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

Бог из машины Бог из машины

Вышедший из-под контроля сверхчеловеческий интеллект – наше обозримое будущее?

Вокруг света
«Сейчас нам предстоит битва»: зачем японские женщины становились самураями «Сейчас нам предстоит битва»: зачем японские женщины становились самураями

Японист Ольга Лебедева рассказывает о трех самых знаменитых воительницах Японии

Forbes
Во глубину сибирских руд Во глубину сибирских руд

По следам декабристов на каторгу в Сибирь

Вокруг света
Ребенок начинает учить язык еще в утробе матери Ребенок начинает учить язык еще в утробе матери

Будущий ребенок начинают изучать язык, на котором вы говорите, еще до рождения!

ТехИнсайдер
Светлая мысль Светлая мысль

Как появилась и эволюционировала электрическая лампочка

Вокруг света
Как увеличить словарный запас: лучшие методики от филологов и лингвистов Как увеличить словарный запас: лучшие методики от филологов и лингвистов

Какие способы помогут расширить лексикон и улучшить речь

Forbes
Вопрос / ответ Вопрос / ответ

Что ели русские крестьяне, кто изобрел алфавит и другие вопросы и ответы

Вокруг света
Лучшие нон-фикшн новинки этой зимы: 7 книг о ломбардах, женщинах-астрономах и геноме человека Лучшие нон-фикшн новинки этой зимы: 7 книг о ломбардах, женщинах-астрономах и геноме человека

Семь новинок издательской группы «Альпина»

ТехИнсайдер
Идущие за лучом Идущие за лучом

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

Вокруг света
Да будет свет! Да будет свет!

Познакомимся с некоторыми особенностями катамарана Sól от Sunreef Yachts

Y Magazine
Равновесие сил Равновесие сил

Свет и Тьма как две основы мироздания

Вокруг света
4 гормональных типа любви: кто вы — строитель или переговорщик? 4 гормональных типа любви: кто вы — строитель или переговорщик?

Как гормоны влияют на то, каких партнеров мы выбираем?

Psychologies
Новогодняя революция Новогодняя революция

Кубинская революция произошла в очень удобное время для последующих торжеств

Дилетант
Стоит ли заводить отношения с мужчиной сразу после его развода: мнение психолога Стоит ли заводить отношения с мужчиной сразу после его развода: мнение психолога

Что важно знать, если вам встретился мужчина, переживающий развод

Psychologies
Страна пяти сфер Страна пяти сфер

В Индии пять чувств используются не только по назначению, но и по максимуму

Вокруг света
Хичкок на кухне Хичкок на кухне

«Точка кипения»: спин-офф кулинарного триллера

Weekend
Русский тур Русский тур

Как коровы из Месопотамии пришли на Русский Север, выжили и не замерзли

Вокруг света
Срывы на диетах: почему так работает мозг и как с ним договориться Срывы на диетах: почему так работает мозг и как с ним договориться

Перепробовали много диет, но они не помогли, так как вы все время срывались?

Psychologies
«Одним меньше стало» «Одним меньше стало»

Какую палитру мнений вызвала кончина главы советского правительства?

Дилетант
Анастасия Красовская Анастасия Красовская

Анастасия Красовская — Анфан Фаталь русского кино

Собака.ru
Поднять тонус в теле Поднять тонус в теле

Каких ошибок избегать, чтобы с сексом не возникало проблем?

Psychologies
Город с характером: куда сходить и что попробовать в столице Сибири Город с характером: куда сходить и что попробовать в столице Сибири

Достопримечательности, которые демонстрируют, как развивается Новосибирск

СНОБ
Китайская грамота Китайская грамота

Бизнес с Поднебесной на личном опыте

Robb Report
Редкий гривистый голубь долетел до восточного побережья Австралии Редкий гривистый голубь долетел до восточного побережья Австралии

Редкий гривистый голубь гнездится на островах от Юго-Восточной Азии до Меланезии

N+1
Как застой лимфы вынуждает нас стареть быстрее: вердикт врача Как застой лимфы вынуждает нас стареть быстрее: вердикт врача

Эксперт рассказал, как неправильная работа лимфотока крадет нашу красоту

VOICE
Кино о кино: 7 лучших документальных фильмов о самом дорогом искусстве Кино о кино: 7 лучших документальных фильмов о самом дорогом искусстве

Документальные фильмы, которые откроют для вас кинопроцесс с новой стороны

Правила жизни
Как научиться контролировать гнев: 5 советов из нейрофизиологии Как научиться контролировать гнев: 5 советов из нейрофизиологии

Почему агрессию сложно контролировать и как стабилизировать это состояние?

Psychologies
Американка убила своего мужа, отравив его пиво, — а дочь помогла ей! Американка убила своего мужа, отравив его пиво, — а дочь помогла ей!

Как в ноябре 2022 года Эшли Джонс и Марша Аллен решились на преступление

ТехИнсайдер
Круто ты пропал: что стало с участниками «Фабрики звезд» разных сезонов Круто ты пропал: что стало с участниками «Фабрики звезд» разных сезонов

Кто из «фабрикантов» стал звездой, а чья карьера пошла по другому сценарию

Правила жизни
Собаки из погребений эпохи викингов оказались похожи на борзых Собаки из погребений эпохи викингов оказались похожи на борзых

Палеозоолог изучил останки животных, найденные в Швеции

N+1
Открыть в приложении