Как образовалось Солнце?
Зарождение Солнечной системы
Согласно современным космогоническим теориям, Солнце и планеты образовались из единого газопылевого облака, которое когда-то находилось в центральной части нашей Галактики. Это облако имело колоссальные размеры - десятки и сотни световых лет в поперечнике.
Оно состояло из разреженного водорода и гелия с небольшой примесью тяжелых химических элементов, которые ранее были синтезированы в недрах других звёзд. Кроме газа, в облаке присутствовали пылинки из крошечных твердых частиц размером менее микрометра.
Предполагается, что примерно 4,57 миллиарда лет назад в этом облаке благодаря локальной гравитационной неустойчивости произошел первый толчок, запустивший процесс сжатия вещества. Тяготение заставило фрагмент облака начать схлопываться под действием собственного веса.
Старт термоядерной реакции
По мере уплотнения гравитационной энергии выделялось все больше. В центральной части будущей Солнечной системы концентрация массы продолжала нарастать вместе с температурой и давлением. Это привело к возникновению вращения облака вокруг собственной оси с последующим распадом на отдельные фрагменты.
Наша звезда сформировалась из самой большой и тяжелой части этого остывающего протопланетного диска приблизительно через 100 000 лет после начала его коллапса, а прочие его фрагменты дали начало планетам и другим телам Солнечной системы.
Когда в центре сгустка, из которого рождалось Солнце, давление и температура достигли 15 млн кельвинов и 340 млрд атмосфер соответственно, началась термоядерная реакция синтеза гелия из водорода.
При этом высвобождалась огромная энергия, стабилизировавшая Солнце и не дававшая ему сжаться под действием гравитации. Этот момент ознаменовал собой рождение Солнца как полноценной звезды.
Факты о молодом Солнце
Интересно, что в первые несколько десятков миллионов лет Солнце представляло собой полностью конвективный газовый шар, в недрах которого энергия от центра к поверхности передавалась за счёт перемешивания плазмы.
В этот период оно было примерно на 30% более раздутым и до 6-10% ярче современного. Причем в максимуме светимости эта разница могла достигать почти 25%!
Кроме того, в первые 100–200 млн лет существования Солнце было гораздо более активным. Оно испытывало мощные вспышки и выбрасывало потоки заряженных частиц - солнечный ветер, который за несколько миллионов лет фактически лишил атмосферы Меркурий, Венеру и Марс.
Лишь спустя приблизительно 50 млн лет после начала термоядерной реакции в недрах молодого Солнца сформировалась радиационная зона, где основным механизмом переноса энергии наружу стало излучение фотонов. Это событие положило начало формированию видимой поверхности - фотосферы.
Дальнейшая эволюция и строение современного Солнца
Спустя еще примерно 100 миллионов лет после начала синтеза гелия Солнце вышло на главную последовательность диаграммы Герцшпрунга–Рассела, где находится и в настоящее время. Это означало наступление периода относительно спокойного и стабильного существования на многие миллиарды лет в будущем.
Сейчас возраст Солнца оценивается приблизительно в 4,57 млрд лет. Оно представляет собой типичную желтую карликовую звезду с массой, в 332 950 раза превосходящей массу Земли. Внутреннее строение его следующее:
1) Ядро - центральная область протяженностью до 0,25 радиуса Солнца с плотностью свыше 100 г/см3 и температурой 15 млн К. В нём протекают термоядерные реакции.
2) Лучистая зона - простирается от ядра до 0,7 радиуса. Энергия от центра переносится фотонами.
3) Конвективная зона - протягивается от края лучистой зоны до поверхности. Перенос энергии происходит за счёт движения потоков горячей плазмы.
4) Фотосфера - видимый "поверхностный" слой толщиной всего 400 км, из которого наружу выходит солнечный свет. Её температура составляет около 5800 К.
Таким образом, согласно современным представлениям, история формирования Солнца началась примерно 4,57 млрд лет назад с гравитационного коллапса огромного межзвездного облака, состоявшего из газа и пыли.
По мере уплотнения вещества в центральной части будущей Солнечной системы температура и давление нарастали вплоть до запуска термоядерной реакции синтеза гелия из водорода. Это ознаменовало рождение Солнца как звезды.
В течение первых десятков и сотен миллионов лет молодое Солнце переживало бурную юность, отличаясь повышенной светимостью, размерами и активностью. Со временем его характеристики стабилизировались, и около 4,5 млрд лет назад наступил период спокойного водородного "горения", который продлится еще примерно 5 млрд лет.
За это время Солнце успело дать жизнь планетам и создать необходимые условия для зарождения жизни на Земле. И в дальнейшем на протяжении миллиардов лет оно будет надежно согревать нашу планету, поддерживая благоприятную среду обитания.