Что такое Солнце? Газовый шар плотнее воды, мощнейший термоядерный реактор

Вокруг светаНаука

Где рождается свет

Что такое Солнце? Газовый шар, который плотнее воды, мощнейший термоядерный реактор, подобный куче гниющих листьев, и тюрьма для собственного света, пробирающегося на поверхность миллион лет.

Текст: Анатолий Глянцев

Выброс вещества из короны Солнца 31 августа 2012 года

Между прославленными астрономами и космологами англичанином Фредом Хойлом и канадцем Расселом Ормондом Редманом однажды состоялся такой обмен репликами:

– В принципе, звезда имеет довольно простую структуру.

– Вы бы тоже выглядели довольно простым с расстояния в десять парсек.

Редман не был специалистом по Солнцу, но астрономы-солнечники могли бы подписаться под его словами. До Солнца, в отличие от других звезд, всего восемь световых минут – миллионные доли парсека. И чем больше мы узнаем о дневном светиле, тем больше убеждаемся в его сложном, причудливом, даже в чем-то парадоксальном устройстве.

Начнем с элементарного вопроса: каков размер Солнца? Чтобы ответить, нужно определить, где оно закачивается, а это не так-то просто. У Солнца нет твердой поверхности, его верхние слои состоят из разреженного газа. Здесь берет начало солнечный ветер – поток вещества, постоянно истекающий из звезды и заполняющий Солнечную систему. Условной поверхностью Солнца считается фотосфера – слой, где свет отрывается от вещества и отправляется в путешествие через космос. Именно фотосферу мы видим, глядя на солнечный диск невооруженным глазом. Когда говорят о радиусе Солнца, имеют в виду расстояние от центра до фотосферы.

Моделирование NASA потока извергнутых Солнцем частиц, обрушившегося на Марс и вырывающей ионы из верхних слоев атмосферы

Радиус нашей звезды – 700 000 км. Это означает, что Солнце в 109 раз больше Земли по диаметру и более чем в миллион раз – по объему. При этом Солнце массивнее нашей планеты в 330 тысяч раз. Разделив массу звезды на ее объем, получим среднюю плотность Солнца: около 1,4 грамма в кубическом сантиметре. Называя Солнце газовым шаром, не стоит забывать, что оно плотнее воды.

Фотоны – частицы света – рождаются в центре Солнца и постепенно пробиваются к поверхности. Проделаем этот путь вместе с фотоном.

Колыбель света

В центре Солнца находится ядро – самая горячая и плотная область. По разным оценкам, на ядро приходится от пятой до третьей части солнечного радиуса. Такой разброс цифр может показаться неприличным, но что же делать: никто еще не бывал внутри звезды. Впрочем, даже треть радиуса – это менее 4% объема Солнца и всего 10% его массы. Сердце светила невелико, но именно здесь происходят термоядерные реакции, делающие Солнце звездой.

В самом центре температура достигает 15 миллионов градусов. В таких условиях не могут существовать атомы. Вещество состоит из голых атомных ядер и  оторванных от них электронов (такое состояние называется плазмой). Вышележащие слои своей громадной тяжестью создают давление в 250 млрд атмосфер. Поэтому плазма в центре Солнца в 15 раз плотнее свинца.

Высокая температура означает, что частицы плазмы движутся с огромной скоростью. Протоны (ядра водорода) сталкиваются друг с другом. Почти все такие столкновения заканчиваются тем, что столкнувшиеся частицы вновь разлетаются в разные стороны. Ведь они положительно заряжены, а  одноименные заряды отталкиваются. Однако иногда столкнувшиеся протоны сливаются в ядро дейтерия – тяжелого изотопа водорода. Так начинается цепочка термоядерных реакций, которая называется протон-протонным циклом (pp-циклом). Она довольно сложная: в добром десятке реакций образуются и тут же исчезают дейтерий, литий, бериллий, бор. Но исход всего цикла прост. Из четырех протонов образуется одно ядро гелия, два электрона, а также несколько фотонов и нейтрино.

Схема внутреннего строения солнца: 1 – ядро, 2 – зона лучистого переноса, 3 – конвективная зона, 4 – фотосфера, 5 – хромосфера

Продукты реакции в сумме весят несколько меньше, чем исходные протоны. Эта разница невелика: всего 7 граммов на 1 кг водорода. Но именно она превращается в энергию по знаменитой формуле E = mc2. Около 2% этой энергии уносят легкие всепроникающие частицы – нейтрино, а всю остальную – фотоны.

Куча гниющих листьев

Ежесекундно Солнце расходует свыше 600 млн тонн водорода. Из них в излучение превращается 4,3 млн тонн. Много ли это? В 2020 г. все электростанции мира выработали 27 петаватт-часов. Им пришлось бы работать в том же темпе четыре миллиона лет, чтобы произвести энергию, которую Солнце выделяет всего за одну секунду.

Если вы подумали, что наша звезда невероятно эффективный источник энергии, нельзя было ошибиться сильнее. Разделив энерговыделение Солнца на его массу, получим всего 0,2 милливатта на килограмм. Для сравнения: человек массой 70 кг в состоянии покоя выделяет около 100 Вт тепла. В пересчете на массу отдыхающий человек – в тысячи раз более эффективный обогреватель, чем Солнце, а о марафонце на дистанции и говорить нечего. Средний килограмм солнечного вещества выделяет не больше энергии, чем килограмм гниющих листьев.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Мифы и факты: что открыл Галилео Галилей Мифы и факты: что открыл Галилео Галилей

В чем ошибся Галилей

Вокруг света
Поворот к себе Поворот к себе

Соня Аржаных — о первом гонораре, синдроме самозванца и мечте написать сценарий

Grazia
Выйти из тени Выйти из тени

В некоторых местах планеты бороться с нехваткой света приходится уже сейчас

Вокруг света
За счастьем и зубами древней акулы За счастьем и зубами древней акулы

5 причин съездить в Тюменскую область

Лиза
Роза севера Роза севера

Самые могущественные во Франции «спонсоры» подарили Шартрскому собору розу

Вокруг света
10 красивых пород кошек черно-белого окраса 10 красивых пород кошек черно-белого окраса

Хотите себе «смокинговую» кошку? Обратите внимание на эти породы

VOICE
Светлая мысль Светлая мысль

Как появилась и эволюционировала электрическая лампочка

Вокруг света
10 маленьких машин, которые идеально подойдут для девушек 10 маленьких машин, которые идеально подойдут для девушек

Небольшие, но удобные машины

РБК
Идем на восток Идем на восток

Увидеть 3 архитектурные эпохи, пожить в XVIII веке и отведать арзамасских гусей

Вокруг света
ИИ-модель, разработанная DeepMind, предсказывает погоду точнее всех существующих методов ИИ-модель, разработанная DeepMind, предсказывает погоду точнее всех существующих методов

Компания Google DeepMind разработала модель прогнозирования погоды

ТехИнсайдер
Идущие за лучом Идущие за лучом

Управление мозгом с помощью света порождает много надежд и столько же опасений

Вокруг света
О первой в мире полярной биостанции О первой в мире полярной биостанции

Как в XIX веке ученые придумывали полярную биостанцию

Наука и техника
По одной квитанции… По одной квитанции…

Майор ГБ Сергей Шпигельглаз — одна из самых мрачных фигур чекистского пантеона

Дилетант
Почему так дорого? Почему так дорого?

Как узнать, сколько стоит handmade-изделие: подсказки самозанятому

Лиза
Мобилизация по-екатеринински Мобилизация по-екатеринински

Как беспрецедентный рекрутский набор помог России в войне с Турцией

Дилетант
На пороге сверхспособностей На пороге сверхспособностей

Может ли человек развить в себе сверхспособности?

Знание – сила
Девочки из хороших семей Девочки из хороших семей

Комиссарши — сотрудницы советских органов безопасности, лишенные жалости

Дилетант
«Тренировка волос»: что надо делать, чтобы мыть голову реже «Тренировка волос»: что надо делать, чтобы мыть голову реже

С какой частотой правильно мыть голову?

VOICE
Вакуумный корабль Вакуумный корабль

Отличным грузовым транспортом могут стать дирижабли, наполненные вакуумом

ТехИнсайдер
Lexus LX 600 F Sport. Универсальный внедорожный премиум Lexus LX 600 F Sport. Универсальный внедорожный премиум

Новый Lexus LX – премиальный внедорожник, который вполне можно испачкать в грязи

4x4 Club
Как отмыть руки после чистки грибов: 5 проверенных методов Как отмыть руки после чистки грибов: 5 проверенных методов

Что тогда делать с образовавшими темными и жирными пятнами на руках от грибов?

ТехИнсайдер
Расхламляем сарай: занятные самоделки из дождевой бочки, ржавого ведра и прочей дачной утвари Расхламляем сарай: занятные самоделки из дождевой бочки, ржавого ведра и прочей дачной утвари

Если на даче скопилось много металлических предметов, не торопитесь прятать их

ТехИнсайдер
«Поддержка фундаментальной науки не мешает развитию прикладной» «Поддержка фундаментальной науки не мешает развитию прикладной»

Академик Александр Латышев — нужны ли вообще академические институты

Наука
Илья Любимов: «Я долгое время проверял мир на прочность» Илья Любимов: «Я долгое время проверял мир на прочность»

Илья Любимов рассказал о своей семье и о том, как начиналась его карьера

Коллекция. Караван историй
«Я показываю ту страшную жизнь, которая связана с этим дряхлым телом» «Я показываю ту страшную жизнь, которая связана с этим дряхлым телом»

Резо Гигинеишвили о своем фильме «Пациент №1»

Weekend
Вечный спор: Mercedes-Benz GLE или BMW X5? Вечный спор: Mercedes-Benz GLE или BMW X5?

Mercedes-Benz GLE или BMW X5: какая модель лучше?

4x4 Club
10 популярных автомобильных мифов 10 популярных автомобильных мифов

Автомобильные мифы, в которые нельзя верить

4x4 Club
Евгений Стеблов: «Моя проба вышла настолько удачной, что когда Данелия ее увидел, то сразу сказал: «Где этот парень?» Евгений Стеблов: «Моя проба вышла настолько удачной, что когда Данелия ее увидел, то сразу сказал: «Где этот парень?»

Когда предлагают негодяев, отказываюсь даже за очень хорошие деньги

Караван историй
Хорошие сериалы про женщин-следователей, от которых захватывает дух Хорошие сериалы про женщин-следователей, от которых захватывает дух

Детективные сериалы, которые демонстрируют лучшие качества женщин

VOICE
Отношения с нарциссами: 11 правил поведения Отношения с нарциссами: 11 правил поведения

Простые советы, которые помогут снизить вред от общения с токсичной личностью

Psychologies
Открыть в приложении