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

Пограничное состояние Пограничное состояние

Как криптобиржи помогут обойти санкции

FP. BusinessReview
Симон Боливар: человек и шляпа Симон Боливар: человек и шляпа

Какое отношение имеет головной убор к Симону Боливару

Дилетант
Гость из будущего Гость из будущего

Разговор с Максимом Диденко о майских премьерах «Текст» и Asmodeus

Glamour
Фестиваль Esquire Weekend 2018 пройдет 26 мая в ММОМА на Гоголевском бульваре Фестиваль Esquire Weekend 2018 пройдет 26 мая в ММОМА на Гоголевском бульваре

Журнал Esquire во второй раз проведет масштабный фестиваль Esquire Weekend

Cosmopolitan
Газовое дежавю. Болгария попросила возобновить «Южный поток» Газовое дежавю. Болгария попросила возобновить «Южный поток»

О желании Софии превратиться в государство, распределяющее природный газ

Forbes
От Пикассо до Репина: 6 громких случаев вандализма в музеях От Пикассо до Репина: 6 громких случаев вандализма в музеях

Громкие случаи порчи великих произведений искусства

Playboy
Номер люкс Номер люкс

Vogue вместе с McKinsey & Company изучили привычки русских модниц

Vogue
Тест и обзор телевизора Medion Life X16513: Ultra HD для среднего класса Тест и обзор телевизора Medion Life X16513: Ultra HD для среднего класса

Новый телевизор, прошедший полосу испытаний в нашей тестовой лаборатории

CHIP
Майя Тупикова-Фоменко: Майя Тупикова-Фоменко:

Очередное открытие в характере мужа иногда пугало, иногда восхищало

Караван историй
Зять Лаврова за прилавком. Александр Винокуров стал совладельцем «Магнита» Зять Лаврова за прилавком. Александр Винокуров стал совладельцем «Магнита»

ВТБ уже продает почти половину своего пакета акций «Магнита»

Forbes
4 причины, по которым вы все еще одиноки 4 причины, по которым вы все еще одиноки

Какие только причины не придумывают женщины, чтобы объяснить свое одиночество

Psychologies
Тест и обзор проектора Epson EH-TW650: люди, это хит! Тест и обзор проектора Epson EH-TW650: люди, это хит!

Маленький, да удаленький недорогой проектор

CHIP
«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
Смарт-платье, удлиненные шорты и еще 3 вещи, без которых летом-2018 никуда Смарт-платье, удлиненные шорты и еще 3 вещи, без которых летом-2018 никуда

Список вещей на лето-2018 озвучивает стилист и тренер по стилю Роман Медный

Cosmopolitan
Теперь мы будем жить по-новому Теперь мы будем жить по-новому

Все больше сегодня семей неполных или расширенных

Psychologies
Лучшие шутки об инсценировке убийства Аркадия Бабченко! Лучшие шутки об инсценировке убийства Аркадия Бабченко!

Сравнения ожившего Бабченко со всеми бессмертными персонажами в культуре

Maxim
Volkswagen Touareg: шипы розы Volkswagen Touareg: шипы розы

Пытаемся разобраться в причинах неудач Touareg... Или все же удач?

АвтоМир
Великий пост Великий пост

Журналист Михаил Зыгарь ввел моду на чтение исторических заметок

Vogue
Обзор и тестирование блока питания ThunderX3 Plexus 800 Обзор и тестирование блока питания ThunderX3 Plexus 800

Блок питания, который можно использовать в самых востребованных системах

CHIP
Прирожденные лидеры: 10 самых влиятельных директоров в мире по версии Forbes Прирожденные лидеры: 10 самых влиятельных директоров в мире по версии Forbes

В рейтинге самых влиятельных людей половина — руководители крупных корпораций

Forbes
Голод против аппетита: перестать заедать стресс Голод против аппетита: перестать заедать стресс

Как перестать заедать стресс?

Psychologies
Коробка быстрых скоростей: кулачковая коробка передач Коробка быстрых скоростей: кулачковая коробка передач

Ключ к победе – кулачковая коробка передач

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

Новые друзья, новый опыт, неизведанное еще чувство свободы…

Psychologies
Война гигантов: как Apple отсудил у Samsung полмиллиарда долларов Война гигантов: как Apple отсудил у Samsung полмиллиарда долларов

В споре крупных технологических компаний поставлена точка

Forbes
«Над русскими хоккеистами колдуют врачи. Выводы неутешительные…» Разговор с тренером Воробьевым «Над русскими хоккеистами колдуют врачи. Выводы неутешительные…» Разговор с тренером Воробьевым

Мы вызвали на беседу главного тренера наших хоккеистов Илью Воробьева

Maxim
Косметика с суперфудами: в чем секрет? Косметика с суперфудами: в чем секрет?

Суперфуды – диетические продукты с максимально полезным составом

Psychologies
Плейлист от пианиста Йеруна ван Вена Плейлист от пианиста Йеруна ван Вена

Йерун ван Вен выбрал 10 минималистических пьес и рассказал о каждой из них

Esquire
Учить детей делать шпаргалки? Ни за что! Учить детей делать шпаргалки? Ни за что!

Размышления нашего автора, матери троих детей Александры Галимовой

Psychologies
Чужой среди своих: чем займется Алексей Кудрин в Счетной палате Чужой среди своих: чем займется Алексей Кудрин в Счетной палате

Это назначение окончательно исключит экономиста из реальной политики

Forbes
Лето - жизнь Лето - жизнь

Интервью с актрисой Екатериной Климовой

Домашний Очаг
Открыть в приложении