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

Уродливая Вселенная Уродливая Вселенная

Как концепция «прекрасного мироздания» вредит науке

Вокруг света
Про напиток из цикория Про напиток из цикория

Есть время и место для кофе и есть время и место для цикория

Наука и жизнь
Белых пятен больше нет Белых пятен больше нет

Десять удивительных географических объектов, открытых в XX и XXI веке

Вокруг света
Что скрывают панические атаки Что скрывают панические атаки

Вас замучили панические атаки, ипохондрия и другие страхи?

Psychologies
Анатомия Жар-птицы Анатомия Жар-птицы

Кем могла бы быть волшебная Жар-птица с точки зрения науки?

Вокруг света
Лидер, игрок, мудрец: 12 архетипов, которые складываются в ходе взросления с братьями и сестрами Лидер, игрок, мудрец: 12 архетипов, которые складываются в ходе взросления с братьями и сестрами

Почему так важно дружить с братьями и сестрами, особенно когда мы взрослеем?

Psychologies
Равновесие сил Равновесие сил

Свет и Тьма как две основы мироздания

Вокруг света
Что такое мьюинг — для чего, как делать и есть ли эффект Что такое мьюинг — для чего, как делать и есть ли эффект

Разбираемся, влияет ли положение языка на овал лица и положение зубов

РБК
Во глубину сибирских руд Во глубину сибирских руд

По следам декабристов на каторгу в Сибирь

Вокруг света
Аутизм аутизму рознь: 3 формы расстройства по степени тяжести Аутизм аутизму рознь: 3 формы расстройства по степени тяжести

Какие формы расстройства аутистического спектра существуют?

Psychologies
Идущие за лучом Идущие за лучом

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

Вокруг света
Африканские пингвины отличают друг друга по черным точкам на белой груди Африканские пингвины отличают друг друга по черным точкам на белой груди

Уникальный набор черных точек на тельце помогает пингвинам различать друг друга

ТехИнсайдер
Уроки на экваторе Уроки на экваторе

Месяц в деревне в Кении глазами волонтера-учительницы из России

Вокруг света
Как хранение одежды мешает или помогает нам стильно одеваться: советы экспертов Как хранение одежды мешает или помогает нам стильно одеваться: советы экспертов

Сортировка одежды в межсезонье — это не скучная рутина, а стратегическая игра

VOICE
Рыбу подтягивают к потребителю Рыбу подтягивают к потребителю

Российский ретейл расширяет прямое сотрудничество с рыболовными компаниями

Монокль
Гнать волну Гнать волну

Серфинг — самый романтичный и один из самых сложных видов экстремального спорта

ТехИнсайдер
Книга ангела Книга ангела

Келлская книга: элементы христианской и языческой кельтской культуры

Вокруг света
Роза севера Роза севера

Самые могущественные во Франции «спонсоры» подарили Шартрскому собору розу

Вокруг света
Настоящее прошлое Настоящее прошлое

Новые методы позволяют палеонтологам выяснить подробности ушедших эпох

Вокруг света
Новогодняя революция Новогодняя революция

Кубинская революция произошла в очень удобное время для последующих торжеств

Дилетант
Скорая эмоциональная помощь: 3 совета, как правильно поддерживать мужчин и женщин Скорая эмоциональная помощь: 3 совета, как правильно поддерживать мужчин и женщин

Большинство людей, пытаясь поддержать близких, допускают серьезные ошибки

Psychologies
С чистого листа. 5 главных песен Джона Леннона С чистого листа. 5 главных песен Джона Леннона

Рассматриваем биографию Джона Леннона через 5 его главных песен

СНОБ
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
Очевидная премия за очевидные открытия: Клаудиа Голдин Очевидная премия за очевидные открытия: Клаудиа Голдин

Клаудиа Голдин объяснила, почему женщины зарабатывают меньше мужчин

Наука
Бензин вместо дизеля. Что будет, если заправить автомобиль не тем топливом Бензин вместо дизеля. Что будет, если заправить автомобиль не тем топливом

Что нужно делать, если вы залили в бензобак дизельное топливо?

4x4 Club
На прежние рельсы На прежние рельсы

Путешествие на поезде как способ перенестись в другую эпоху

Robb Report
Расплата за ошибки: что будет с Binance и криптоиндустрией после рекордного штрафа Расплата за ошибки: что будет с Binance и криптоиндустрией после рекордного штрафа

Подход криптобирж к клиентам может стать более жестким

Forbes
10 примет российских водителей: а вы в них верите? 10 примет российских водителей: а вы в них верите?

Есть ли польза от водительских суеверий?

ТехИнсайдер
Улицы волшебных фонарей Улицы волшебных фонарей

«Волшебный участок»: милицейская сказка

Weekend
Все фильмы вселенной Гарри Поттера от худшего к лучшему Все фильмы вселенной Гарри Поттера от худшего к лучшему

А вам слабо пересмотреть «Гарри Поттеров» в порядке возрастания качества?

Maxim
Открыть в приложении