Почему светит солнце?

«Солнце — это масса раскаленного газа, гигантская ядерная печь».

Солнце — одна из звёзд нашей Галактики (Млечный Путь) и единственная звезда Солнечной системы. Такая же, как тысячи других, которые мы видим в ночном небе. Но другие звезды очень далеки от нас, поэтому с Земли они кажутся крохотными огоньками. Солнце к нам гораздо ближе, и его сияние видно намного лучше.

Краткая характеристика Солнца

Как и все остальные звезды, Солнце состоит из плотного газа. Предполагается, что оно образовалось из остатков других звезд около 4,5 миллиардов лет назад. Газ и пыль, освободившиеся из них, стали сжиматься в облако, температура и давление в котором постоянно повышались.

Краткая характеристика Солнца

«Разогревшись» примерно до десяти миллионов градусов, облако превратилось в звезду, ставшую гигантским генератором энергии.

Основные характеристики
Среднее расстояние
от Земли
1,496⋅108 км (8,31 световых минут)
Средний горизонтальный параллакс8,794″
Видимая звёздная величина (V)−26,74m
Абсолютная звёздная величина4,83m
Спектральный классG2V
Параметры орбиты
Расстояние
от центра Галактики
~2,5⋅1020 м
(26 000 св. лет)
Расстояние
от плоскости Галактики
~4,6⋅1017 м
(48 св. лет)
Галактический период обращения2,25-2,50⋅108 лет
Скорость~2,2⋅105 м/с
(на орбите вокруг центра Галактики)
19,4 км/с
(относительно соседних звёзд)
Физические характеристики
Средний диаметр1,392⋅109 м
(109 диаметров Земли)
Экваториальный радиус6,9551⋅108 м
Длина окружности экватора4,37001⋅109 м
Полярное сжатие9⋅10−6
Площадь поверхности6,07877⋅1018 м²
(11 918 площадей Земли)
Объём1,40927⋅1027 м³
(1 301 019 объёмов Земли)
Масса1,9885⋅1030 кг
(332 940 масс Земли)
Средняя плотность1,409 г/см³
Ускорение свободного падения на экваторе274,0 м/с² (27,96 g[)
Вторая космическая скорость
(для поверхности)
617,7 км/с
(55,2 земных)
Эффективная температура поверхности5772 К
Температура
короны
~1 500 000 К
Температура
ядра
~15 700 000 К
Светимость3,828⋅1026 Вт
(~3,75⋅1028 Лм)
Энергетическая яркость2,009⋅107 Вт/(м²·ср)
Характеристики вращения
Наклон оси7,25°
(относительно плоскости эклиптики)
67,23°
(относительно плоскости Галактики)
Прямое восхождение
северного полюса
286,13°
(19 ч 4 мин 30 с)
Склонение
северного полюса
+63,87°
Сидерический период вращения внешних видимых слоёв
(на широте 16°)
25,38 дней
(25 дней 9 ч 7 мин 13 с)
(на экваторе)25,05 дней
(у полюсов)34,3 дней
Скорость вращения внешних видимых слоёв
(на экваторе)
7284 км/ч
Состав фотосферы
Водород73,46 %
Гелий24,85 %
Кислород0,77 %
Углерод0,29 %
Железо0,16 %
Неон0,12 %
Азот0,09 %
Кремний0,07 %
Магний0,05 %
Сера0,04 %

Солнце светит почти белым светом, но прямой свет Солнца у поверхности нашей планеты приобретает некоторый жёлтый оттенок из-за действия атмосферы Земли (при ясном небе, вместе с голубым рассеянным светом от неба, солнечный свет вновь даёт белое освещение).

Земля отдaленa от Солнцa на 150 млн. км. Скорость света в вакууме — 299 792 458 м/с, или 1 079 252 848,8 км/ч, поэтому лучу требуется 8 минут и 31 секунда. Ho важно также помнить, что ушли миллионы лет, прежде чем фотоны света перешли c солнечного ядра на поверхность.

Строение и состав Солнца

Строение и состав Солнца

Наше Солнце в основном состоит из двух элементов: водорода (73,46 %) и гелия (24,85 %). Помимо них там присутствует в небольших количествах: кислород (0,77 %), углерод (0,29 %),  железо (0,16 %) и неон (0,12 %).

Внутреннее строение Солнца:

  • Солнечное ядро
  • Зона лучистого переноса
  • Конвективная зона Солнца

Атмосфера Солнца:

  • Фотосфера
  • Хромосфера
  • Корона
  • Солнечный ветер

Строение Солнца схематично. Ядро Солнца обладает наибольшей плотностью и занимает примерно 25% от общего солнечного объема.

Именно в солнечном ядре посредством ядерного синтеза, трансформирующего водород в гелий, формируется тепловая энергия. По сути, ядро – это такой себе солнечный мотор, благодаря ему, наше светило выделяет тепло и обогревает всех нас.

Как светит солнце?

Как светит солнце

Древние мыслители думали, что поверхность солнца постоянно горит, и поэтому излучает свет и тепло. Однако это не так. Во-первых, причина излучения тепла и света находится намного глубже поверхности звезды, а именно в ядре. Ну и во-вторых, процессы происходящие в недрах звезд вовсе не похожи на горение.

Солнце содержит огромное количество атомов водорода.

Суть термоядерной реакции

Как правило, нейтральный атом водорода содержит положительно заряженный протон и отрицательно заряженный электрон, который вращается вокруг него. Когда этот атом встречается с другим атомом водорода, их соответствующие внешние электроны магнитно отталкивают друг друга, что предотвращает встречу одного из протонов друг с другом.

Но ядро Солнца сильно разогрето и находится под таким давлением, что атомы перемещаются с большой кинетической энергией, которая позволяет им преодолевать силу, связывающую их структуру, и электроны начинают отделяться от своих протонов.

Это означает, что протоны, обычно находящиеся внутри ядра атома водорода, могут касаться друг друга и объединяются в ядра других элементов.

То есть с научной точки зрения, — это реакция, при которой более легкие атомные ядра — обычно изотопы водорода (дейтерий и тритий) сливаются в более тяжелые ядра — гелия.

Данный процесс, происходящий в недрах звезд, называется термоядерный синтез.

Термоядерная реакция
Термоядерная реакция

Это процесс перехода материи в энергию, причем из минимального количества материи высвобождается невероятное количество энергии — каждую секунду Солнце излучает 3,828⋅1026 Вт мощности.

Чтобы произошла термоядерная реакция необходима невероятно высокая температура — несколько миллионов градусов.

Как можно было догадаться солнце не вечно, оно со временем «спалит само себя». Ученые считают, что в нем еще хватит материи приблизительно на 4-6 миллиардов лет, т.е. где-то на столько же, сколько оно уже просуществовало.

Почему Солнце не взрывается?

Звезда живет за счет притяжения — вот почему они большие, огромные. Чтобы сжать звезду, нужна огромная сила притяжения, для того чтобы выделить невероятное количество энергии, достаточного для термоядерного синтеза. Вот в чем секрет звезд, вот почему они светятся.

Синтез в ядре звезды Солнца, каждую секунду генерирует мощность, которой хватило бы на миллиард ядерных бомб. Звезда — это гигантская водородная «бомба».

Почему тогда ей просто не разлететься на куски?

Почему Солнце не взрывается?

Дело в том, что силы тяжести сжимают внешние слои звезды. Сила тяжести и синтез ведут грандиозную войну, притяжение которых хочет смять звезду и энергия синтеза, которая стремится разнести звезду изнутри, этот конфликт и это равновесие создают звезду.

Этот процесс происходит всю жизнь звезды. В результате создается свет и каждый луч совершает невероятное путешествие, проходя 1080 миллионов километров в час. За одну секунду, луч света может семь раз обогнуть землю, ни что во вселенной не движется так быстро.

История изучения Солнца

История изучения Солнца

Одним из первых, кто попытался подойти к объяснению природы Солнца с научной точки зрения был древнегреческий астроном и математик Анаксагор, согласно словам которого Солнце – раскаленный металлический шар. За это философ был заключен в тюрьме.

Прежде, чем в 17-м веке началось инструментальное изучение Солнца, было еще немало предположений о природе солнечного света, вплоть до находящихся на поверхности постоянно горящих лесов.

С 17-го века ученым открывается такое явление как солнечные пятна, появляется возможность вычислить период вращения Солнца. Становится ясно, что наша звезда является неким физическим телом со сложной структурой.

В 19-м веке возникает спектроскопия, при помощи которой удается разложить солнечный луч на составные цвета. Таким образом, благодаря линиям поглощения, Фраунгоферу удается обнаружить новый химический элемент, входящий в состав звезды, — гелий.

В середине 19 века ученые уже пытались описать свечение Солнца более сложными научными гипотезами.

В 1848 году Роберт Майер выдвинул метеоритную гипотезу, согласно которой Солнце нагревается благодаря бомбардировке метеоритами.

Несколько позже, в 1853-м году, возникла более правдоподобная идея так называемого «механизма Кельвина — Гельмгольца», согласно которой Солнце нагревалось по причине гравитационного сжатия. Однако, в таком случае возраст светила был бы значительно меньше, нежели на самом деле, что противоречило некоторым геологическим исследованиям.

Уравнения Эйнштейна

E = mc²

Вооружившись знаменитым уравнения Эйнштейна, которое предсказывало, что любая масса должно иметь эквивалентное количество энергии, британские астрономы 1920-х годов предположили, что Солнце фактически превращало свою массу в энергию. Однако вместо печи, которая превращает древесину и уголь в золу и почерневший углерод (излучая свет и тепло), центр Солнца больше похож на гигантскую атомную электростанцию.

Только в XX веке было найдено правильное решение этой проблемы, благодаря которой стала понятна природа светимости Солнца.

Сколько осталось гореть солнцу?

Эффективность реакции термоядерного синтеза является основной причиной того, что Солнце постоянно излучает тепло, — энергия, выделяемая путем превращения всего одного килограмма водорода в гелий эквивалентна той, которая выделяется при сжигании 20 000 тонн угля. Поскольку Солнце достаточно массивно и относительно молодо, считают, что оно использовало только около половины своего топлива — водорода.

Когда Солнце израсходует весь водородный запас (130 млн. лет), то перейдет к гелию. После этого его светимость будет и дальше увеличиваться, пока Солнце не станет на 121% ярче и горячее, чем сейчас и оно перейдет в фазу красного гиганта.

Сколько осталось гореть солнцу

Ученые считают, что через 4–5 млрд лет Солнце расширится и поглотит или очень сильно разогреет Землю.

Послe красного гиганта оно рухнет и оставит сжатую массу в шарике земного размера. Это стадия белого кapликa. В конце концов, ядро Солнца преобразует весь свой водород в гелий, и звезда умрет. Этого не произойдет еще примерно 5 миллиардов лет. Солнце не может исчезнуть просто так или погаснуть в один миг. Светимость нашей звезды увеличивается на 1% каждые 110 млн лет за счет сжигания водорода.

Поделись

Платим деньги за установку приложений. Выводи на Qiwi или баланс мобильного!

Спасибо!

Что ещё посмотреть