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

Ушедшее в народ Ушедшее в народ

Как сон мастера картонажа прославил духов Мексики?

Вокруг света
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
Лауреаты премии Правительства Москвы молодым учёным за 2024 год Лауреаты премии Правительства Москвы молодым учёным за 2024 год

Новые магнитные материалы для спинтроники и поиск противовирусных лекарств

Наука и жизнь
Не устал, но ухожу Не устал, но ухожу

«Дворец»: Роман Полански встречает конец света и прощается

Weekend
С усилием, но без насилия (над собой) С усилием, но без насилия (над собой)

10 «наивных вопросов» про потенциал человека

Psychologies
«Свекровь не дает нам с мужем заниматься сексом»: личная история и комментарий психолога «Свекровь не дает нам с мужем заниматься сексом»: личная история и комментарий психолога

Вместе с семейным психологом разбираемся в причинах нелюбви свекровей к невестам

Psychologies
Выдвинуть диверсию: как растет число инсайдерских атак от рядовых пользователей Выдвинуть диверсию: как растет число инсайдерских атак от рядовых пользователей

С начала года количество атак инсайдеров выросло в 1,5 раза

Forbes
«Опыт в торговле помогает найти язык с любым родителем»: как я стала воспитателем в детском саду «Опыт в торговле помогает найти язык с любым родителем»: как я стала воспитателем в детском саду

Наша героиня поняла, что лучшая профессия для нее — воспитатель в детском саду

VOICE
Доступность термитов для шимпанзе долины Исса связали с сезонностью и расселением Доступность термитов для шимпанзе долины Исса связали с сезонностью и расселением

Антропологи несколько лет пробовали ловить термитов в долине Исса

N+1
Бизнес по-русски Бизнес по-русски

Arrizo 8 как симптом и символ

Автопилот
Почему потеют окна в машине изнутри и что делать, чтобы это исправить Почему потеют окна в машине изнутри и что делать, чтобы это исправить

Потеют окна в машине: 7 главных причин и как их исправить

РБК
«Как заниматься сексом»: фильм о том, почему первый опыт часто оказывается травмой «Как заниматься сексом»: фильм о том, почему первый опыт часто оказывается травмой

«Как заниматься сексом»: фильм о подростках, исследующих свою сексуальность

Forbes
Как уроженец Арзамаса-16 основал сеть Poison Drop и привлек деньги миллиардера Как уроженец Арзамаса-16 основал сеть Poison Drop и привлек деньги миллиардера

Последние два года стали судьбоносными для продавца бижутерии Poison Drop

Forbes
Китайские ученые представили сверхэффективный двигатель Стирлинга Китайские ученые представили сверхэффективный двигатель Стирлинга

Ученые создали работоспособный образец термоакустического генератора Стирлинга

ТехИнсайдер
Глупые истории с татуировками: рассказываем, как не надо Глупые истории с татуировками: рассказываем, как не надо

Поучительные истории про татуировки

Maxim
Распечатайте мне котлету: что сейчас умеют 3D-принтеры? Распечатайте мне котлету: что сейчас умеют 3D-принтеры?

А вы знали, что 3D-принтер умеет печатать не только пластмассовые детальки?

CHIP
Личные и общие границы в отношениях: как защитить свою территорию и перестать нападать на чужую Личные и общие границы в отношениях: как защитить свою территорию и перестать нападать на чужую

Как понять, кто и где вторгается в наше пространство, а где вы делаете это сами

Psychologies
Умный нос Умный нос

«Электронный нос» поможет избежать вредных примесей в упаковке

Наука
Приятно познакомиться: 6 вещей, которые ты должна знать о своей зубной щетке Приятно познакомиться: 6 вещей, которые ты должна знать о своей зубной щетке

Как правильно выбрать, использовать и ухаживать за зубной щеткой?

VOICE
Помните Макдоналдс? Вот как чизбургер и наггетсы связаны с вашей личностью! Помните Макдоналдс? Вот как чизбургер и наггетсы связаны с вашей личностью!

Заказ определенного блюда может многое рассказать о том, какой вы человек

ТехИнсайдер
В контакте с собой В контакте с собой

Как добиться гармонии чувств, разума и тела

Новый очаг
Улицы волшебных фонарей Улицы волшебных фонарей

«Волшебный участок»: милицейская сказка

Weekend
Чем известен новый президент Аргентины Хавьер Милей и чего от него ждать Чем известен новый президент Аргентины Хавьер Милей и чего от него ждать

Чем прославился новый президент латиноамериканской страны с непростой судьбой

Forbes
Лень или нежелание? Лень или нежелание?

Разбираемся в скрытых причинах отложенных дел

Grazia
Энергия вулкана Энергия вулкана

Obsidian — первая суперъяхта, которую Feadship передала заказчику в 2023 году

Y Magazine
Какой кофе бывает и как его выбрать: советы экспертов Какой кофе бывает и как его выбрать: советы экспертов

Как выбрать кофе домой?

РБК
От мала до велика От мала до велика

Рассматриваем рекордсменов из царства животных

Наука и жизнь
Математик и Рейх Математик и Рейх

Трагичная судьба немецкого математика Феликса Хаусдорфа

Знание – сила
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
«Главное — это вера и огромное терпение» «Главное — это вера и огромное терпение»

Диана Мирошникова рассказала о воспитании музыкой и знаковых встречах

OK!
Открыть в приложении