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

Белых пятен больше нет Белых пятен больше нет

Десять удивительных географических объектов, открытых в XX и XXI веке

Вокруг света
4 научных совета о привычках: как перепрограммировать свою жизнь 4 научных совета о привычках: как перепрограммировать свою жизнь

Как ввести новые привычки в свою жизнь легко и без лишних страданий?

ТехИнсайдер
Непокорный хан Кучум Непокорный хан Кучум

Как победитель Ермака предпочел почетному плену смерть в изгнании

Вокруг света
О первой в мире полярной биостанции О первой в мире полярной биостанции

Как в XIX веке ученые придумывали полярную биостанцию

Наука и техника
Обжигаемый Солнцем: экскурсия на Меркурий Обжигаемый Солнцем: экскурсия на Меркурий

Какие же тайны и интересные особенности скрывает Меркурий?

Наука и жизнь
Только я! Только я!

Что такое эгоцентризм и как его распознать

Лиза
Анатомия Жар-птицы Анатомия Жар-птицы

Кем могла бы быть волшебная Жар-птица с точки зрения науки?

Вокруг света
Как носить водолазку, если тебе за 50: советы стилистов Как носить водолазку, если тебе за 50: советы стилистов

Знаешь ли ты, что водолазки существуют уже сотни лет — как минимум с XV века?

VOICE
Идем на восток Идем на восток

Увидеть 3 архитектурные эпохи, пожить в XVIII веке и отведать арзамасских гусей

Вокруг света
Забыть нельзя вспомнить Забыть нельзя вспомнить

Почему нам трудно сосредоточиться или освоить функции в новом смартфоне?

Psychologies
Идущие за лучом Идущие за лучом

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

Вокруг света
Домик на крыше Домик на крыше

Сколько стоит пентхаус

Деньги
Найти Эльдорадо Найти Эльдорадо

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

Вокруг света
Чувствовать, а не ждать Чувствовать, а не ждать

Как счастье проявляется в нашей жизни, почему мы боимся о нем говорить?

Новый очаг
Тянем-потянем Тянем-потянем

10 самых эффективных упражнений для поясницы (помогут снять боль в спине)

Лиза
6 типов людей в коллективе: как наладить отношения на работе 6 типов людей в коллективе: как наладить отношения на работе

Как можно предотвращать всплески токсичности в коллективе

Psychologies
«Всё казалось нарочитым» «Всё казалось нарочитым»

Воспоминания современников о Петлюре и его времени противоречивы

Дилетант
Рабочий вариант Рабочий вариант

Изначально Sollers Atlant – это китайский малотоннажник Sunray

Автопилот
Яркие миры Яркие миры

Разноцветные животные планеты

Вокруг света
Вне дома Вне дома

Как «Ночлежка» помогает людям

Новый очаг
Чувство дома Чувство дома

Как сохранить в себе чувство дома, где бы вы ни оказались

Новый очаг
Такое все зеленое Такое все зеленое

Зеленая диета + 14 лучших продуктов

Лиза
Шедевр или провал: что говорят критики о фильме «Наполеон» Шедевр или провал: что говорят критики о фильме «Наполеон»

«Наполеон»: самый неоднозначный фильм Ридли Скотта

СНОБ
Покровитель и опекун: как Алексей Боголюбов помогал художникам и дружил с императором Покровитель и опекун: как Алексей Боголюбов помогал художникам и дружил с императором

Алексей Боголюбов прививал вкус императорской семье

Forbes
Смываться разрешается: как унитазы стали предметом искусства Смываться разрешается: как унитазы стали предметом искусства

Как золотые унитазы стали предметом совриска и причем тут Ленин

Правила жизни
Отрывок из романа Алисы Ханцис «Кариатиды» Отрывок из романа Алисы Ханцис «Кариатиды»

Глава из романа Алисы Ханцис «Кариатиды»

СНОБ
Остаться с носом. Как выбрать капли в нос: инструкция от ЛОРа Остаться с носом. Как выбрать капли в нос: инструкция от ЛОРа

Когда нос заложен и нарушено дыхание, это влияет на качество жизнинос

Лиза
Куда уходит энергия? Куда уходит энергия?

Где же наша бодрость? Почему мы поддерживаем режим дня, но сил не хватает?

Psychologies
Эволюция биосферы: архейская нищета и панспермия Эволюция биосферы: архейская нищета и панспермия

Зачем изучать эволюцию биосферы?

Наука и техника
Работа в команде. 5 способов этому научиться Работа в команде. 5 способов этому научиться

Как стать человеком, который обладает навыками работы в команде?

Лиза
Открыть в приложении