Dimi787
31 августа 2020
Профессор аккуратно снял заглушку с телескопа, протёр окуляр специальной губкой и прикрутил светопоглощающую пластину. Без неё обойтись было невозможно — звезда, которую он собирался наблюдать, светила чрезвычайно ярко. После этого он развернул телескоп в нужную сторону и припал к нему.
Солнце — это самая ближняя к нам звезда. От нас её отделяют всего 7 световых минут, а диск светится в дневном небе нестерпимо-белым цветом. Изучена она тоже намного лучше любой другой звезды, а потому в дальнейшем мы будем использовать именно показатели Солнца как звёздный эталон для сравнения.
© Солнце над морем
© Солнце над морем
Основные показатели
По современной классификации Солнце относится к жёлтым карликам. Хотя на самом деле оно белое — просто голубые и синие лучи рассеиваются в атмосфере. Температура его поверхности составляет 5800 кельвинов: это и есть настоящая температура белого каления.
Масса Солнца огромна и составляет почти два октиллиона тонн. Чтобы вы поняли масштаб, октиллион — это единица и 27 нулей. Представить такой масштаб невозможно. Диаметр нашей родной звезды составляет 1,4 миллиона километров, что тоже довольно трудно вообразить. А вот средняя плотность его вполне земная — 14 центнеров на кубический метр, что всего лишь в 1,4 раза больше плотности воды.
Как оно работает
Поверхность Солнца испещрена гранулами — это конвективные потоки горячего газа, выходящего из недр на поверхность. Нечто похожее происходит в кастрюле с кипящей водой, когда хаотичные потоки кипятка поднимаются, остывают и опускаются обратно. На Солнце этот процесс происходит довольно бурно. Диаметр конвективных ячеек может достигать нескольких тысяч километров, а время их жизни измеряется минутами и редко — часами.
© Солнечное пятно на фоне массы конвективных ячей
© Солнечное пятно на фоне массы конвективных ячей
Охлаждение газа на поверхности светила происходит главным образом благодаря отрицательным ионам водорода. Это, по сути, один протон с двумя электронами, последние из которых там присутствуют в избытке благодаря ионизации более тяжёлых элементов. Данные необычные частицы в изобилии встречаются в нижних слоях солнечной атмосферы. Они излучают свет чрезвычайно эффективно. Правда, и поглощают они его тоже эффективно, что создаёт иллюзию чёткой поверхности.
Конвективная зона в Солнце расположена у его поверхности и по толщине занимает лишь примерно 1/4 радиуса. Нижележащая материя имеет гораздо большую плотность и потому не способна к быстрым свободным перемещениям. Там тепло перемещается путём лучистого переноса, то есть за счёт передачи квантов света от одной частицы к другой. Из-за огромной плотности вещества данный процесс идёт очень медленно и может занимать несколько десятков тысяч лет, но именно это и делает работу Солнца стабильной и постоянной.
Что интересно, в ядре при ядерном синтезе рождаются гамма-кванты, а с поверхности излучается большей частью свет в видимой области спектра. Это происходит за счёт эффекта распыления: частица, поглотив квант высокой энергии, «спускает пар» путём последовательного испускания нескольких более слабых квантов.
Солнце сформировалось из огромного вращающегося комка материи. И это вращение не прекращается до сих пор: звезда кружится вокруг своей оси, делая полный оборот примерно за 25 суток. При этом на экваторе вращение происходит быстрее, чем на полюсах, что, наряду с конвекцией, приводит к формированию мощного магнитного поля.
Магнитное поле у Солнца очень нестабильное и неоднородное. Местами над звездой возникают магнитные петли, по которым начинает течь ионизированный газ, образуя протуберанцы, а в местах их выхода и входа появляются солнечные пятна и факелы — более холодные и более горячие участки соответственно. Они существуют довольно долго, до нескольких недель, а порой и 2 - 3 месяца. Когда же магнитная петля рвётся, потоки ионов и прочих частиц с огромной скоростью выплёскиваются в космос. Это явление называется солнечными вспышками. Проносясь мимо Земли, они задевают её магнитосферу, вызывая магнитные бури.
Над поверхностью Солнца простирается солнечная корона — масса газа, разогретого до громадной температуры неоднородным магнитным полем. Её хорошо видно при солнечном затмении в виде тусклого сине-красного рваного ореола вокруг закрытого луной диска. Частицы из неё легко выталкиваются потоком света и формируют солнечный ветер — поток вещества, который с высокой скоростью улетает от звезды. Таким образом Солнце ежедневно теряет миллионы тонн вещества.
© Солнечная корона вокруг светила, закрытого Луной
© Солнечная корона вокруг светила, закрытого Луной
Что учёные напророчили?
Судьба Солнца, по сути, предрешена уже сейчас. И время конца его исчисляется количеством водорода в ядре. Если учёные не обманули, то он полностью кончится через 4,5 миллиарда лет.
В конце пути, когда водород в центре звезды полностью прореагирует, процесс горения перейдёт в окружающие слои материи. При этом Солнце раздуется, превратится в красного гиганта и начнёт выбрасывать в космос огромные количества газа, образуя планетарную туманность. Гелий в ядре тем временем будет понемногу перерождаться в более тяжёлые элементы.
Но это не будет продолжаться долго, так как синтез гелия даёт в разы меньше энергии. А тепло из поверхностной реакционной зоны, где ещё сохранится водород, будет слишком быстро уходить. В конечном итоге термоядерный синтез прекратится, верхние оболочки звезды испарятся в космос, а то, что останется, сожмётся в маленький и плотный белый карлик. Он будет остывать ещё многие миллиарды лет, озаряя мёртвую Солнечную систему тусклым пепельным светом.
Сегодняшнее наблюдение оказалось весьма плодотворным и интересным. Профессор смог стать свидетелем довольно мощной солнечной вспышки. Это было круто. Но это же пророчило магнитную бурю в ближайшие дни, что на здоровье давно немолодого человека не могло не отразиться.
Впрочем, он не любил заниматься переживаниями из-за того, что должно было неизбежно случиться. Закончив послерабочее обслуживание телескопа, он, наконец, направился завтракать. Хотя это, скорее, был уже обед. Ох, уж этот научный азарт... Доведёт таки когда-нибудь до гастрита...
физика
космос
наука
еще 2
Dimi787
