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

Игры разума Игры разума

Главная особенность этой квартиры — ванная комната, объединённая со спальней

SALON-Interior
Премия RU.TV: самые странные образы звезд церемонии за все годы Премия RU.TV: самые странные образы звезд церемонии за все годы

Самые странные образы звезд за всю историю премии RU.TV

Cosmopolitan
Эффект бабочки Эффект бабочки

Флоренс Уэлч выпускает этим летом первый за три года альбом

Vogue
Жидкий кристалл Жидкий кристалл

Дом в Венеции по проекту архитектурного бюро Parisotto + Formenton

AD
Римское право Римское право

Лучшее, что Италия дала миру в сфере дизайна, кулинарии, музыки и кино

AD
Дэниел Коул «Палач» Дэниел Коул «Палач»

Новый захватывающий триллер от автора бестселлера «Тряпичная кукла»

Playboy
5 книг об оружии 5 книг об оружии

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

Популярная механика
Веселые и находчивые Веселые и находчивые

Интервью с Антоном и Мариной Лирник

OK!
Лев прав Лев прав

Лев Яшин был легендой советского футбола, но однажды он потерял все

GQ
Самые стильные диктаторы: от Саддама до Фиделя Самые стильные диктаторы: от Саддама до Фиделя

Современные лидеры государств в массе своей слишком правильные

Playboy
«Веселый Роджер» по-русски «Веселый Роджер» по-русски

Когда разбойники под парусом превращались в национальных героев

Дилетант
5 упражнений, чтобы изменить жизнь 5 упражнений, чтобы изменить жизнь

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

Psychologies
Вот зараза! Самые опасные для путешественников страны и чем там можно заразиться Вот зараза! Самые опасные для путешественников страны и чем там можно заразиться

В каких регионах планеты можно подцепить самые опасные заболевания

Maxim
Планируете беременность? Правила отмены контрацептивов Планируете беременность? Правила отмены контрацептивов

Что делать с контрацепцией, если вы планируете беременность

9 месяцев
Назад в девяностые. Как власти толкают рынок жилья к серым схемам Назад в девяностые. Как власти толкают рынок жилья к серым схемам

Серые схемы продажи жилья могут вернуться на рынок недвижимости

Forbes
Китайская медицина: простое упражнение, чтобы стать увереннее Китайская медицина: простое упражнение, чтобы стать увереннее

Уверенность в себе во многом зависит от тела

Psychologies
Ракетный гольф: технологическое безумие Ракетный гольф: технологическое безумие

Американец Даг Фрост умудрился «скрестить» гольф и любительское ракетостроение

Популярная механика
Дважды в одну реку Дважды в одну реку

Пентхаус в центре Рима, где живет и работает архитектор Андреа Трульё

AD
Брат, два Брат, два

Иван и Сергей Березуцкие изобретают новую русскую кухню

РБК
От бунтаря до военнослужащего: история принца Гарри От бунтаря до военнослужащего: история принца Гарри

Вспоминаем историю внука Елизаветы II и главного бунтаря в королевской семье

Esquire
Баскетболисты ЦСКА — на порядок выше Баскетболисты ЦСКА — на порядок выше

Мы поговорили с баскетболистами ЦСКА и привели им трех новых болельщиц

Vogue
Прекрасная Поляна Прекрасная Поляна

Трое героев номера в Красной Поляне и Розе Xутор

Seasons of life
Клинт Иствуд: «По-вашему, я слишком много на себя беру?» Клинт Иствуд: «По-вашему, я слишком много на себя беру?»

Клинту Иствуду сегодня исполнилось 88 лет

Maxim
15 самых стильных футбольных тренеров 15 самых стильных футбольных тренеров

15 самых стильных тренеров в мировом футболе

GQ
Близко и дешево. Почему покупатели перестают ходить в гипермаркеты Близко и дешево. Почему покупатели перестают ходить в гипермаркеты

В розничной торговле меняются приоритеты

Forbes
Иду на рекорд! Иду на рекорд!

Как привить ребенку любовь к спорту

Лиза
Миллионеры с лопатами: самые дорогие клады, найденные любителями Миллионеры с лопатами: самые дорогие клады, найденные любителями

Можно попытаться найти ничейные, но ценные сокровища и разбогатеть

Playboy
Компания Vivo официально представила смартфон V9 в России Компания Vivo официально представила смартфон V9 в России

Компания Vivo представляет новый смартфон V9

Cosmopolitan
Игра на выбывание: кто покинул список Forbes в 2018 году Игра на выбывание: кто покинул список Forbes в 2018 году

Из списка богатейших бизнесменов России выбыли 15 человек

Forbes
Заехали в тупик. Как ОСАГО стало убыточным для страховых компаний Заехали в тупик. Как ОСАГО стало убыточным для страховых компаний

В прошлом году страховые компании ушли в глубокий минус

Forbes
Открыть в приложении