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

Ум как следствие любви Ум как следствие любви

Эволюция выбирает сильнейших и умнейших – чтобы делать их еще сильнее и умнее

Вокруг света
Почему может чесаться кожа Почему может чесаться кожа

Если у вас чешется кожа, вариантов, что же происходит может быть множество

ТехИнсайдер
По следам первопроходцев По следам первопроходцев

Следы эпохи Великих географических открытий – во всей нашей жизни

Вокруг света
«Спасти мир за 24 ч аса — это про меня!» «Спасти мир за 24 ч аса — это про меня!»

Мы встретились с Мариной Ермошкиной и оказались... на чужой свадьбе!

OK!
Выйти из тени Выйти из тени

В некоторых местах планеты бороться с нехваткой света приходится уже сейчас

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
Идем на восток Идем на восток

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

Вокруг света
«Сделаю каре после расставания»: о чем может рассказать прическа «Сделаю каре после расставания»: о чем может рассказать прическа

То, как часто человек меняет прическу и цвет волос, способно сказать о многом

Psychologies
Светлая мысль Светлая мысль

Как появилась и эволюционировала электрическая лампочка

Вокруг света
От Бэкона до Бэнкса: британская научная культура и принцип «общего блага» От Бэкона до Бэнкса: британская научная культура и принцип «общего блага»

Начиная с XVII века, Англия гордилась своими учеными и их научными достижениями

Знание – сила
Идущие за лучом Идущие за лучом

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

Вокруг света
Джордан, Болт и Бобров: атлеты, проявившие себя в разных видах спорта Джордан, Болт и Бобров: атлеты, проявившие себя в разных видах спорта

Атлеты, которые проявляли себя в двух разных видах спорта одновременно

Forbes
«Железный купол»: логика работы и техническое воплощение «Железный купол»: логика работы и техническое воплощение

О принципах работы и основах устройства эффективного противоракетного комплекса

Наука
Проверьте себя за минуту: 8 факторов, которые указывают на риск развития сахарного диабета Проверьте себя за минуту: 8 факторов, которые указывают на риск развития сахарного диабета

Как определить, что у вас может быть сахарный диабет?

Psychologies
Крик-менеджмент вместо эффективной стройки Крик-менеджмент вместо эффективной стройки

В чем особенности российской стройки и какова ее эффективность?

Монокль
Рабочий вариант Рабочий вариант

Изначально Sollers Atlant – это китайский малотоннажник Sunray

Автопилот
Невозможное возможно Невозможное возможно

Зачем боящийся воды отчаянный исследователь преодолел тысячи километров?

Вокруг света
«Возгонка эмоций приводит к тому, что приходится постоянно повышать дозу проклятий» «Возгонка эмоций приводит к тому, что приходится постоянно повышать дозу проклятий»

Об отторжении пафоса в русской культуре и о моментах, когда пафос уместен

Weekend
Книга ангела Книга ангела

Келлская книга: элементы христианской и языческой кельтской культуры

Вокруг света
«Держись от него подальше»: причины и последствия стигматизации «Держись от него подальше»: причины и последствия стигматизации

Почему все еще существуют стигмы? Какие из них наиболее распространенные?

Psychologies
Не «Домострой», а детские сады: какой должна быть поддержка материнства Не «Домострой», а детские сады: какой должна быть поддержка материнства

Противопоставление материнства и работы не решат демографическую проблему

Forbes
Всем ли полезны Омега-3 Всем ли полезны Омега-3

Врачи ссылаются на то, что Омега-3 кислоты необходимы и безопасны. Так ли это?

Лиза
«Это все из-за меня!»: почему мы считаем, что ответственны за чувства других людей «Это все из-за меня!»: почему мы считаем, что ответственны за чувства других людей

Как перестать винить себя во всех проблемах

Psychologies
Художник Андрей Люблинский: Возможность стать соавтором произведения усиливает интерес к художнику Художник Андрей Люблинский: Возможность стать соавтором произведения усиливает интерес к художнику

Интервью с художником Андреем Люблинским о работе в открытом пространстве

СНОБ
6 секретов долголетия от индийских йогов 6 секретов долголетия от индийских йогов

Каких правил они придерживаются йоги, чтобы прожить долгую жизнь?

Лиза
Миссия: вернуть желание — подробный гайд Миссия: вернуть желание — подробный гайд

Куда пропадает страсть и как вернуть ее в отношения

Psychologies
6 простых способов взбодриться без кофе и таблеток 6 простых способов взбодриться без кофе и таблеток

Как справиться с сонливостью и отсутствием сил?

Psychologies
Немного о жизни звезд Немного о жизни звезд

Как ведется классификация звезд

Наука и техника
8 вещей, которые должны быть у каждой женщины старше 50 лет: советы стилистов по составлению базового гардероба 8 вещей, которые должны быть у каждой женщины старше 50 лет: советы стилистов по составлению базового гардероба

Как составить капсульный гардероб?

VOICE
Считавшегося вымершим златокрота переоткрыли спустя 80 лет Считавшегося вымершим златокрота переоткрыли спустя 80 лет

Зоологи переоткрыли златокрота Де Винтона — редкое млекопитающее

N+1
Открыть в приложении