Одна из причин почему мы с вами живем на нашей замечательной планете заключается в том, что Земля расположена в потенциально обитаемой зоне вокруг Солнца. Это означает, что мы находимся в нужном месте, не слишком близко, но и не слишком далеко, что бы получать необходимую энергию Солнца, в которую входит свет и тепло, которые нам необходимы.
Солнце, как и другие звезды, может вырабатывать энергию, потому что оно по сути является огромным термоядерным реактором. Ядерный синтез высвобождает огромное количество энергии в виде тепла и света. Но, по дороге от центра Солнца до нашей планеты эта энергия проходит через различные слои Солнца, каждый из которых очень важен.
Ядро
Ядро Солнца составляет 20-25% от его радиуса. Именно в нем, производится энергия, порождаемая преобразованием атомов водорода в молекулы гелия. Этот процесс возможен благодаря огромному давлению (по оценкам ученых 250 миллиардов атмосфер) и очень высокой температуре (15.7 миллионов градусов по Цельсию). Кстати, у Земли тоже есть ядро, вот тут можно почитать про внутреннее строение нашей планеты.
Конечным результатом реакции является слияние четырех протонов (молекул водорода) в одну частицу идентичную ядру гелия - два нейтрона и два протона. В этом процессе высвобождается два позитрона, а также два нейтрино и энергия.
Ядро это единственная часть Солнца, которая производит значительное количество тепла в процессе синтеза. У границы 30% от радиуса синтез практически прекращается. Остальная часть Солнца подогревается энергией, которая исходит из ядра, в конечном счете достигая солнечной фотосферы и улетая в космос в виде солнечного света и кинетической энергии частиц.
При этом, каждую секунду в энергию превращаются 4,26 миллиона тонн вещества, однако эта величина ничтожна по сравнению с массой Солнца — 2⋅10^27 тонн. Мощность ядра равна 380 йоттаваттам (3,8⋅10^26 Ватт), что эквивалентно детонации 9,1⋅10^10 мегатонн тротила в секунду.
Зона лучистого переноса
Это средняя зона Солнца. Располагается непосредственно над солнечным ядром, на расстояниях примерно от 0.2-02.5 до 0.7 радиуса Солнца от его центра.
В этом слое водород сжат настолько плотно, что соседние протоны не могут поменяться местами, из-за чего перенос энергии путем перемешивания вещества очень затруднен. Дополнительные препятствия для перемешивания вещества создает низкая скорость убывания температуры по мере движения от нижних слоев к верхним, которая обусловлена прежде всего высокой теплопроводностью водорода. Перенос энергии, кроме теплопередачи, происходит путем последовательного поглощения и излучения фотонов отдельными слоями частиц.
Температура тут ниже, примерно от 7 миллионов градусов ближе к ядру, до 2 миллионов градусов на границе конвективной зоны. Плотность тоже падает в сто раз с 20 г/см3 в близости у границы с ядром до 0.2 г/см3 у верхней границы этого слоя.
Конвективная зона
Это внешний слой Солнца - все что находится за рамками 70% от внутреннего радиуса Солнца. В этой зоне перенос энергии из внутренних районов во внешние происходит главным образом путем активного перемешивания вещества - конвекции. Поэтому и зона-то конвективная.
Нижние, нагретые слои в результате теплового расширения вытесняются вверх другими, холодными и более тяжелыми слоями. Материя приблизившаяся к поверхности охлаждается, а ее плотность увеличивается, это приводит к тому, что она вновь опускается к основанию конвективной зоны, где снова забирает тепло и продолжает этот цикл.
Фотосфера
Фотосфера - это видимая поверхность Солнца. Именно тут солнечный свет и тепло, излученные и поднятые на поверхность, распространяются в космос. Температура этого слоя колеблется между 4500 и 6000 °C.
Фотосфера существенно непрозрачна, она поглощает и, затем, излучает энергию, поступающую из недр Солнца. В силу непрозрачности фотосферы перенос энергии идет конвективным путем. Конвекция наблюдается как грануляция фотосферы, то есть в виде светлых горячих конвективных ячеек (гранул).
Протяженность фотосферы зависит от ее прозрачности и , следовательно, плотности. Для солнца протяженность фотосферы по глубине составляет около 300 км. Температура фотосферы растет с глубиной, что вызывает видимое потемнение края солнечного диска.
Энергия, испускаемая фотосферой, распространяется в космосе и достигает атмосферы Земли и других планет Солнечной системы. Верхний слой атмосферы Земли (озоновый слой) фильтрует большую часть ультрафиолетового излучения Солнца. Далее эта энергия поглощается воздухом и земной корой, согревая нашу планету и обеспечивая ее источником энергии.
На канале есть еще очень интересная статья, касающаяся солнечного тепла: Почему космос такой холодный, если Солнце такое горячее?