Что такое Солнце? Газовый шар плотнее воды, мощнейший термоядерный реактор

Вокруг светаНаука

Где рождается свет

Что такое Солнце? Газовый шар, который плотнее воды, мощнейший термоядерный реактор, подобный куче гниющих листьев, и тюрьма для собственного света, пробирающегося на поверхность миллион лет.

Текст: Анатолий Глянцев

Выброс вещества из короны Солнца 31 августа 2012 года

Между прославленными астрономами и космологами англичанином Фредом Хойлом и канадцем Расселом Ормондом Редманом однажды состоялся такой обмен репликами:

– В принципе, звезда имеет довольно простую структуру.

– Вы бы тоже выглядели довольно простым с расстояния в десять парсек.

Редман не был специалистом по Солнцу, но астрономы-солнечники могли бы подписаться под его словами. До Солнца, в отличие от других звезд, всего восемь световых минут – миллионные доли парсека. И чем больше мы узнаем о дневном светиле, тем больше убеждаемся в его сложном, причудливом, даже в чем-то парадоксальном устройстве.

Начнем с элементарного вопроса: каков размер Солнца? Чтобы ответить, нужно определить, где оно закачивается, а это не так-то просто. У Солнца нет твердой поверхности, его верхние слои состоят из разреженного газа. Здесь берет начало солнечный ветер – поток вещества, постоянно истекающий из звезды и заполняющий Солнечную систему. Условной поверхностью Солнца считается фотосфера – слой, где свет отрывается от вещества и отправляется в путешествие через космос. Именно фотосферу мы видим, глядя на солнечный диск невооруженным глазом. Когда говорят о радиусе Солнца, имеют в виду расстояние от центра до фотосферы.

Моделирование NASA потока извергнутых Солнцем частиц, обрушившегося на Марс и вырывающей ионы из верхних слоев атмосферы

Радиус нашей звезды – 700 000 км. Это означает, что Солнце в 109 раз больше Земли по диаметру и более чем в миллион раз – по объему. При этом Солнце массивнее нашей планеты в 330 тысяч раз. Разделив массу звезды на ее объем, получим среднюю плотность Солнца: около 1,4 грамма в кубическом сантиметре. Называя Солнце газовым шаром, не стоит забывать, что оно плотнее воды.

Фотоны – частицы света – рождаются в центре Солнца и постепенно пробиваются к поверхности. Проделаем этот путь вместе с фотоном.

Колыбель света

В центре Солнца находится ядро – самая горячая и плотная область. По разным оценкам, на ядро приходится от пятой до третьей части солнечного радиуса. Такой разброс цифр может показаться неприличным, но что же делать: никто еще не бывал внутри звезды. Впрочем, даже треть радиуса – это менее 4% объема Солнца и всего 10% его массы. Сердце светила невелико, но именно здесь происходят термоядерные реакции, делающие Солнце звездой.

В самом центре температура достигает 15 миллионов градусов. В таких условиях не могут существовать атомы. Вещество состоит из голых атомных ядер и  оторванных от них электронов (такое состояние называется плазмой). Вышележащие слои своей громадной тяжестью создают давление в 250 млрд атмосфер. Поэтому плазма в центре Солнца в 15 раз плотнее свинца.

Высокая температура означает, что частицы плазмы движутся с огромной скоростью. Протоны (ядра водорода) сталкиваются друг с другом. Почти все такие столкновения заканчиваются тем, что столкнувшиеся частицы вновь разлетаются в разные стороны. Ведь они положительно заряжены, а  одноименные заряды отталкиваются. Однако иногда столкнувшиеся протоны сливаются в ядро дейтерия – тяжелого изотопа водорода. Так начинается цепочка термоядерных реакций, которая называется протон-протонным циклом (pp-циклом). Она довольно сложная: в добром десятке реакций образуются и тут же исчезают дейтерий, литий, бериллий, бор. Но исход всего цикла прост. Из четырех протонов образуется одно ядро гелия, два электрона, а также несколько фотонов и нейтрино.

Схема внутреннего строения солнца: 1 – ядро, 2 – зона лучистого переноса, 3 – конвективная зона, 4 – фотосфера, 5 – хромосфера

Продукты реакции в сумме весят несколько меньше, чем исходные протоны. Эта разница невелика: всего 7 граммов на 1 кг водорода. Но именно она превращается в энергию по знаменитой формуле E = mc2. Около 2% этой энергии уносят легкие всепроникающие частицы – нейтрино, а всю остальную – фотоны.

Куча гниющих листьев

Ежесекундно Солнце расходует свыше 600 млн тонн водорода. Из них в излучение превращается 4,3 млн тонн. Много ли это? В 2020 г. все электростанции мира выработали 27 петаватт-часов. Им пришлось бы работать в том же темпе четыре миллиона лет, чтобы произвести энергию, которую Солнце выделяет всего за одну секунду.

Если вы подумали, что наша звезда невероятно эффективный источник энергии, нельзя было ошибиться сильнее. Разделив энерговыделение Солнца на его массу, получим всего 0,2 милливатта на килограмм. Для сравнения: человек массой 70 кг в состоянии покоя выделяет около 100 Вт тепла. В пересчете на массу отдыхающий человек – в тысячи раз более эффективный обогреватель, чем Солнце, а о марафонце на дистанции и говорить нечего. Средний килограмм солнечного вещества выделяет не больше энергии, чем килограмм гниющих листьев.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Вода и камень Вода и камень

Грандиозные ирригационные сооружения прошлого, дошедшие до нашего времени

Вокруг света
Кто такие токсичные родители и как с ними правильно общаться Кто такие токсичные родители и как с ними правильно общаться

Что значит быть токсичными родителями и как взаимодействовать с такими близкими

РБК
Человеческий фактор Человеческий фактор

Как голландцы спасли свои каналы, а упавший самолет – целый район?

Вокруг света
Проверьте себя за минуту: 8 факторов, которые указывают на риск развития сахарного диабета Проверьте себя за минуту: 8 факторов, которые указывают на риск развития сахарного диабета

Как определить, что у вас может быть сахарный диабет?

Psychologies
Парус, лыжи, кошки, спиннинг… Парус, лыжи, кошки, спиннинг…

В кратер вулкана на лыжах и неделя «вне зоны действия сети»

Вокруг света
Как Дайана Найэд проплыла от Кубы до Флориды и установила мировой рекорд в 64 года Как Дайана Найэд проплыла от Кубы до Флориды и установила мировой рекорд в 64 года

«Фри-соло»: необычный, но захватывающий байопик

Forbes
Светлая мысль Светлая мысль

Как появилась и эволюционировала электрическая лампочка

Вокруг света
Художник Андрей Люблинский: Возможность стать соавтором произведения усиливает интерес к художнику Художник Андрей Люблинский: Возможность стать соавтором произведения усиливает интерес к художнику

Интервью с художником Андреем Люблинским о работе в открытом пространстве

СНОБ
Равновесие сил Равновесие сил

Свет и Тьма как две основы мироздания

Вокруг света
Пойми меня, дорогой Пойми меня, дорогой

Главные правила, как общаться с мужчиной

Лиза
Идущие за лучом Идущие за лучом

Управление мозгом с помощью света порождает много надежд и столько же опасений

Вокруг света
Каждый пятый житель России имеет опыт бездомности Каждый пятый житель России имеет опыт бездомности

20% россиян имеют опыт бездомности: они жили вне дома, у друзей или в хостелах

Forbes
Москва по-собянински: азиатский город с архитектурными доминантами и фасадами Москва по-собянински: азиатский город с архитектурными доминантами и фасадами

Какую Москву хочет построить Сергей Собянин?

Монокль
Пережить шторм: 12 вопросов, чтобы понять, можно ли спасти отношения Пережить шторм: 12 вопросов, чтобы понять, можно ли спасти отношения

Как узнать, утонет ли любовь в море спокойствия?

Psychologies
Найти Эльдорадо Найти Эльдорадо

Колумбия — одна из модных точек, притягивающих гастротуристов со всего мира

Вокруг света
Квалифицированный заказчик: как получаются замечательные школьные здания Квалифицированный заказчик: как получаются замечательные школьные здания

Как получаются замечательные школьные здания

Наука
Тень Карафуто Тень Карафуто

Южная половина острова Сахалин исторически была тесно связана с японцами

Вокруг света
Александр Аузан: В России «две страны в одной» Александр Аузан: В России «две страны в одной»

Что «зашито» в культурном коде россиян

СНОБ
Два кавказца Два кавказца

Что за офицеры изображены на рисунке, который считался за авторством Лермонтова?

Дилетант
Практические вопросы: Системы антиблокировки и стабилизации Практические вопросы: Системы антиблокировки и стабилизации

Система ABS увеличивает тормозной путь или уменьшает его? Полезна ли ESP?

4x4 Club
Секреты профессии. Мастер перманентного макияжа Секреты профессии. Мастер перманентного макияжа

Кому подойдет профессия мастера перманентного макияжа, как в ней добиться успеха

Лиза
Как застой лимфы вынуждает нас стареть быстрее: вердикт врача Как застой лимфы вынуждает нас стареть быстрее: вердикт врача

Эксперт рассказал, как неправильная работа лимфотока крадет нашу красоту

VOICE
Как Мария Грекова создает «Нормальные места» для людей с особыми потребностями Как Мария Грекова создает «Нормальные места» для людей с особыми потребностями

Как запускать социальные проекты и трудоустраивать людей с инвалидностью

Forbes
Помните Макдоналдс? Вот как чизбургер и наггетсы связаны с вашей личностью! Помните Макдоналдс? Вот как чизбургер и наггетсы связаны с вашей личностью!

Заказ определенного блюда может многое рассказать о том, какой вы человек

ТехИнсайдер
Кормление собак сырым мясом может привести к устойчивым к антибиотикам бактериям Кормление собак сырым мясом может привести к устойчивым к антибиотикам бактериям

Чем опасно кормление сырым мясом для собак?

ТехИнсайдер
Как оставаться активным во время депрессии: 5 рекомендаций Как оставаться активным во время депрессии: 5 рекомендаций

Как быть активным, если из-за депрессии совсем нет сил?

Psychologies
Ошибочка вышла Ошибочка вышла

6 промахов в макияже, которые делают весь образ безвкусным

Лиза
Гонимая и ненагражденная Гонимая и ненагражденная

Почему Лиза Мейтнер так и не получила Нобелевскую премию

Знание – сила
Lexus LX 600 F Sport. Универсальный внедорожный премиум Lexus LX 600 F Sport. Универсальный внедорожный премиум

Новый Lexus LX – премиальный внедорожник, который вполне можно испачкать в грязи

4x4 Club
Лучшие финансовые результаты венчурных фондов достигаются, когда руководящие позиции занимают женщины Лучшие финансовые результаты венчурных фондов достигаются, когда руководящие позиции занимают женщины

Отсутствие женщин в венчурных фондах лишает индустрию стартапов талантов

Inc.
Открыть в приложении