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

Имперские амбиции Имперские амбиции

Креативного директора Gucci Алессандро Микеле все дороги вели в Рим

Vogue
Научный подход к знакомствам Научный подход к знакомствам

О каких принципах и нюансах нужно знать, чтобы найти пару

Psychologies
Жертва санкций: как Трамп разрушил китайского производителя смартфонов Жертва санкций: как Трамп разрушил китайского производителя смартфонов

После санкций Америки китайская компания оказалась на грани разорения

Forbes
Jurassic World: Evolution и другие главные игровые новинки месяца Jurassic World: Evolution и другие главные игровые новинки месяца

Warhammer 40,000, Frostpunk, Raging Justice, The Crew 2, Vampyr, Evoland 2

Maxim
Политика разрушений: разрыв ядерной сделки с Ираном обвалит цены на нефть Политика разрушений: разрыв ядерной сделки с Ираном обвалит цены на нефть

Котировки сырья в долгосрочной перспективе могут рухнуть по сценарию 2016 года

Forbes
Советские бренды, покорившие Запад Советские бренды, покорившие Запад

Не единым автоматом Калашникова и водкой Stolichnaya славился Советский Союз

Maxim
10 нестандартных способов улучшить общение, о которых вы никогда не слышали 10 нестандартных способов улучшить общение, о которых вы никогда не слышали

Что можно сделать, чтобы людям было приятно с нами общаться

Cosmopolitan
На светлой стороне На светлой стороне

Яна Лапутина о своем эксперименте по осветлению волос

OK!
Немного огня: стоит ли бороться за уставших сотрудников Немного огня: стоит ли бороться за уставших сотрудников

Даже самая мотивированная команда иногда нуждается отдыхе

Forbes
Дважды в одну реку Дважды в одну реку

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

AD
#НЕПРОВОЙНУ: про мирное небо и стиль милитари #НЕПРОВОЙНУ: про мирное небо и стиль милитари

Арина Яганова пошла на самую мирную из военных выставок

Cosmopolitan
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
Мозаика впечатлений Мозаика впечатлений

Проложить один-единственный маршрут по столице — дело совершенно невозможное

Quattroruote
Секрет счастливого брака: перестаньте приспосабливаться Секрет счастливого брака: перестаньте приспосабливаться

Можно ли быть счастливой, отказавшись от себя и своих желаний?

Psychologies
Письмо главного редактора: «Любовь к ближнему» Письмо главного редактора: «Любовь к ближнему»

Пьеса о людоедах и равнодушных (и не очень) прохожих

Maxim
Кому принцессу? 8 самых желанных свободных наследниц престола Кому принцессу? 8 самых желанных свободных наследниц престола

Кто сказал, что тебе никогда не стать принцем?

Playboy
Dreszcz rozkoszy! Dreszcz rozkoszy!

В очередной раз мы восхищаемся Джоанной Крупой

Maxim
Щедрая душа Щедрая душа

Близкие актера Александра Абдулова поделились воспоминаниями о друге

StarHit
Письмо моему первенцу: не бойся ошибаться Письмо моему первенцу: не бойся ошибаться

Невероятно трогательное письмо, которое мать написала 9-летнему сыну

Psychologies
Семейный исход: почему Борис Минц покинул список Forbes и Россию Семейный исход: почему Борис Минц покинул список Forbes и Россию

Борис Минц строил свой бизнес в тесной близости к «ФК Открытие»

Forbes
BMW X1: младший брат BMW X1: младший брат

В семействе баварских кроссоверов Х1 считается младшеньким

АвтоМир
Хозяин Тбилиси Хозяин Тбилиси

Бывший игрок «Милана» стал главой Тбилиси

GQ
10 самых массово скачиваемых приложений для iPhone 2018 года 10 самых массово скачиваемых приложений для iPhone 2018 года

Угадай, какое из приложений для смартфона на первом месте

Maxim
Телефон для фотографов Телефон для фотографов

27 марта компания Huawei представила в Париже два своих флагмана – P20 и P20 Pro

Популярная механика
Катерина Мурашова: поколенческий невроз Катерина Мурашова: поколенческий невроз

Зачем мы лишаем детей свободного времени

СНОБ
Интервальное голодание: все, что нужно знать Интервальное голодание: все, что нужно знать

О пользе временного воздержания от пищи писал еще Гиппократ

Esquire
Техпарад Техпарад

Новости мира науки

Популярная механика
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
«Кортеж» для Путина. Что не так с автомобилем для президента России «Кортеж» для Путина. Что не так с автомобилем для президента России

Презентация российского лимузина оказалась под угрозой срыва

Forbes
Скопцы: самая загадочная и влиятельная секта кастратов в России Скопцы: самая загадочная и влиятельная секта кастратов в России

Об одной из самых влиятельных и странных сект России — скопцах

Cosmopolitan
Открыть в приложении