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

Полярник на Луне Полярник на Луне

Российские ученые готовят новый поход в суровые края близ полюса... лунного

Популярная механика
Дьявол в мелочах Дьявол в мелочах

Как любовная лодка села на мель лайков и комментариев

Glamour
С расчётом на будущее С расчётом на будущее

Как научить ребёнка математике в России и США

Robb Report
Мамина школа Мамина школа

Липа Тетерич умеет работать с детьми и делает это профессионально

OK!
Как эффективно разогнать мозг: советы невролога Как эффективно разогнать мозг: советы невролога

У нас такой же мозг, как у людей, которые придумали теорию струн и баночное пиво

Maxim
Чистая Амброзио Чистая Амброзио

Бразильская модель, феминистка и активистка Алессандра Амброзио

Tatler
Эпигенетика: мутации без изменения ДНК Эпигенетика: мутации без изменения ДНК

«Генетика предполагает, а эпигенетика располагает»

Популярная механика
Лето - жизнь Лето - жизнь

Интервью с актрисой Екатериной Климовой

Домашний Очаг
Lifan X70 Lifan X70

Lifan X70. Китайский заменитель

АвтоМир
Пыльца полетела Пыльца полетела

Из носа льет, глаза слезятся... Стоп! А может быть, дело совсем не в насморке?

Лиза
Разбойник или герой? Разбойник или герой?

Самый успешный корсар в истории часто шёл на отчаянный риск

Дилетант
5 показателей адекватности вашей духовной практики 5 показателей адекватности вашей духовной практики

В практиках медитации есть множество плюсов и одновременно — опасных ловушек

Psychologies
Личное дело Личное дело

Ксения Собчак вместе с Верой Кричевской сняла документальный фильм о своем отце

Vogue
«Гони, екарный бабай»: лучшие шутки про Путина за рулем КамАЗа «Гони, екарный бабай»: лучшие шутки про Путина за рулем КамАЗа

15 мая открылся Крымский мост, соединяющий Таманский полуостров и город Керчь

Playboy
Помпоны высших достижений Помпоны высших достижений

Как массовка для поддержки спортсменов превратилась в самостоятельный вид спорта

Огонёк
7 программ, которые тебе надо удалить с компьютера прямо сейчас… 7 программ, которые тебе надо удалить с компьютера прямо сейчас…

...и использовать вместо них сильнодействующие заменители

Maxim
Пирог насущный Пирог насущный

Audi Q5 и Jaguar E-Pace. Чья же начинка вкуснее?

АвтоМир
2 слова, способных разрушить отношения 2 слова, способных разрушить отношения

Когда партнер нас не замечает, отвергает, мы даем себе клятву: «Больше никогда!»

Psychologies
Горячая Джей Ло и Мила Кунис в новом образе на Billboard Music Awards 2018 Горячая Джей Ло и Мила Кунис в новом образе на Billboard Music Awards 2018

Церемония вручения одной из крупнейших музыкальных наград США

Cosmopolitan
Есть, чтобы жить, чтобы есть Есть, чтобы жить, чтобы есть

Компромисс, к которому пришли гастрокритики, шеф-повара и их друзья

Vogue
Хроника авиакатастрофы: как спасти пассажиров Хроника авиакатастрофы: как спасти пассажиров

Героическая битва экипажа лайнера DC-10 за жизнь пассажиров

Популярная механика
Корея без Путина: чем закончится встреча лидеров КНДР и США Корея без Путина: чем закончится встреча лидеров КНДР и США

Северная Корея боится утратить независимость, отказавшись от ядерного оружия

Forbes
Культурный код. Винзавод показывает в Третьяковке искусство XXI века Культурный код. Винзавод показывает в Третьяковке искусство XXI века

Как сделать бизнес на искусстве, и почему искусство — не бизнес

Forbes
Как выбрать свой бурбон? Отвечает редакция Maxim Как выбрать свой бурбон? Отвечает редакция Maxim

Редакция мужского журнала решила продегустировать лучшие образцы бурбона

Maxim
Мы в сад! Мы в сад!

Как помочь растениям быстро справиться со стрессом и освоиться на новом месте?

Добрые советы
Мохнатые, зимние, свои Мохнатые, зимние, свои

«Огонек» соприкоснулся с тайнами шмелеводства

Огонёк
Дэн победы Дэн победы

Стараниями Gucci заново открылось легендарное ателье Дэппера Дэна в Гарлеме

The Rake
Кит Ричардс Кит Ричардс

Мы поболтали с Китом Ричардсом обо всем на свете

Maxim
Увидеть своими глазами Увидеть своими глазами

Зачем люди со всего мира едут в порты захода кругосветной гонки Volvo Ocean Race

Robb Report
Его величество Его величество

Казань величественна и по-праздничному красива даже в самый пасмурный день

Quattroruote
Открыть в приложении