Солнце — основные характеристики, состав и структура, эволюция и жизненный цикл
Солнце – главная причина существования жизни на Земле: наша планета получает необходимое количество тепла для жизни, становится возможными круговороты воды, ветров, течений в природе, растения осуществляют выработку кислорода – все это заслуга Солнца. Не зря, все древние народы главного бога ассоциировали именно с Солнцем, только благодаря ему возможно жизнь на Земле.
Оглавление [Скрыть]
Общая характеристика
Для того, чтобы изучать далекие звезды, необходимо сначала изучить свою звезду, для того чтобы понимать, какие процессы могут происходить в далеких звездных системах.
Изучением Солнца люди занимаются испокон веков, узнавая все больше и больше полезной информации.
Солнце – это огромный газовый шар, диаметром 1,392∗109 метров, что в 109 раз больше диаметра Земли. Какова же масса Солнца – сложно представить – 1,9885∗1030 кг, это в 332 940 раз больше массы Земли.
На долю Солнца приходится 99,87% всей массы Солнечной системы, и лишь 0,13% на все объекты, включая планета, астероиды, карликовые планеты, кометы и т.д. При этом средняя плотность звезды чуть больше плотность воды – 1,409 г/см3.
Температура внутри солнечного ядра просто колоссальная – 15 700 000 Кельвинов. Эффективная температура поверхности Солнца «всего лишь» 5780 Кельвинов.
С Земли Солнце выглядит желтым, это связано с особенностями рассеивания атмосферы планеты. Но если посмотреть на закон Вина, то максимум излучения нашей звезды приходится на зеленый цвет.
Солнце находится на главной последовательности звезд и является желтым карликом. Это означает, что по размеру наша звезда не входит даже в первую сотню звезд. Существуют звезды, больше нашего Солнца в тысячи раз, как по массе, так и по размерам.
Все составляющие Солнечной системы обращаются вокруг Солнца по эллиптической орбите. Расстояние от Земли до Солнца меняется в течение года от 147 до 152 млн км. Среднее расстояние равно 149,6 млн километров или 8,31 световой минуты или 1 астрономической единице.
В Млечном пути Солнце находится, можно сказать, на окраине. Расстояние до ядра галактики 26000 световых лет или 2,5∗1020 метров. Так же Солнце не лежит в плоскости диска Млечного пути и находится на расстоянии 48 световых лет (4,6∗1017 метров) от него. Скорость, с которой наша звезда (и мы вместе с ней) летим вокруг центра Млечного пути составляет 220 км/с. Один галактический год для Солнца равен 2,25−2,50∗108 лет.
Помимо этого, Солнце совершает обороты вокруг собственной оси. Ближе к экватору скорость вращения больше, чем на полюсах. Один оборот на экваторе происходит за 25 дней, на полюсе – за 34 дня.
Главный источник невероятной энергии, что излучает Солнце – термоядерные реакции, когда водород превращается в гелий с выбросом энергии. Это и есть та энергия или свет, что излучает звезда.
Таблица основных характеристик Солнца
Состав Солнца
Химический состав Солнца полностью отвечает его стадии эволюции, когда в его недрах «горит» водород. Он составляет основу Солнца, на него приходится 73,46% всей массы. Вторым составляющим элементом является гелий, как результат термоядерной реакции – его доля 24,85%.
Так же в состав Солнца входят и другие элементы, но их массовая доля меньше 1%
Строение Солнца
Солнце не просто разогретый до невероятной температуры газовый шар. Наша звезда имеет сложную внутреннюю структуру.
Внутреннее строение Солнца
Солнечное ядро
Ядро имеет радиус 173 тыс километров, что составляет 20% от всего радиуса звезды. Плотность ядра в 150 раз превосходит плотность воды при нормальных условиях.
Именно ядро является «печью» звезды, где проходят термоядерные реакции, когда четыре ядра атомов водорода (четыре протона) образуют гелий-4 с выбросом энергии. Остальные слои Солнца нагреваются уже от ядра. Мощность ядра равна 3,8∗1026 Ватт, температура – 15 млн Кельвинов.
Скорость вращения вещества внутри ядра превосходит скорость вращения внешних оболочек Солнца вокруг своей оси.
Зона лучистого переноса
Эта зона занимает большую часть звезды от 0,2-,25 до 0,7 радиуса Солнца, если считать от центра. Нижней границей является слой, где начинается термоядерная реакция в ядре. Верхней – где начинается перемешивание вещества.
Водород в зоне лучистого переноса сжат под действием гравитации до такого состояния, что передача тепла путем конвекции (смены местами двух близлежащих протонов) просто невозможна. Так же водород имеет высокую теплопроводность, поэтому температура падает от 7 млн Кельвинов до 2 млн Кельвинов, от внутренних слоев к внешним. Это также мешает образованию конвекционных потоков.
Перенос тепла в этой зоне осуществляется за счет последовательных поглощений и излучений фотонов. При этом, направление движения вновь излученного фотона никак не связано с направлением поглощенного. Излученный фотон может «излучиться» обратно в сторону ядра. Таким образом, движение многократно переизлученного фотона от внутренних слоев к внешним может занимать 10-170 тысяч лет.
В ядре фотоны имеют энергию, соответствующую рентгеновскому излучению. Проходя зону лучистого переноса, переизлученный фотон теряет энергию, в сравнении с поглощенным. В связи с этим, на выходе из лучистой зоны фотоны могут обладать совершенно разной энергией, которая будет охватывать весь спектр длин волн, вместе с видимым светом.
Конвективная зона Солнца
Здесь плотность вещества существенно падает и передача энергии идет путем перемешивания вещества – конвекции. Толщина зоны равна 200 000 км. Здесь температура падает от 2 млн Кельвинов до 5800 Кельвинов.
Вещество в этой зоне нагревается от зоны лучистого переноса и двигается к поверхности. Там оно остывает и «опускается» обратно, тем самым происходит процесс конвекции и передачи тепла. Такие потоки восходящего «теплого» вещества, образуют на поверхности звезды гранулы. Скорость поднятия таких потоков равна 1-2 км/с, а время жизни гранул 10-15 минут.
