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

Какого цвета ваш парашют? Какого цвета ваш парашют?

Практическое руководство для тех, кто ищет работу или хочет ее сменить

kiozk originals
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
Все на мяч! Все на мяч!

«Татлер» собрал идеальную команду на чемпионат мира 2018

Tatler
Строго по рецепту Строго по рецепту

Как сделать карьеру в большом бизнесе и почему сила женщины в ее слабости

Cosmopolitan
Проект Guido Проект Guido

Ничего подобного в России прежде не строили

Популярная механика
Чтобы вылечить тревогу и депрессию, психотерапии недостаточно Чтобы вылечить тревогу и депрессию, психотерапии недостаточно

Когда человека мучает депрессия, зачастую трудно разобраться, что происходит

Psychologies
Владыки мира. Путин лишился лидерства в рейтинге самых влиятельных людей Forbes Владыки мира. Путин лишился лидерства в рейтинге самых влиятельных людей Forbes

Владимир Путин впервые не стал лидером рейтинга самых влиятельных людей мира

Forbes
Угадай, как далеко можно пойти по прямой, никуда не сворачивая? Угадай, как далеко можно пойти по прямой, никуда не сворачивая?

Каким может быть самый длинный прямой пешеходный маршрут

Maxim
Андреа Давиде и её скульптуры из часовых механизмов Андреа Давиде и её скульптуры из часовых механизмов

Сколько бы ни было измерений у нашего мира, время стоит среди них особняком

Популярная механика
Дэниел Коул «Палач» Дэниел Коул «Палач»

Новый захватывающий триллер от автора бестселлера «Тряпичная кукла»

Playboy
Плейлист от пианиста Йеруна ван Вена Плейлист от пианиста Йеруна ван Вена

Йерун ван Вен выбрал 10 минималистических пьес и рассказал о каждой из них

Esquire
Как оживить скучный доклад. Легко!.. Как оживить скучный доклад. Легко!..

Чтобы твое выступление не подняли на смех, вставь в него несколько шуток

Maxim
Разбойник или герой? Разбойник или герой?

Самый успешный корсар в истории часто шёл на отчаянный риск

Дилетант
«Кортеж» для Путина. Что не так с автомобилем для президента России «Кортеж» для Путина. Что не так с автомобилем для президента России

Презентация российского лимузина оказалась под угрозой срыва

Forbes
Счастье есть Счастье есть

Некоторые эмоциональные привычки мешают нам жить

StarHit
Точечный старт Точечный старт

История отечественного авиаконструктора – Владимира Мясищева

Популярная механика
Лучшие половины Лучшие половины

Спутницам великих художников суждено разделить их судьбу и после смерти

Robb Report
Новосибирский инженер создал инвалидную коляску, управляемую силой мысли Новосибирский инженер создал инвалидную коляску, управляемую силой мысли

Первая в мире система управления инвалидной коляской с помощью мозга

Популярная механика
Волшебник в котловане: как Виталий Мутко изменит рынок недвижимости Волшебник в котловане: как Виталий Мутко изменит рынок недвижимости

Бывший министр спорта Виталий Мутко может в ближайшее время стать вице-премьером

Forbes
Toyota Camry. Современная архитектура Toyota Camry. Современная архитектура

Toyota Camry примерил новую платформу и существенно изменил ездовой характер

АвтоМир
Свобода слова Свобода слова

Трёхуровневый пентхаус в Москве

SALON-Interior
Болото обещаний. Почему Россия проиграла Казахстану в создании финансового центра Болото обещаний. Почему Россия проиграла Казахстану в создании финансового центра

На создание Международного финансового центра в Астане ушло три года

Forbes
Узор на всю жизнь: 10 главных стилей современных татуировок Узор на всю жизнь: 10 главных стилей современных татуировок

Всё, что ты хотел знать о татуировках

Maxim
10 вопросов группе Justice 10 вопросов группе Justice

Интервью с участником группы Ксавье де Росне

Esquire
Коробка быстрых скоростей: кулачковая коробка передач Коробка быстрых скоростей: кулачковая коробка передач

Ключ к победе – кулачковая коробка передач

Популярная механика
Сказка странствий Сказка странствий

О популярности самостоятельных путешествий

Добрые советы
Меньше килограмма, 15,6 дюймов: новый ноутбук от Acer Меньше килограмма, 15,6 дюймов: новый ноутбук от Acer

Зарекомендовавшая себя серия Swift 3 получит пополнение

CHIP
Что молодые музыканты думают о жизни в России: отвечают Гречка, Что молодые музыканты думают о жизни в России: отвечают Гречка,

Esquire поговорил с молодыми музыкантами о том, как им живется в России

Esquire
Пыльца полетела Пыльца полетела

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

Лиза
Поездили, и хватит. Инфляция и дорогой бензин убьют автомобильный рынок Поездили, и хватит. Инфляция и дорогой бензин убьют автомобильный рынок

Российский авторынок все еще растет, однако развиваются и безрадостные процессы

Forbes
Открыть в приложении