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

Колода джокеров и сорок сценариев будущего Колода джокеров и сорок сценариев будущего

Прогнозист Александр Чулок — о том, по какому пути может пойти развитие общества

РБК
«Пусть подавятся»: что миллиардеры говорят о санкциях «Пусть подавятся»: что миллиардеры говорят о санкциях

Нужно просто понять, что санкции введены навсегда и забыть про них

Forbes
Длинные руки «Буяна» Длинные руки «Буяна»

В 2015 году мы узнали, что наносить ракетные удары можно из Каспийского моря

Популярная механика
10 уроков «умного» фриланса 10 уроков «умного» фриланса

Как уйти из офиса и не пожалеть впоследствии

Cosmopolitan
5 салонных процедур с мгновенным эффектом 5 салонных процедур с мгновенным эффектом

Пять процедур, которые подходят как мужчинам, так и женщинам

Esquire
Вылечить женский алкоголизм: истории тех, у кого получилось Вылечить женский алкоголизм: истории тех, у кого получилось

Психолог Юрий Сорокин написал книгу о том, что мы привыкли считать табу

СНОБ
Заскучал? 9 лайфхаков, чтобы скрасить рабочие будни Заскучал? 9 лайфхаков, чтобы скрасить рабочие будни

Девять милых и невинных способов немного скрасить серые рабочие будни

Playboy
Как депрессия искажает восприятие реальности Как депрессия искажает восприятие реальности

Депрессия меняет сознание и восприятие

Psychologies
5 книг об оружии 5 книг об оружии

5 книг об оружии через призму развития инженерной мысли и без излишней агрессии

Популярная механика
«Кадиллак», который ездит сам по себе «Кадиллак», который ездит сам по себе

Полностью автономные автомобили – это неизбежное будущее

Популярная механика
Как эффективно разогнать мозг: советы невролога Как эффективно разогнать мозг: советы невролога

У нас такой же мозг, как у людей, которые придумали теорию струн и баночное пиво

Maxim
Без шума и ярости. О премьере «Трех сестер» в постановке Константина Богомолова Без шума и ярости. О премьере «Трех сестер» в постановке Константина Богомолова

МХТ им. А. Чехова выпустил долгожданную премьеру «Трех сестер»

СНОБ
Алкогений: Венедикт Ерофеев Алкогений: Венедикт Ерофеев

Ерофеев опроверг тезис о запойной деградации

Maxim
Знаменитый грузинский стиль: лучшее, что произошло на Неделе моды в Тбилиси Знаменитый грузинский стиль: лучшее, что произошло на Неделе моды в Тбилиси

Арина Яганова написала обзор на Неделю моды в Тбилиси

Cosmopolitan
8 эффективных способов вырастить лидера 8 эффективных способов вырастить лидера

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

Psychologies
Завтрак аристократа Завтрак аристократа

О книге рецептов, шоу «Еда, я люблю тебя» и кулинарных экспериментах

OK!
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
Можно ли возродить динозавров? Можно ли возродить динозавров?

Смогут ли люди когда-нибудь погулять по парку хоть какого-нибудь периода?

Популярная механика
Детский лагерь: жить в стае Детский лагерь: жить в стае

Новые друзья, новый опыт, неизведанное еще чувство свободы…

Psychologies
Как самый юный разработчик «ВКонтакте» и Иван Ургант подсадили россиян на онлайн-викторины Как самый юный разработчик «ВКонтакте» и Иван Ургант подсадили россиян на онлайн-викторины

В 14 лет Сева работал в Meduza, а в 15 присоединился к команде «ВКонтакте»

РБК
5 упражнений, чтобы изменить жизнь 5 упражнений, чтобы изменить жизнь

Как подготовить себя к решительным действиям и сделать шаг навстречу новой жизни

Psychologies
Трамп и бедность. Половина россиян не смогут поехать в отпуск летом Трамп и бедность. Половина россиян не смогут поехать в отпуск летом

Провести летний отпуск дома будут вынуждены 45% россиян

Forbes
«Мы уже смотримся в “Черное зеркало”». Дискуссия «Сноба» об искусственном интеллекте «Мы уже смотримся в “Черное зеркало”». Дискуссия «Сноба» об искусственном интеллекте

О том, как технический прогресс может изменить общество

СНОБ
Волшебник в котловане: как Виталий Мутко изменит рынок недвижимости Волшебник в котловане: как Виталий Мутко изменит рынок недвижимости

Бывший министр спорта Виталий Мутко может в ближайшее время стать вице-премьером

Forbes
Нелегальный дым Нелегальный дым

Почему никто не может остановить взрывной рост рынка контрабандных сигарет

РБК
Лучшие половины Лучшие половины

Спутницам великих художников суждено разделить их судьбу и после смерти

Robb Report
Вода как воля и представление: несколько свежих научных фактов, которые перевернут твое представление о воде! Вода как воля и представление: несколько свежих научных фактов, которые перевернут твое представление о воде!

Вода — дико загадочная субстанция и, может быть, вообще инопланетный разум

Maxim
Красками из радуги: как рисовать поляризованным светом Красками из радуги: как рисовать поляризованным светом

Поляризованный свет в XXI веке облюбовали художники и фотографы

Популярная механика
Субмарина-истребитель проекта 705 Субмарина-истребитель проекта 705

Чем же на самом деле был проект 705

Популярная механика
Главный русский антигерой Главный русский антигерой

Судьба Григория Распутина стала темой десятков экранизаций за последние сто лет

Дилетант
Открыть в приложении