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

Сайгачьи будни Сайгачьи будни

В России можно наблюдать весь цикл жизни степной антилопы

Наука и жизнь
Неизвестное о загадочном: как японцы воздушными шарами американцев бомбили Неизвестное о загадочном: как японцы воздушными шарами американцев бомбили

План на грани гениальности и маразма

Maxim
Вождь и реформы: чем обернется четвертый срок Путина для России Вождь и реформы: чем обернется четвертый срок Путина для России

Новый срок Путина станет отправной точкой для обновления политической системы

Forbes
Ещё 10 немецких автомобилей, о которых вы ничего не знали Ещё 10 немецких автомобилей, о которых вы ничего не знали

Вторая часть обзора неизвестных немецких автомобильных марок

Популярная механика
«Терминатор» с «Кинжалом»: какая техника участвует в Параде Победы «Терминатор» с «Кинжалом»: какая техника участвует в Параде Победы

Какие новинки военной техники можно увидеть на Красной площади 9 мая?

Forbes
Куда бежать в случае зомби-апокалипсиса? Куда бежать в случае зомби-апокалипсиса?

В случае превращения людей в зомби исследователи советуют уезжать из города

Популярная механика
Мне не нравится его компания Мне не нравится его компания

Когда нужно переходить к решительным мерам

Psychologies
Эпигенетика: мутации без изменения ДНК Эпигенетика: мутации без изменения ДНК

«Генетика предполагает, а эпигенетика располагает»

Популярная механика
Правила жизни Ивана Урганта Правила жизни Ивана Урганта

Правила жизни Ивана Урганта. Телеведущий, актер, 40 лет, Москва

Esquire
7 особенностей людей, которые эффективно разрешают споры 7 особенностей людей, которые эффективно разрешают споры

Что отличает тех, кто спорит правильно

Psychologies
Пирог насущный Пирог насущный

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

АвтоМир
Что о родителях говорит имя их ребенка? Что о родителях говорит имя их ребенка?

Мода на имена — не совсем уж и мода

Psychologies
10 малоизвестных автомобилей, сделанных в Австрии 10 малоизвестных автомобилей, сделанных в Австрии

Пройдёмся по австрийскому автомобилестроению

Популярная механика
Сексуальная жизнь в длительных отношениях: истории четырех пар Сексуальная жизнь в длительных отношениях: истории четырех пар

Как партнерам, живущим вместе 10-20 лет, удается поддерживать огонь страсти?

Psychologies
От Нонны Мордюковой до Ольги Бузовой: самые болезненные разводы российских звезд От Нонны Мордюковой до Ольги Бузовой: самые болезненные разводы российских звезд

18 историй любви знаменитостей, чье расставание было пропитано  предательствами

Cosmopolitan
«Мы уже смотримся в “Черное зеркало”». Дискуссия «Сноба» об искусственном интеллекте «Мы уже смотримся в “Черное зеркало”». Дискуссия «Сноба» об искусственном интеллекте

О том, как технический прогресс может изменить общество

СНОБ
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
Можно ли обсуждать с гинекологом проблемы с кожей? Можно ли обсуждать с гинекологом проблемы с кожей?

Женщины часто откладывают регулярное посещение гинеколога, а зря

Psychologies
Берлин: гид на выходные Берлин: гид на выходные

Берлин – лоскутное одеяло на карте Германии

Esquire
Шпионские игры Шпионские игры

Похоже, в российском кинематографе скоро появится свой агент 007

OK!
Планируете беременность? Правила отмены контрацептивов Планируете беременность? Правила отмены контрацептивов

Что делать с контрацепцией, если вы планируете беременность

9 месяцев
#Ялюблюсвоюработу #Ялюблюсвоюработу

Певица Валерия недавно отметила юбилей

OK!
Мы в игре! Мы в игре!

В каких городах развернутся самые жаркие баталии чемпионата мира по футболу

Лиза
Кому принцессу? 8 самых желанных свободных наследниц престола Кому принцессу? 8 самых желанных свободных наследниц престола

Кто сказал, что тебе никогда не стать принцем?

Playboy
Россия для бедных. Почему в стране исчезает средний класс Россия для бедных. Почему в стране исчезает средний класс

Доля среднего класса в России сокращается

Forbes
Спросите у ясеня Спросите у ясеня

С деревом работают современные дизайнеры и скульпторы

Seasons of life
Корейские денди. Часть 2: как одеваются участники группы BTS Корейские денди. Часть 2: как одеваются участники группы BTS

Стиль корейской группы BTS

Cosmopolitan
Как вас зовут: лучшие примеры нового мема из Твиттера! Как вас зовут: лучшие примеры нового мема из Твиттера!

Крик души девушки Александры стал шаблоном для шуток про имена

Maxim
Василий Зайцев: неизвестная история легендарного снайпера Василий Зайцев: неизвестная история легендарного снайпера

Кем был в реальности знаменитый русский снайпер

Maxim
Майя Тупикова-Фоменко: Майя Тупикова-Фоменко:

Очередное открытие в характере мужа иногда пугало, иногда восхищало

Караван историй
Открыть в приложении