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

Наркотики для Трампа. Как фармацевтика влияет на политику США Наркотики для Трампа. Как фармацевтика влияет на политику США

Наркотики продолжают уносить жизни в США и по всему миру

Forbes
Дональд Гловер не носит галстук, и он самый стильный мужчина 2018-го (да, уже) Дональд Гловер не носит галстук, и он самый стильный мужчина 2018-го (да, уже)

В Америке сейчас два важных Дональда. Статья о том, который нравится нам больше

GQ
Я, снова я и опять я Я, снова я и опять я

Четыре самых токсичных типа нарциссизма

Cosmopolitan
Я сама решу, как жить Я сама решу, как жить

Делай то, что ты считаешь нужным, а не то, что от тебя ждут окружающие

Лиза
Как правильно использовать время Как правильно использовать время

Кто вы — «сова» или «жаворонок»?

Psychologies
Экстремальный Боракай Экстремальный Боракай

Филиппинский остров Боракай – это мягкий белый песок, пальмы, бирюзовое море

АвтоМир
Самые сексуальные подруги футболистов, которые приедут на ЧМ-2018 Самые сексуальные подруги футболистов, которые приедут на ЧМ-2018

Девушки, из-за которых летом в городах России будет особенно жарко

GQ
«Любовь победит»: Анна Седокова откровенно рассказала о борьбе за дочь «Любовь победит»: Анна Седокова откровенно рассказала о борьбе за дочь

Бывший муж Анны Седоковой Максим Чернявский хочет забрать у нее дочь

Cosmopolitan
Оле-оле-оле, Россия, вперед! Оле-оле-оле, Россия, вперед!

Мы встретились с невероятно крутыми игроками нашей сборной и поговорили о спорте

Cosmopolitan
Там на неведомых дорожках: 6 лесов, где обитают призраки Там на неведомых дорожках: 6 лесов, где обитают призраки

Любишь побродить в лесу, наслаждаясь тишиной?

Cosmopolitan
Ученые смеются над стоковыми фотографиями Ученые смеются над стоковыми фотографиями

Ученые начали в твиттере флешмоб о плохих стоковых фотографиях

Популярная механика
Овощная артиллерия: как построить картофельную пушку Овощная артиллерия: как построить картофельную пушку

Мы построили картофельную пушку, и она работает!

Популярная механика
Стареющая сила: в чем беда демографической политики России Стареющая сила: в чем беда демографической политики России

В России наименее защищенной категорией оказались люди старше 45 лет

Forbes
Мария Погребняк — строгая мама и послушная жена: откровенное интервью о семье Мария Погребняк — строгая мама и послушная жена: откровенное интервью о семье

Мария Погребняк рассказала об отношениях со свекровью и своей любви

Cosmopolitan
Накопители энергии: очевидные и невероятные Накопители энергии: очевидные и невероятные

Водохранилища и поезда, бетонные поплавки и даже лифты-многотонники

Популярная механика
Джон Сноу 2.0: самые смешные шутки и мемы про «воскресшего» Бабченко Джон Сноу 2.0: самые смешные шутки и мемы про «воскресшего» Бабченко

Журналист Аркадий Бабченко оказался жив!

Playboy
Страх полетов: 3 совета, как его побороть Страх полетов: 3 совета, как его побороть

Много ли среди нас тех, кто боится летать?

Psychologies
Татуировка, борода и топор: почему все говорят о новой God of War Татуировка, борода и топор: почему все говорят о новой God of War

Семь фактов о новой God of War

Maxim
Мария-Антуанетта, секс и рок-н-ролл: шоу LOVESICK на сцене «Ленинград Центра» Мария-Антуанетта, секс и рок-н-ролл: шоу LOVESICK на сцене «Ленинград Центра»

«Ленинград Центр» представляет самое вызывающее и откровенное шоу LOVESICK

Cosmopolitan
Топ-8 хитов для караоке к Чемпионату мира по футболу Топ-8 хитов для караоке к Чемпионату мира по футболу

Рейтинг хитов, которые можно исполнить в караоке в месяц ЧМ2018

Cosmopolitan
Человек, который сдвинул Землю: научная революция Николая Коперника Человек, который сдвинул Землю: научная революция Николая Коперника

Николай Коперник отнял у нашей планеты титул центра мироздания

Популярная механика
Чтоб вы так жили Чтоб вы так жили

Аукцион Live like a Rockefeller обещает стать самым прибыльным за всю историю

Robb Report
Ипотека для богатых. Зачем обеспеченные люди берут кредиты на жилье Ипотека для богатых. Зачем обеспеченные люди берут кредиты на жилье

Что заставляет обеспеченных людей брать ипотеку на покупку элитной квартиры

Forbes
В сторону юга В сторону юга

После XXII зимней Олимпиады Большой Сочи окончательно превратился в город-символ

Quattroruote
8 эффективных способов вырастить лидера 8 эффективных способов вырастить лидера

Как сформировать у детей навыки, необходимые в мире высокой конкуренции?

Psychologies
А сколько дашь? А сколько дашь?

Почему нас порой вводит в ступор собственная дата рождения

Cosmopolitan
Болото обещаний. Почему Россия проиграла Казахстану в создании финансового центра Болото обещаний. Почему Россия проиграла Казахстану в создании финансового центра

На создание Международного финансового центра в Астане ушло три года

Forbes
10 малоизвестных японских автомобилей 10 малоизвестных японских автомобилей

В разное время в Японии производились и производятся экзотические автомобили

Популярная механика
Игра на выезде Игра на выезде

Как увидеть главные матчи ЧМ и разделить эмоции с друзьями

Популярная механика
Вулканизация биткоина Вулканизация биткоина

Исландия превратилась в рай для майнинга криптовалют

Forbes
Открыть в приложении