Из чего состоит Солнце?
Прежде, чем мы с Вами узнаем из чего состоит Солнце, давайте мы с Вами еще раз познакомимся: что такое Солнце? Солнце — это наша звезда без которой не было б жизни на Земле. И еще то, что Солнце является центром нашей солнечной системы, а вокруг нашего солнышка вращаются планеты и их спутники. Чтобы звезда поддерживала жизнь на Земле ей нужно взрывать 100млрд тонн динамита каждую секунду ради того, чтобы создать энергию.
Так вот многие оказывающие влияния на земные процессы происходят выше фотосферы. (Что такое фотосфера Вы узнаете именно в этой статье). Когда я был в подростковом возрасте, я думал, что Солнце — это просто плоский, огненный шар. Когда перечитал я все космические книги на тему Солнце, то понял, что Солнце оказалось загадкой. Итак, до открытия космического корабля Galileo, астрономы по всему миру думали тогда, что Солнце было идеальной формы. Но на сегодняшний день мы теперь знаем, что у Солнца есть своя солнечная атмосфера как у нашей планеты Земля. А ведь атмосфера Земли разделяется на слои, отсюда можно точно сказать, что атмосфера Солнца тоже разделяется на слои, каждая из которых как наши органы выполняют свою функцию. Но прежде чем мы узнаем подробно о слоях Солнца, давайте узнаем из чего вообще состоит Солнце, из каких элементов?
Из каких элементов состоит Солнце?
Солнце — это не просто звезда. В основном оно состоит из гелия и водорода. В свою очередь водород занимает из общего состава Солнца 74%, в то время как гелий занимает 24%. Но есть один недочет, если число 74 прибавить к 24, то получится 98. То есть где 2% из общего состава Солнца? Все просто 1% — это кислород, остается еще 1% из общего состава Солнца. Это химические элементы. Кстати, они в таблице Менделеева такие как кремний, никель, кальций, магний и так далее.
Стоп! Тогда возникает вопрос, а как появились элементы Солнца? Астрономы считают, что в результате Большого Взрыва появился водород и гелий.
Водород появился из элементарных частиц благодаря большой температуре. Чуть позже водород синтезировался в гелий при условиях высокой температуры Вселенной. А остальные элементы Солнца создались в других звездах. У каждой звезды во Вселенной в ее ядрах происходит процесс синтеза. То есть водород переходит в гелий. Когда звезда после выработки кислорода в ядре, она переходит на ядерный синтез. Это и есть более тяжелые металлы такие как, ну например литий или гелий. Так вот многие тяжелые металлы образовались тоже в других звездах, только вот в конце их жизни.
Так, элементы Солнца и тяжелые металлы мы вам про них рассказали. Теперь мы вам расскажем о самых тяжелых элементах. Самые тяжелые элементы — это например золото или же уран. Такие элементы образовались, когда звезды которые в несколько раз больше нашего Солнца, детонировались, то есть заняли более высокое место. По другой вероятно теории, столкнувшись с большой скоростью образовались тяжелые металлы. Эти элементы появились в объектах глубокого космоса благодаря взрыву, он их попросту раскидало по всей Вселенной.
Когда наше солнышко только формируется оно собрало все эти элементы, собрало также от умирающей звезды и частицы которые появились от детонирования звезд.
Из каких слоев состоит атмосфера Солнца, а также само Солнце?
Как мы ранее вам рассказывали о том, что Солнце состоит в основном из водорода и гелия, но если посмотреть на Солнце в разрезе, то можно заметить, что оно состоит из разных своев. При движении к ядру, температура и давление растет. И при детальном изучении Солнца, создали слои, так как водород и гелий в самых разных условиях могут отличаться характеристиками. В эту же минуту мы Вам по порядку будем рассказывать о слоях Солнца.
Самый внутренний слой Солнца — это ядро. Температура и давление нереально высоки. Но только благодаря этому работает ядерный синтез. Чтобы Солнце создало тепло и свет, оно из водорода ,,делает» атомы гелия. Температура ядра достигает до 15 миллионов градусов по Цельсию, а плотность ядра в 150 раз выше плотности воды.
Ученые и астрономы считают, что ядро Солнца достигает до 20% от длины солнечного радиуса. Высокие температуры и давление ядра способны разрывать атомы водорода на протоны, нейтроны и электроны. Солнце их преобразовывает в атомы гелия, несмотря на то, что они в свободно плавающие состояние.
Кстати, такая реакция называется экзотермической. При протекание этой реакции выделяется большое количество тепла, равное 389x¹⁰ дж в секунду.
Радиационная зона Солнца
Эта зона начинается на границе ядра (20% солнечного радиуса), и простирается до 70% солнечного радиуса. Внутри радиационной зоны есть солнечное вещество, которое достаточно горячее и плотное для того, чтобы тепловое излучение передавало тепло от ядра и за пределы Солнца. Оно представляется собою оболочку из газа.
Внутри солнечного ядра работает термоядерная реакция ядерного синтеза, то есть создается атомы гелия. Суть в том, что при этой реакции создается огромное количество гамма-излучения. Эта гамма-излучение испускает фотоны энергии, а затем она поглощается в радиационной зоне и одновременно испускает частицами вновь.
Траекторию движения фотона называют ,,случайным блужданием«. Дело в том, что фотон вместо того, чтобы ,,двигаться» по прямой траектории к поверхности Солнца, оно движется зигзаообразно. И из-за этого каждому фотону требуется 200 000 лет для того, чтобы преодолеть радиационную зону Солнца. Частица которая переходит к другой частице, теряет энергию фотонов. Для нашей планеты Земля это хорошо, дело в том, что мы могли бы получать только лишь гамма-излучение, которое несется от нашего светила. Кстати, фотон выбровшийся в космос ему требуется 8 минут для того, чтобы достичь до голубой планеты.
Огромное количество звезд во Вселенной имеют радиационные зоны, и их размер от ядра до поверхности зависит от масштаба звезды. То есть можно смело утверждать, карликовая звезда будет иметь меньше радиационной зоны, но больше конвективной зоны. У самых маленьких звезд могут вообще отсутствовать радиационные зоны, в то время как конвективная зона будет достигать расстояние до ядра. У звезд гигантов такие как Бетельгейзе например ситуация противоположная, то есть радиационная зона будет простираться до поверхности звезды.
Конвективная зона
Конвективная зона солнца это самый внешний из слоев, составляющих внутреннее строение Солнца. Почти все звезды во Вселенной имеют такую зону. У нашего Солнца она простирается от 70% радиуса Солнца и вплоть до поверхности звезды, а именно фотосферы. Газ в глубине звезды, у самого ядра, нагреваясь, поднимается на поверхность, как пузырьки воска в лампадке. Когда газ достигает поверхности звезды, он теряет тепло, а при охлаждении обратно погружается к центру, для того, чтобы возобновить тепловую энергию. Если привести пример, то это тоже самое, что и кастрюля с кипящей водой на огне.
Если посмотреть на поверхность Солнца, то она похожа на рыхлую почву. Так вот, это вызвано тем, что столбы горячего газа, несут тепло к поверхности Солнца. Ширина столба достигает 1000км, а время рассеивания достигает 8-20 минут.
Фотосфера
Слой фотосферы — это и есть поверхность Солнца. Его можно увидеть только с помощью увеличительных устройств. Толщина этого слоя невелика, если конечно сравнивать с другими слоями звезд, составляет она 100км. Если взять и сопоставить ее со всем радиусом Солнца, то все становится наглядно видно 100/700,000. Этот слой полностью закрывает излучение, которое исходит из ядра, и именно из-за этого люди не могут заглянуть что находится внутри звезды.
Если присмотреться к Солнцу, то можно заметить, что фотосфера каким-то образом имеет не однородный окрас, а именно к краю она затемнена. Это связано с тем, что основной свет который исходит из внутренних слоев фотосферного диска, в то время как свет на ее краю направлен по касательной к солнечной поверхности, то есть он уже не может проникнуть внутрь. Температура поверхности фотосферы достигает до 8000 градусов по Цельсию. Светится оно светом желто-белым, видимым с Земли.
Хромосфера
Хромосфера — это небольшой слой атмосферы Солнца, который находится над фотосферой. Средняя температура хромосферы составляет около 5,800 градусов по Цельсию, и она производит видимое излучение. Именно в этом слое фотоны, генерируемые внутри Солнца, вырываются в космос. Кстати, хромосфера составляет всего 2000 км. Ниже мы представляем вам структуру или же строение Солнца нашей Солнечной системы.
Как ни странно, но хромосфера звезды — это очень тонкая область, в которой резко изменяется плотность, и увеличивается она сверху вниз в 5 000 000 раз. Верхняя граница хромосферы Солнца называется переходной, выше которой расположена корона. Удивительной особенностью хромосферы является то, что она значительно горячей, чем фотосфера, то есть температура фотосферы составляет 8000 градусов по Цельсию, а температура хромосферы варьируется от 4 500 до 20 000 градусов по Цельсию. Астрономы такое явление объясняют тем, что это вызвано турбулентностями в солнечной атмосфере.
Если вы захотели рассмотреть хромосферу Солнца, то увы мы вас разочаруем, так как без специальных приборов ее трудно увидеть, а все дело в том, что свет который исходит от фотосферы, является намного ярче, чтобы рассмотреть этот слой. Ее цвет фиолетово-красный, и увидеть хромосферу можно только при полном солнечном затмении. Так вот, характерной особенностью звездной хромосферы являются те самые спикулы(что такое спикулы Вы можете прочитать в следующей статье, который выйдет автором примерно через месяц, если Вы не заметили ту самую статью, то мы вставим в слово ,,спикулы» ссылку на данную статью, по расчетам через месяц после выхода этой статьи, то есть про то ,,из чего состоит Солнце?») — это светящиеся столбы плазмы, они более похожи на траву, которая растет, да, да именно растет на поверхности Солнца. Солнечное вещество которое находится внутри подобных образований перетекает от поверхности в горячую крону с примерной скоростью 20-30 км/час. Кстати, я как автор чуть ли не забыл рассказать Вам о том, что те самые спикулы о которых мы вам рассказывали секунд 40 назад, их лучше всего видно на краю Солнца и расположены они вдоль границ хромосферы. Продолжительность жизни у спикул очень короткая, они поднимаются в солнечную хромосферу и одновременно исчезают в течении 10 минут.
Корона
Корона — это атмосфера Солнца которая находится за фотосферой. Именно эта та часть Солнца, которую мы видим во время солнечного затмения.
Ниже мы предлагаем ссылки на полезные статьи для тех кто хочет знать больше:
Строение нашего светила
Авторы: Игорь Алюханов, Наталья Барсукова, Григорий Москаль, Никита Шубин, Рома Ткаченко
Поставка материалов: Space Target
Источник
Вселенная сегодня
Новости космоса и астрономии
Внутренняя часть Солнца. Фотография предоставлена: NASA.
Отсюда с Земли, Солнце похоже на гладкий шар огня, и до открытия солнечных пятен космическим кораблем Galileo, астрономы даже полагали, что оно было идеальным шаром без дефектов. Тем не менее, мы теперь знаем, что Солнце, как Земля, на самом деле состоят из нескольких слоев, каждый из которых служит своей собственной цели. Это такая структура Солнца, которая приводит в действие эту массивную печь и поставщика всей земной жизни и энергии.
Из чего состоит Солнце?
Если бы вы могли разделить Солнце на части, и сравнить эти разные элементы, вы бы обнаружили, что Солнце состоит из водорода (74%) и гелия (около 24%). Астрономы считают, что любой элемент тяжелее гелия будет металлом. Оставшееся количество Солнца составляет железо, никель, кислород, кремний, серу, магний, углерод, неон, кальций и хром. Фактически, Солнце имеет 1% кислорода; а все остальное — это оставшийся 1%.
Остатки сверхновой NR 0509-67.5. Сверхновые предоставляли более тяжелые элементы в Солнце. Фотография предоставлена: NASA/ESA/CXC.
Откуда появились эти элементы? Водород и гелий появились от Большого Взрыва. В ранние моменты Вселенной, первый элемент, водород, образовался из супа элементарных частиц. Давление и температуры были все еще сильны, что вся Вселенная имела одни и те же условия как в ядре звезды. Водород синтезировался в гелий, пока Вселенная не охладилась достаточно, что эта реакция не могла бы больше происходить. Соотношения водорода и гелия, которые мы видим во Вселенной в наши дни, было создано в эти первые моменты после Большого Взрыва.
Другие элементы были созданы в других звездах. Звезды постоянно синтезируют водород в гелий в своих ядрах. Как только водород в ядре выработается, они переключатся на ядерный синтез все более и более тяжелых элементов, как гелий, литий, кислород. Большинство более тяжелых металлов, которые мы видим в Солнце образовались в других звездах в конце их жизней.
Самые тяжелые элементы, как золото и уран, образовались, когда звезды, во много раз более массивные нашего Солнца, детонировали во взрывах сверхновых. В доли секунды, когда образовывалась черная дыра, элементы сталкивались вместе при интенсивном тепле и давлении для образования самых тяжелых элементов. Взрыв распространил эти элементы по всему региону, где они могли бы способствовать образованию новых звезд.
Наше Солнце состоит из элементов, оставшихся от Большого Взрыва, элементов, образовавшихся из умирающих звезд, и элементов, созданных в сверхновых. Это довольно удивительно.
Цепочка протон-протон, которая питает ядерный синтез внутри ядра нашего Солнца. Предоставлено: Ian O’Neill.
Хотя Солнце главным образом просто шар из водорода и гелия, оно на самом деле разбито на отчетливые слои. Слои Солнца были созданы, потому что температуры и давления увеличиваются, когда вы движетесь к центру Солнца. Водород и гелий ведут себя по-разному при различных изменяющихся условиях.
Давайте начнем с самого внутреннего слоя Солнца, ядра. Это самый центр Солнца, где температуры и давления такие высокие, что может происходить ядерный синтез. Солнце объединяет водород в атомы гелия, и эта реакция отдает свет и тепло, которые мы видим здесь на Земле. Плотность ядра в 150 раз больше плотности воды, а температуры, как полагают, доходят до 13,600,000 градусов Кельвина.
Астрономы полагают, что ядро Солнца простирается от центра до около 0.2 солнечного радиуса. И внутри этого региона температуры и давления такие высокие, что атомы водорода разрываются на части для образования отдельных протонов, нейтронов и электронов. При всех этих свободно плавающих частицах Солнце способно преобразовывать их в атомы гелия.
Эта реакция экзотермическая. Это означает, что реакция отдает огромное количество тепла — 3.89 х 10 33 эрг энергии каждую секунду. Давление света всей этой энергии, текущей из ядра Солнца такое, что останавливает его от стягивания внутрь себя.
Массивный выброс корональной массы. Эта фотография показывает размер Земли для сравнения в левом верхнем углу. Предоставлено: NASA / SDO / J. Major.
Радиационная зона Солнца начинается на границе ядра (0.2 солнечного радиуса), и простирается до 0.7 радиуса. Внутри радиационной зоны солнечное вещество достаточно горячее и плотное для того, чтобы тепловое излучение передавало тепло ядра за пределы Солнца.
Ядро Солнца — это там, где происходят реакции ядерного синтеза — протоны сливаются вместе для создания атомов гелия. Эта реакция производит огромное количество гамма-излучения. Эти фотоны энергии испускаются, поглощаются и затем испускаются снова различными частицами в радиационной зоне.
Траектория, которая требуется фотонам, называется «случайное блуждание». Вместо движения прямого луча света, они путешествуют зигзагами, в конечном счете достигая поверхности Солнца. Фактически, отдельному фотону может потребоваться 200,000 лет, чтобы совершить путешествие через радиационную зону Солнца. Поскольку они переходят от частицы к частице, фотоны теряют энергию. Это хорошо, так как мы бы не хотели получать только гамма-излучение, струящееся из Солнца. Как только эти фотоны достигают космоса, им требуется примерно 8 минут, чтобы достичь Земли.
Большинство звезд будут иметь радиационные зоны, но их размер зависит от размера звезды. Маленькие звезды будут иметь гораздо более маленькие зоны, а конвективная зона займет большую часть звезды. Самые маленькие звезды могут не иметь радиационной зоны вовсе, при конвективной зоне, достигающей всего пути до ядра. Самые большие звезды имели бы обратную ситуацию, где радиационная зона занимает весь путь до поверхности.
Снаружи радиационной зоны есть еще слой, называемый конвективная зона, где тепло изнутри Солнца переносится в столбах горячего газа.
Большинство звезд имеют конвективную зону. В случае Солнца, она начинается от 70% солнечного радиуса до внешней поверхности (фотосферы). Газ глубже внутри звезды нагревается так, что поднимается, как пузыри воска в лавовой лампе. Когда он достигает поверхности, газ теряет часть тепла, охлаждается и погружается обратно к центру, чтобы забрать больше тепла. Еще пример — горшок кипящей воды на печи.
Солнечный протуберанец и солнечное пятно 1271. Предоставлено: John Chumack.
Поверхность Солнца выглядит гранулированной. Эти гранулы являются столбами горячего газа, которые несут тепло к поверхности. Они могут быть более 1000 км в ширину, и обычно длятся 8-20 минут до рассеивания.
Астрономы полагают, что звезды с низкой массой, как красные карлики, имеют конвективную зону, которая распространена до ядра. В отличие от Солнца, они не имеют радиационной зоны вовсе.
Слой Солнца, который мы можем видеть с Земли, называется фотосфера. Ниже фотосферы, Солнце становится непрозрачным для видимого света, и астрономы должны использовать другие методы для зондирования внутренней части. Температура фотосферы около 6000 Кельвин, и отдает желто-белый свет, который мы видим.
Выше фотосферы находится атмосфера Солнца. Возможно, самая эффектная — это корона, которая видна во время полного солнечного затмения.
Схема Солнца. Предоставлено: NASA.
Это схематическое изображение Солнца, изначально разработанное NASA для образовательных целей.
- Видимое, инфракрасное и ультрафиолетовое излучение (Visible, IR and UV radiation) — Свет, который мы видим приходящим, виден, но если вы закроете глаза и просто почувствуете тепло, вот инфракрасное излучение. А свет, который дает вам загар — это ультрафиолетовое излучение. Солнце производит все эти длины волн одновременно.
- Фотосфера 6000 Кельвин (Photosphere 6000 K) — Фотосфера — это поверхность Солнца. Это регион, где свет изнутри наконец достигает космоса. Температура 6000 Кельвин — то же, что 5700 градусов Цельсия.
- Радио эмиссия (Radio emissions) — В дополнение к видимому, инфракрасному и ультрафиолетовому, Солнце также отдает радио эмиссию, которая может быть обнаружена радио телескопом. Эта эмиссия растет и падает в в зависимости от числа солнечных пятен на поверхности Солнца.
- Корональная дыра (Coronal Hole) — Это регионы на Солнце, где корона холоднее, темнее и имеет менее плотную плазму.
- 2100000 Кельвин — Это температура радиационной зоны Солнца.
- Конвективная зона / Турбулентная конвекция (Convective zone/Turbulent convection) — Это регион Солнца, где тепло от ядра передается через конвекцию. Теплые столбы плазмы поднимаются к поверхности, выпускают свое тепло, а затем падают обратно, чтобы нагреться снова.
- Корональные петли (Coronal loops) — Это петли плазмы в атмосфере Солнца, которые следуют по магнитным линиям. Они выглядят как большие арки, растягивающиеся от поверхности Солнца на сотни тысяч километров.
- Ядро (Core) — Это сердце Солнца, где температуры и давления такие высокие, что может происходить ядерный синтез. Вся энергия, исходящая от Солнца, происходит из ядра.
- 14,500,000 Кельвин. Температура ядра Солнца.
- Радиационная зона (Radiative Zone) — Регион Солнца, где энергия может быть передана только через радиацию. Одному фотону может понадобиться 200,000 лет, чтобы достичь из ядра через радиационную зону до поверхности и в космос.
- Нейтрино (Neutrinos) — Нейтрино являются частицами почти без массы, испускаемыми из Солнца как часть реакций ядерного синтеза. Миллионы нейтрино проходят через ваше тело каждую секунду, но они не взаимодействуют, так что вы не чувствуете их.
- Хромосферная вспышка (Chromospheric Flare) — Магнитное поле Солнца может закручиваться, а затем резко обрываться в различных конфигурациях. Когда это происходит, могут быть мощные рентгеновские вспышки, выделяющиеся с поверхности Солнца.
- Петля магнитного поля (Magnetic Field Loop) — Магнитное поле Солнца простирается над его поверхностью, и может быть видно, потому что горячая плазма в атмосфере следует по магнитным линиям.
- Солнечные пятна (Spot– A sunspot) — Это области на поверхности Солнца, где линии магнитного поля пронизывают поверхность Солнца, и они относительно холоднее, часто в форме петли.
- Энергичные частицы (Energetic particles) — Там могут быть энергичные частицы, испускаемые с поверхности Солнца для создания солнечного ветра. В солнечных бурях, энергичные протоны могут ускоряться почти до скорости света.
- Рентгеновские лучи (X-rays) В дополнение к длинам волн, которые мы можем видеть, есть невидимые рентгеновские лучи, появляющиеся из Солнца, особенно во время вспышек. Атмосфера Земли защищает нас от этого излучения.
- Яркие пятна и недолгие магнитные регионы (Bright spots and short-lived magnetic regions) — Поверхность Солнца имеет гораздо более яркие и более тусклые пятна, вызванные изменением температур. Температуры меняются от постоянно сдвигающегося магнитного поля.
Название прочитанной вами статьи «Части Солнца».
Источник