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

20 вещей, которые могут тебе пригодиться в постели 20 вещей, которые могут тебе пригодиться в постели

Объекты и явления, при помощи которых твой секс будет еще великолепнее

Maxim
От вещи к вещи От вещи к вещи

Проблемы интернета вещей только начинаются

CHIP
Хозяйка музея Хозяйка музея

Начальник отдела обслуживания Государственного Эрмитажа Елена Рябова

Дилетант
Как защититься от клеща? Как защититься от клеща?

Что нужно сделать, чтобы прогулка в лесу не закончилась тяжелым заболеванием

StarHit
Кулаки в карманах Кулаки в карманах

Сценарии развития отношений России и Запада на фоне затяжного конфликта

Esquire
Снимите это немедленно: 8 легендарных стриптизерш со всего мира Снимите это немедленно: 8 легендарных стриптизерш со всего мира

В каждой сфере эротических танцев есть звезды и легенды

Cosmopolitan
Любовь и голуби Нины Дорошиной Любовь и голуби Нины Дорошиной

Рассказ близких об актрисе Нине Дорошиной

Караван историй
Медленные танцы с Владиславом Насташевым Медленные танцы с Владиславом Насташевым

В Театре наций грядет премьера — музыкальный перформанс Владислава Наставшева

СНОБ
Назад в девяностые. Как власти толкают рынок жилья к серым схемам Назад в девяностые. Как власти толкают рынок жилья к серым схемам

Серые схемы продажи жилья могут вернуться на рынок недвижимости

Forbes
Volkswagen Touareg: шипы розы Volkswagen Touareg: шипы розы

Пытаемся разобраться в причинах неудач Touareg... Или все же удач?

АвтоМир
Лакомый кусочек: как в России меняется представление о покупке продуктов Лакомый кусочек: как в России меняется представление о покупке продуктов

Только за прошлый год россияне дистанционно заказали продуктов на 22 млрд рублей

Forbes
Лев прав Лев прав

Лев Яшин был легендой советского футбола, но однажды он потерял все

GQ
«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
Лучшие шутки дня и крещёный еврей! Лучшие шутки дня и крещёный еврей!

Нефритовый дайджест авторского юмора с авторской орфографией

Maxim
Пол-литра, полуфабрикат, полуправда и еще 22 знаменитых полувещи! Пол-литра, полуфабрикат, полуправда и еще 22 знаменитых полувещи!

Есть на свете половины, которые ничем не хуже, а порой и лучше целого

Maxim
Излечися сам: помоги доктору Ольге спастись от рака Излечися сам: помоги доктору Ольге спастись от рака

Даже доктор не может держать себя в руках вечно

Cosmopolitan
Почему мы обманываем себя Почему мы обманываем себя

Одна часть нашего мозга может врать другой

Cosmopolitan
Что носили мужчины на этой неделе Что носили мужчины на этой неделе

Diddy во всем белом, Дональд Гловер во всем красном

GQ
Тот, кто у меня внутри Тот, кто у меня внутри

Как влияет Внутренний Ребенок родителя на общение с нашими реальными детьми

Psychologies
49 вопросов, которые укрепят ваши отношения 49 вопросов, которые укрепят ваши отношения

Как повторить прекрасные мгновения с партнером

Psychologies
Как ухаживать за грудью? Как ухаживать за грудью?

Кормящей маме нужно соблюдать правила гигиены и ухаживать за молочными железами

9 месяцев
Культурная программа для модницы на эти выходные в Москве Культурная программа для модницы на эти выходные в Москве

Развлечения на любой вкус

Vogue
У нас есть план У нас есть план

Владимир Янушкевич основал свою джинсовую марку — Plan B

The Rake
Как помочь пожилым родителям не чувствовать себя одинокими Как помочь пожилым родителям не чувствовать себя одинокими

Одиночество опасно для здоровья

Psychologies
Страх полетов: 3 совета, как его побороть Страх полетов: 3 совета, как его побороть

Много ли среди нас тех, кто боится летать?

Psychologies
Ничего подобного! 8 мифов о еде, в которые пора перестать верить Ничего подобного! 8 мифов о еде, в которые пора перестать верить

Кто-то когда-то сказал, что питаться нужно правильно

Playboy
Гость из будущего Гость из будущего

Разговор с Максимом Диденко о майских премьерах «Текст» и Asmodeus

Glamour
Почему Столыпин не смог спасти империю от краха? Почему Столыпин не смог спасти империю от краха?

Великий реформатор взвалил на себя ответственность за необходимые преобразования

Дилетант
Girls in Vogue: Ирэн и Лидия Форте Girls in Vogue: Ирэн и Лидия Форте

Наследницы сети отелей Rocco Forte рассказали Vogue о своих отношениях с модой

Vogue
Корона не жмет Корона не жмет

Почему именно британские принцессы задают моду

Vogue
Открыть в приложении