта всему и плыву по течению» Александра Ревенко: «Пока не понимаю, куда я иду: открыта всему и плыву по течению»

Интервью с актрисой Александрой Ревенко

Esquire
Легализация отходов Легализация отходов

Мусор – древнейший спутник цивилизации. Пора его изучить, понять и простить

Maxim
Илон Маск встречается с певицей Граймс: как в сети шутят над парой гика и неформалки Илон Маск встречается с певицей Граймс: как в сети шутят над парой гика и неформалки

У Илона Маска новая девушка — канадская инди-певица Граймс

Playboy
Виды на будущее Виды на будущее

Владимир Раевский соединяет столетия, разглядывая почтовые карточки

Esquire
Письмо главного редактора: «Любовь к ближнему» Письмо главного редактора: «Любовь к ближнему»

Пьеса о людоедах и равнодушных (и не очень) прохожих

Maxim
Дело жизни Казуаки Харады Дело жизни Казуаки Харады

Японский художник Казуаки Хараде нашел свое дело почти случайно

Популярная механика
Toyota Camry. Современная архитектура Toyota Camry. Современная архитектура

Toyota Camry примерил новую платформу и существенно изменил ездовой характер

АвтоМир
Узор на всю жизнь: 10 главных стилей современных татуировок Узор на всю жизнь: 10 главных стилей современных татуировок

Всё, что ты хотел знать о татуировках

Maxim
Зеркало заднего вида и другие изобретения, пришедшие из автогонок Зеркало заднего вида и другие изобретения, пришедшие из автогонок

Автогонки как обкаточный полигон для технических новинок

Популярная механика
Газовое дежавю. Болгария попросила возобновить «Южный поток» Газовое дежавю. Болгария попросила возобновить «Южный поток»

О желании Софии превратиться в государство, распределяющее природный газ

Forbes
Взлет и падение (и госпитализация) Майка Хьюза Взлет и падение (и госпитализация) Майка Хьюза

Американец Майкл Хьюз построил в гараже ракету

Maxim
Витает в воздухе: 5 вирусов, которых стоит бояться Витает в воздухе: 5 вирусов, которых стоит бояться

Cosmo расскажет о пяти вирусах, которых стоит опасаться

Cosmopolitan
По следам Абрамовича: у кого еще возникнут проблемы с британскими визами По следам Абрамовича: у кого еще возникнут проблемы с британскими визами

Инвесторам, проводящим много времени в Великобритании, стоит побеспокоиться

Forbes
Катар, откройся! Чем заняться в стране, куда раньше было не попасть? Катар, откройся! Чем заняться в стране, куда раньше было не попасть?

В 2022 году в Дохе, столице Катара, пройдет Чемпионат мира по футболу

Cosmopolitan
Твои, мои и наши: как помочь детям, когда у родителей новые отношения Твои, мои и наши: как помочь детям, когда у родителей новые отношения

Об отношениях между детьми и их родителями в новом браке

Домашний Очаг
Не пропусти! 3 самых ярких события уходящего мая в Москве Не пропусти! 3 самых ярких события уходящего мая в Москве

Чем заняться в последние дни уходящей весны? Мы подбросим тебе пару идей

Cosmopolitan
Hisense – технологии будущего теперь в России! Hisense – технологии будущего теперь в России!

Международная корпорация Hisense открыла офис в России

Популярная механика
Александр Цыпкин: диалоги о любви, успехе и «чисто питерской теме» Александр Цыпкин: диалоги о любви, успехе и «чисто питерской теме»

Александр Цыпкин относится к успехам достаточно легкомысленно

Psychologies
А Эшли это судьба А Эшли это судьба

Halsey и на улицах, и на стадионах поет о любви к плохим парням и поисках себя

Vogue
Открыть в приложении