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

Нейросеть Facebook научилась копировать стиль текста с одного примера Нейросеть Facebook научилась копировать стиль текста с одного примера

В Facebook создали нейросеть, способную переносить стиль надписи на новый текст

N+1
Прекрасное далеко: зачем Россия вновь строит сверхтяжелую ракету-носитель Прекрасное далеко: зачем Россия вновь строит сверхтяжелую ракету-носитель

Зачем России нужна такая ракета

Forbes
Как играет ребенок: 4 повода для беспокойства Как играет ребенок: 4 повода для беспокойства

Детские игры иногда могут казаться нам странными или слишком агрессивными

Psychologies
Ученые впервые дали людям решить Ученые впервые дали людям решить

Бельгийские психологи предложили людям на практике решить "проблему вагонетки"

Популярная механика
Пикап на ЧМ-2018: аргентинцам прочитали лекцию, как соблазнить русских девушек Пикап на ЧМ-2018: аргентинцам прочитали лекцию, как соблазнить русских девушек

Эдуардо Пенниси рассказал о русском языке и культуре

Playboy
Выходцы из компании Ликсутова оказались бенефициарами оператора Wi-Fi в метро Выходцы из компании Ликсутова оказались бенефициарами оператора Wi-Fi в метро

В числе бенефициаров компании «МаксимаТелеком» есть люди, связанные с вице-мэром

РБК
Свежие идеи: 5 модных сочетаний лета-2018 Свежие идеи: 5 модных сочетаний лета-2018

Актуальные идеи сочетаний для теплого сезона

Cosmopolitan
#Ялюблюсвоюработу #Ялюблюсвоюработу

Певица Валерия недавно отметила юбилей

OK!
Изменились до неузнаваемости: отечественные звезды до и после пластики Изменились до неузнаваемости: отечественные звезды до и после пластики

Далеко не всегда результаты пластических операций радуют глаз

Cosmopolitan
Сбудется ли предсказание Хокинга? Насколько реальны сценарии конца света? Сбудется ли предсказание Хокинга? Насколько реальны сценарии конца света?

Стивен Хокинг предрёк Земле страшный апокалипсис

Cosmopolitan
«Мой сын готов продолжать мое дело». Последнее интервью миллиардера Георгия Генса «Мой сын готов продолжать мое дело». Последнее интервью миллиардера Георгия Генса

Георгий Генс о коллекционировании, спорте и воспитании детей

Forbes
Одышка у будущей мамы: почему трудно дышать? Одышка у будущей мамы: почему трудно дышать?

Многие будущие мамы замечают, что иногда им становится труднее дышать

9 месяцев
Давид Эммерле Давид Эммерле

Московский француз готовит для тех, кто боится артишоков

Esquire
Пыльца полетела Пыльца полетела

Из носа льет, глаза слезятся... Стоп! А может быть, дело совсем не в насморке?

Лиза
Рианна, Ким Кардашьян и другие звезды поздравили родных с Днем матери Рианна, Ким Кардашьян и другие звезды поздравили родных с Днем матери

Зарубежные и российские знаменитости поздравили мам в социальных сетях

Cosmopolitan
Что такое «альфа-самец» и как этот образ портит жизнь мужчинам Что такое «альфа-самец» и как этот образ портит жизнь мужчинам

Михаил Лабковский о том, что такое «альфа-самец» и как этот образ влияет на нас

Playboy
10 вопросов группе Justice 10 вопросов группе Justice

Интервью с участником группы Ксавье де Росне

Esquire
Лучшие мемы Met Gala 2018 Лучшие мемы Met Gala 2018

Святой дух Бейонсе, Рианна в образе папы римского и другие

Esquire
Технология безумства: полет на тысяче воздушных шариков Технология безумства: полет на тысяче воздушных шариков

Как подняться выше вершин Эльбруса на связке воздушных шариков

Популярная механика
Николаевский жандарм Николаевский жандарм

Жандармы получили репутацию, сделавшую голубой мундир символом произвола

Дилетант
Готовим тело к лету Готовим тело к лету

Самые эффективные упражнения на все группы мышц

Домашний Очаг
Я могу говорить Я могу говорить

Заявить, что ты стал жертвой, никогда не поздно и вовсе не стыдно

Esquire
15 мыслей Константина Райкина 15 мыслей Константина Райкина

Манифест режиссера Константина Райкина — о соблазнах, кулачных боях и Оксимироне

GQ
Разбойник или герой? Разбойник или герой?

Самый успешный корсар в истории часто шёл на отчаянный риск

Дилетант
Алкогений: Бон Скотт Алкогений: Бон Скотт

У него был лучший голос, одно яйцо и редкий дар запивать джин молоком

Maxim
Что беспокоит женщин: мнение психолога Что беспокоит женщин: мнение психолога

Вопросы, которыми женщины задаются чаще всего

Psychologies
25 идей для лета 25 идей для лета

Планы, которые стоит воплотить в жизнь в летний период

Домашний Очаг
Как изменились звезды сериала Как изменились звезды сериала

С 21 мая в 19:00 канал СТС Love будет показывать сериал «Молодежка»

Cosmopolitan
Счастье есть Счастье есть

Некоторые эмоциональные привычки мешают нам жить

StarHit
Кирилл Капризов: «Я похож на Юру Шатунова из «Ласкового мая»? Да ладно, хорош!» (видео) Кирилл Капризов: «Я похож на Юру Шатунова из «Ласкового мая»? Да ладно, хорош!» (видео)

Хоккеист сборной Кирилл Капризов дал интервью MAXIM на чемпионате мира

Maxim
Открыть в приложении