Светило, с точки зрения астрономов, вполне банально

Популярная механикаНаука

Что такое Солнце и когда оно погаснет

Светило, которому обязаны своим существованием и наша планета, и ее биосфера,и человеческая цивилизация, с точки зрения астрономов вполне банально

Алексей Левин

Согласно общепринятым оценкам, Солнце возникло 4,59 млрд лет назад. Правда, в последнее время некоторые астрономы заговорили о том, что его возраст составляет 6−7 млрд лет, но это пока лишь гипотезы. Разумеется, наше дневное светило родилось не на пустом месте. Его матерью было исполинское газопылевое облако, состоящее в основном из молекулярного водорода, которое под действием собственного тяготения медленно сжималось и деформировалось, пока не превратилось в плоский диск. Не исключено, что имел место и отец в лице космического события, которое увеличило гравитационную нестабильность облака и подхлестнуло его коллапс (таковым могла оказаться встреча с массивной звездой или же взрыв сверхновой). В центре диска возникла сфера из светящейся плазмы с температурой поверхности в несколько тысяч градусов, переводившая в тепло часть своей гравитационной энергии.

Новорожденное светило продолжало сжиматься, все больше разогревая свои недра. Через несколько миллионов лет их температура достигла 10 млн градусов Цельсия, и там начались самоподдерживающиеся реакции термоядерного синтеза. Юная протозвезда превратилась в нормальную звезду главной последовательности. Вещество ближней и дальней периферии диска сгустилось в холодные тела — планеты и планетоиды.

Услышать Солнце. В настоящее время исследователи Солнца располагают чрезвычайно мощной техникой изучения конвективной зоны — гелиосейсмологией. «Это метод исследования Солнца с помощью анализа его осцилляций, вертикальных колебаний солнечной поверхности, типичные периоды которых составляют несколько минут, — поясняет старший научный сотрудник Стэнфордского университета Александр Косовичев. — Они были открыты еще в начале 1960-х годов. В частности, в этой области много сделали сотрудники Крымской астрофизической обсерватории во главе с академиком Северным. Осцилляции возбуждаются турбулентной конвекцией в приповерхностных слоях Солнца. В ходе этих процессов рождаются звуковые волны, которые распространяются внутри Солнца. Определяя характеристики этих волн, мы получаем информацию, которая позволяет сделать выводы о внутреннем строении Солнца и механизмах генерации магнитных полей. Гелиосейсмология уже позволила определить глубину конвективной зоны, выяснить характер вращения солнечных слоев, уточнить наши представления о возникновении солнечных пятен, которые фактически представляют собой сгустки магнитного поля. Теперь мы знаем, что солнечное динамо очень отличается от планетарного, поскольку работает в сильно турбулентной среде. Оно генерирует как глобальное дипольное поле, так и множество локальных полей. Механизмы взаимодействия между полями разных масштабов еще не известны, их только предстоит выяснить. В общем, у этой науки большое будущее».

Вот кое-какие паспортные данные Солнца. Возраст — 4,59 млрд лет; масса — 1,989х1030 кг; средний радиус — 696 000 км; средняя плотность — 1,409 г/см^3 (плотность земной материи в четыре раза выше); эффективная температура поверхности (вычисленная в предположении, что Солнце излучает как абсолютно черное тело) — 5503˚С (в пересчете на абсолютную температуру — 5778 кельвинов); суммарная мощность излучения — 3,83х1023 кВт.

Солнечная гранулляция. Поверхность Солнца (фотосфера) даже в спокойном состоянии при наблюдении в телескоп (естественно, защищенный специальным фильтром) выглядит как набор зерен или пчелиные соты. Такая структура называется солнечной грануляцией. Она образуется благодаря конвекции, то есть тепловой циркуляции потоков газа — горячий газ «всплывает», а холодный — опускается вниз на границах гранул, которые видны как темные области. Типичный размер гранул — порядка 1000 км. На рисунке — инвертированное компьютерное изображение, рассчитанное с помощью эффекта Доплера — движение газовых потоков от наблюдателя изображено светлыми тонами, к наблюдателю — темными. Слева — составная картинка (сверху и против часовой стрелки): внутренняя структура Солнца с ядром и конвективной зоной; фотосфера с темным пятном; хромосфера; солнечная вспышка; вверху справа — протуберанец.

Поскольку Солнце вращается вокруг собственной оси не как единое целое, строго определенных суток оно не имеет. Поверхность его экваториальной зоны делает полный оборот за 27 земных суток, а приполярных зон — за 35 суток. Осевое вращение солнечных внутренностей еще сложнее и во всех деталях пока неизвестно.

В химическом составе солнечного вещества, естественно, доминируют водород (примерно 72% массы) и гелий (26%). Чуть меньше процента составляет кислород, 0,4% - углерод, около 0,1% - неон. Если выразить эти соотношения в количестве атомов, то получается, что на миллион атомов водорода приходится 98 000 атомов гелия, 850 атомов кислорода, 360 — углерода, 120 — неона, 110 — азота и по 40 атомов железа и кремния.

Солнечная механика

Слоистую структуру Солнца нередко сравнивают с луковицей. Эта аналогия не слишком удачна, поскольку сами слои пронизаны мощными вертикальными потоками вещества и энергии. Но в первом приближении она приемлема. Солнце светит за счет термоядерной энергии, которая генерируется в его ядре. Температура там достигает 15 млн градусов Цельсия, плотность — 160 г/см^3, давление — 3,4х1011 атм. В этих адских условиях осуществляется несколько цепочек термоядерных реакций, составляющих протон-протонный цикл (p-p-цикл). Этим именем он обязан начальной реакции, где два протона, столкнувшись, порождают ядро дейтерия, позитрон и электронное нейтрино.

В ходе этих превращений (а их довольно много) сгорает водород и рождаются различные изотопы таких элементов Периодической системы, как гелий, бериллий, литий и бор. Три последних элемента вступают в ядерные реакции либо распадаются, а гелий остается — вернее, остается его основной изотоп гелий-4. В результате оказывается, что четыре протона дают начало одному ядру гелия, двум позитронам и двум нейтрино. Позитроны немедленно аннигилируют с электронами, а нейтрино покидают Солнце, практически не реагируя с его веществом. Каждая реакция p-p-цикла высвобождает 26,73 мегаэлектронвольта в форме кинетической энергии рожденных частиц и гамма-излучения.

Если бы протосолнечное облако состояло исключительно из элементов, возникших в ходе Большого взрыва (водорода и гелия-4 с очень малой примесью дейтерия, гелия-3 и лития-7), то этими реакциями все бы и закончилось. Однако композиция протосолнечного вещества была намного богаче, неоспоримым доказательством чему служит хотя бы наличие железа в солнечной атмосфере. Этот элемент, как и его ближайшие соседи в менделеевской таблице, рождается только в недрах гораздо более массивных светил, где температуры достигают миллиардов градусов. Солнце к ним не относится. Если железо там все-таки имеется, то лишь потому, что первичное облако уже было загрязнено и этим металлом, и еще многими другими элементами. Все они образовались в ядерных топках гигантских звезд прежних поколений, взорвавшихся сверхновыми и разбросавших продукты своей творческой деятельности по всему космическому пространству.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Банка больше нет Банка больше нет

Сбербанк сменил имя, разошелся с «Яндексом» и не смог сойтись с Ozon

Forbes
Куда ты катишься? Куда ты катишься?

Выбираем городской самокат для взрослых – легкий, прочный и надежный

Лиза
«Книжные списки: инструкция по применению». Фрагмент новой книги Галины Юзефович «Книжные списки: инструкция по применению». Фрагмент новой книги Галины Юзефович

Гид по современной литературе от литературного критика Галины Юзефович

Esquire
Ловушка для покупателя. Почему современные вещи не могут служить вечно Ловушка для покупателя. Почему современные вещи не могут служить вечно

Товары — это расходный материал в большой игре производителей

Forbes
«Первая ласточка». Суд обязал Россию выплатить украинским компаниям $150 млн за потерю Крыма «Первая ласточка». Суд обязал Россию выплатить украинским компаниям $150 млн за потерю Крыма

«Нафтогаз» рассчитывает получить от Москвы компенсацию в $8 млрд

Forbes
Дэн победы Дэн победы

Стараниями Gucci заново открылось легендарное ателье Дэппера Дэна в Гарлеме

The Rake
Наука на продажу Наука на продажу

Десять российских стартапов, покоряющих планету

Русский репортер
Щедрая душа Щедрая душа

Близкие актера Александра Абдулова поделились воспоминаниями о друге

StarHit
Секрет гармонии в любви Секрет гармонии в любви

Как помирить Венеру и Плутон в гороскопе, чтобы не соревноваться за лидерство

Лиза
11 звездных детей, которым родители разрешают краситься, как взрослым 11 звездных детей, которым родители разрешают краситься, как взрослым

Дети знаменитостей, лояльно относящихся к самовыражению несовершеннолетних

Cosmopolitan
А Эшли это судьба А Эшли это судьба

Halsey и на улицах, и на стадионах поет о любви к плохим парням и поисках себя

Vogue
«Мы как будто не существуем»: как знакомятся и влюбляются люди с инвалидностью «Мы как будто не существуем»: как знакомятся и влюбляются люди с инвалидностью

С какими проблемами сталкиваются люди с инвалидностью на пути к отношениям

Cosmopolitan
Фестиваль Esquire Weekend 2018 пройдет 26 мая в ММОМА на Гоголевском бульваре Фестиваль Esquire Weekend 2018 пройдет 26 мая в ММОМА на Гоголевском бульваре

Журнал Esquire во второй раз проведет масштабный фестиваль Esquire Weekend

Cosmopolitan
Завтрак аристократа Завтрак аристократа

О книге рецептов, шоу «Еда, я люблю тебя» и кулинарных экспериментах

OK!
Иллюзия катастрофы. Почему России не страшны санкции против госдолга Иллюзия катастрофы. Почему России не страшны санкции против госдолга

В скором времени нас может ожидать новый виток санкций

Forbes
Жидкий кристалл Жидкий кристалл

Дом в Венеции по проекту архитектурного бюро Parisotto + Formenton

AD
Поймай меня, если сможешь Поймай меня, если сможешь

Фотограф Винсент Леврат (Vincent Levrat) снимает охотников на радиозонды

Esquire
10 лучших фотографий месяца 10 лучших фотографий месяца

Каждый месяц фоторедактор Esquire выбирает 10 самых интересных фотографий месяца

Esquire
А где лютый враг Денисов? О боже, какой состав набрал Станислав Черчесов! А где лютый враг Денисов? О боже, какой состав набрал Станислав Черчесов!

Станислав Черчесов объявил предварительный состав на чемпионат мира

Maxim
Мозаика моя Мозаика моя

Эва Рухина оставляет в истории советские пазлы на заводских фасадах Москвы

Esquire
Как разговаривать, чтобы укрепить отношения Как разговаривать, чтобы укрепить отношения

Из отношений исчезает радость спонтанных разговоров, но ее можно вернуть

Psychologies
52-летняя Джанет Джексон вернулась на сцену на церемонии Billboard Music Awards 52-летняя Джанет Джексон вернулась на сцену на церемонии Billboard Music Awards

Джанет Джексон (Janet Jackson) получила почетный титул «Икона Billboard»

Cosmopolitan
Просто забей Просто забей

Альтернатива классической игре — попинать горящий мяч или поплескаться в болоте

GQ
Спросите у ясеня Спросите у ясеня

С деревом работают современные дизайнеры и скульпторы

Seasons of life
Как Чуи встретил Соло: обзор нового фильма вселенной “Звездных войн” (без спойлеров) Как Чуи встретил Соло: обзор нового фильма вселенной “Звездных войн” (без спойлеров)

Единственный спойлер: вас ждет поразительный фильм.

Esquire
Веселые и находчивые Веселые и находчивые

Интервью с Антоном и Мариной Лирник

OK!
Как понять, что вы вышли замуж не за того человека Как понять, что вы вышли замуж не за того человека

Сказки о принцах и принцессах — плохое мерило для семейных отношений

Psychologies
Как одеться в офис, если вы скучаете по 70-м Как одеться в офис, если вы скучаете по 70-м

Учимся одеваться непринужденно, но по-деловому

Esquire
5 продуктов, которые якобы портят твои зубы: на самом деле это неправда! 5 продуктов, которые якобы портят твои зубы: на самом деле это неправда!

Как разобраться, кто друг, а кто враг в нашей продуктовой корзине

Cosmopolitan
«Замороженные яйца осьминогов забросили на Землю из космоса миллионы лет назад»! Сенсационные выводы ученых «Замороженные яйца осьминогов забросили на Землю из космоса миллионы лет назад»! Сенсационные выводы ученых

Исследование, ратующее за внеземное происхождение братьев наших головоногих

Maxim
Открыть в приложении