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

«А он, мятежный, просит бури» «А он, мятежный, просит бури»

Самые опасные места океанов, как смогли их покорить. Беседа с Федором Конюховым

Вокруг света
Ведьма или чья-нибудь мама: почему актрис старше 40 лет ждет забвение в Голливуде Ведьма или чья-нибудь мама: почему актрис старше 40 лет ждет забвение в Голливуде

Как эйджизм по отношению к женщинам укоренился в кино

Forbes
Во всем мире Во всем мире

Новое солнце Абу-Даби, индийская встреча на орбите и другие события мира

Знание – сила
Порнозависимость: что это и как с ней бороться Порнозависимость: что это и как с ней бороться

Когда просмотр порно становится зависимостью?

РБК
Яковлевы Яковлевы

Юрий Яковлев оставил после себя не только роли, но и актёрскую династию

Караван историй
Национальная бритва Национальная бритва

Как во Франции смертная казнь уровняла все сословия и преступления

Дилетант
Искусство оживлять: эволюция палеоарта. Часть 1 Искусство оживлять: эволюция палеоарта. Часть 1

Что такое палеоарт, молодой жанр на стыке науки и искусства?

Наука и техника
Очевидная премия за очевидные открытия: Клаудиа Голдин Очевидная премия за очевидные открытия: Клаудиа Голдин

Клаудиа Голдин объяснила, почему женщины зарабатывают меньше мужчин

Наука
Суздальская вертикаль власти Суздальская вертикаль власти

Раскопки вокруг города, который Юрий Долгорукий объявил столицей до Москвы

Наука
Удиви меня: без каких навыков не найти работу за рубежом Удиви меня: без каких навыков не найти работу за рубежом

Основные причины отказа российским кандидатам в международных компаниях

Forbes
10 цитат Антона Макаренко, которые поднимут родителей на новый уровень 10 цитат Антона Макаренко, которые поднимут родителей на новый уровень

Каким должен быть авторитет для детей, могут ли родители быть друзьями

Psychologies
«Внуки бьют»: почему пожилые женщины чаще сталкиваются с насилием и что с этим делать «Внуки бьют»: почему пожилые женщины чаще сталкиваются с насилием и что с этим делать

Как люди старшего возраста попадают в ловушку насилия

Forbes
Любовь Толкалина: «На что способна любовь?» Любовь Толкалина: «На что способна любовь?»

Я считаю его русским Кристианом Диором

Караван историй
Коллективные неврозы современности: психические расстройства, которыми страдают все Коллективные неврозы современности: психические расстройства, которыми страдают все

Отрывок из книги «Психотерапия и экзистенциализм»

ТехИнсайдер
Формула чуда: как химики сделали шаг к разгадке тайны зарождения жизни Формула чуда: как химики сделали шаг к разгадке тайны зарождения жизни

Последовательная и стройная картина появления первых живых существ

Forbes
Почему после ядерного взрыва в Хиросиме и Нагасаки уже живут люди, а Чернобыль до сих пор считается зоной отчуждения? Почему после ядерного взрыва в Хиросиме и Нагасаки уже живут люди, а Чернобыль до сих пор считается зоной отчуждения?

Почему в Хиросиме и Нагасаки уже проживают люди, а в Чернобыле еще нет?

ТехИнсайдер
Путеводитель по винному миру. Как правильно читать и понимать «географические указания» на этикетках вин Путеводитель по винному миру. Как правильно читать и понимать «географические указания» на этикетках вин

Что такое «географические указания» на этикетках вин

СНОБ
«Наследие»: отрывок из нового романа Владимира Сорокина о докторе Гарине «Наследие»: отрывок из нового романа Владимира Сорокина о докторе Гарине

Глава из книги Владимира Сорокина «Наследие»

Forbes
Остаться с носом. Как выбрать капли в нос: инструкция от ЛОРа Остаться с носом. Как выбрать капли в нос: инструкция от ЛОРа

Когда нос заложен и нарушено дыхание, это влияет на качество жизнинос

Лиза
Как убрать женские усики: 5 самых популярных способов — их плюсы и минусы Как убрать женские усики: 5 самых популярных способов — их плюсы и минусы

Гайд по существующим техникам удаления женских усиков

VOICE
Насморк Насморк

Нос стал хуже дышать. Обычно это никого не пугает. И зря

Здоровье
Светоносцы Светоносцы

Сегодня на планете живут тысячи видов животных, способных излучать видимый свет

Вокруг света
Действительно ли медитации работают: 11 научных фактов Действительно ли медитации работают: 11 научных фактов

Что наука думает о медитациях? Имеют ли такие практики доказанную эффективность?

ТехИнсайдер
Конец света, к сожалению, не наступил. О фильме «Дворец» Романа Полански Конец света, к сожалению, не наступил. О фильме «Дворец» Романа Полански

Зачем Полански запечатлел в одном кадре Микки Рурка и Александра Петрова

СНОБ
«Немая», зовущая на баррикады «Немая», зовущая на баррикады

Как оперный пафос стал протестным

Weekend
Девушки в деревне Девушки в деревне

Почему жить в деревне — это классно?

Новый очаг
Что такое «День жестянщика», когда он наступит и как к нему подготовиться Что такое «День жестянщика», когда он наступит и как к нему подготовиться

«День жестянщика»: что это за день и что нужно делать?

РБК
Можно ли сделать квашеную капусту без соли: гипертоникам это будет интересно Можно ли сделать квашеную капусту без соли: гипертоникам это будет интересно

Одно из изысканнейших лакомств русской кухни и кладезь витаминов

ТехИнсайдер
Еще не токсично, но уже напрягает: 8 «розовых» флажков в отношениях Еще не токсично, но уже напрягает: 8 «розовых» флажков в отношениях

«Розовые» флажки в отношениях — что это такое и стоит ли их замечать?

Psychologies
Осторожно, мода! Осторожно, мода!

Овердрессинг под запретом. Как научиться одеваться стильно и уместно

Лиза
Открыть в приложении