Гелий составляет большую часть массы солнца

Вы можете знать, что Солнце состоит в основном из водорода и гелия. Вы когда-нибудь задумывались, что насчет других элементов на Солнце? Около 67 химических элементов были обнаружены на солнце. Я уверен, что вы не удивлены тем, что водород является наиболее распространенным элементом, на его долю приходится более 90% атомов и более 70% массы Солнца. Следующим наиболее распространенным элементом является гелий, на долю которого приходится чуть менее 9% атомов и около 27% масс.

Есть только следовые количества других элементов, включая кислород, углерод, азот, кремний, магний, неон, железо и серу. Эти микроэлементы составляют менее 0,1 процента массы Солнца.

Солнечная структура и состав

Солнце постоянно превращает водород в гелий, но не ожидайте, что соотношение водорода и гелия изменится в ближайшее время. Солнцу 4,5 миллиарда лет, и он превратил около половины водорода в своем ядре в гелий. До истощения водорода осталось еще около 5 миллиардов лет. Между тем в ядре Солнца образуются элементы, более тяжелые, чем гелий. Они образуются в зоне конвекции, которая является самым внешним слоем солнечного интерьера. Температуры в этой области достаточно низкие, чтобы у атомов было достаточно энергии, чтобы удержать свои электроны. Это делает зону конвекции более темной или более непрозрачной, задерживая тепло и заставляя плазму кипеть от конвекции.

Движение переносит тепло к нижнему слою солнечной атмосферы, фотосфере. Энергия в фотосфере выделяется в виде света, который проходит через солнечную атмосферу (хромосферу и корону) и проходит в космос. Свет достигает Земли примерно через 8 минут после того, как покидает Солнце.

Элементный состав Солнца

Вот таблица со списком элементного состава Солнца, который мы знаем из анализа его спектральной сигнатуры.

Хотя спектр, который мы можем проанализировать, исходит от солнечной фотосферы и хромосферы, ученые считают, что он является представителем всего Солнца, за исключением солнечного ядра.

Источник: НАСА — Центр космических полетов Годдарда

Если вы обратитесь к другим источникам, вы увидите, что процентные значения для водорода и гелия изменяются на величину до 2%. Мы не можем посетить Солнце, чтобы получить образцы непосредственно, и даже если бы мы могли, ученым все равно нужно было бы оценить концентрацию элементов в других частях звезды. Эти значения являются оценками, основанными на относительной интенсивности спектральных линий.

Источник

Ученые приблизились к пониманию атмосферы Солнца. Рассказываем, как устроена наша ближайшая звезда

Благодаря данным зонда HERSCHEL Европейского космического агенства ученым впервые удалось измерить количество гелия в солнечной атмосфере. Эти данные важны для понимания того, как функционирует солнечная атмосфера, а также солнечный ветер — это постоянный поток заряженных частиц, которые попадают в том числе и на Землю. Рассказываем, что известно о ближайшей к Земле звезде.

Что мы знаем о Солнце?

Солнце — это звезда из галактики Млечный путь, которая представляет из себя раскаленный, газообразный шар, постоянно излучающий потоки энергии. Это единственный источник света и тепла в нашей звездно-планетарной системе. Сейчас Солнце пребывает в возрасте желтого карлика, согласно общепринятой классификации типов светил вселенной. Ему примерно 4,57 миллиарда лет. Тело находится в 149 600 000 км до Земли.

Температура Солнца составляет от 5 778 К на поверхности до 15 700 000 К в ядре. Солнце стабильно в своей яркости, оно находится в 15% самых ярких звезд нашей галактики. Излучает меньше ультрафиолетовых лучей, но обладает большей массой по сравнению с аналогичными звездами.

Из чего состоит Солнце?

По своему химическому составу наше светило ничем не отличается от других звезд и содержит: 74,5% водорода (от массы), 24,6% гелия, менее 1% иных веществ (азот, кислород, углерод, никель, железо, кремний, хром, магний и другие вещества).

Внутри ядра идут беспрерывные ядерные реакции превращающие водород в гелий. Абсолютное большинство массы Солнечной системы — 99,87% — принадлежит Солнцу.

В самом центре тела нашей звезды расположено ядро. Оно занимает четверть радиуса Солнца. Именно тут «бушуют» термоядерные реакции, порождая видимое нам излучение. Вследствие огромных размеров, плотность вещества внутри светила огромна — в 150 раз больше плотности воды.

Солнечная поверхность по уровню свечения неоднородна и имеет менее яркие области, называемые солнечными пятнами, продолжительность существования которых варьируется от нескольких дней до нескольких недель. Необходимо отметить, что есть пятна, превышающие диаметр Земли.

Кроме того, на поверхности Солнца расположены:

• Факелы — участки повышенной яркости, «родные братья» солнечных пятен, часто предшествующие или последующие их возникновению.
• Гранулы, размером примерно в тысячу километров, покрывающие собой всю фотосферу и различимые обычным глазом.
• Супергранулы, габаритами в 35 000 км, тоже целиком обволакивающие всю поверхность светила. Но проявляют они себя лишь с помощью физических эффектов.

Согласно гипотезе Ханса Бете, внутри Солнца постоянно происходят реакции превращения водорода в гелий с большим выделением тепловой энергии, своего рода действующая 5 млрд лет водородная бомба с запасом еще на такой же срок.

Как возникло Солнце?

Есть разные теории происхождения Солнца. Наиболее популярная из них утверждает, что светило сформировалось из газопылевого облака, возникшего в результате сверхновой звезды. В качестве доказательства приводится аргумент наличия большого количества урана и золота в центральном теле нашей звездной системы.

Другая гипотеза прослеживает длинную цепочку превращений: комета с периферии галактики, потом ледяная планета, потом планета-гигант, потом инфракрасный карлик и теперь желтый карлик. Накапливая массу, Солнце под воздействием сил гравитации довело плотность ядра до запуска термоядерных реакций и возможности удержания атмосферы. Причем притяжение огромного шара позволило не отпускать от себя даже легкие газы: водород и гелий. Правда, с поверхности светила они всё равно улетучиваются в космическое пространство.

По всей видимости, Солнце своим появлением обязано протозвездам предыдущих поколений, так как в его составе содержится значительное количество металлов. Возраст его составляет 4,5-4,75 млрд лет, причем всё это время оно увеличивает свою яркость и температуру (разгорается).

Что нам известно об атмосфере Солнца?

Атмосфера Солнца во многом определяется его составом. Напомним, что в нем присутствуют следующие элементы:

• водород, занимающий 73% массы;
• гелий, на который приходится 25% веса;
• прочие элементы, имеющие иную концентрацию.

Атмосфера Солнца состоит из нескольких слоев, одним из них является фотосфера. Она представлена видимой поверхностью, которая извергает базовую часть излучения. Слой обладает толщиной, равной 100–400 км, температурным значением, составляющим 6 600 К (минимум). Именно по этой части происходит определение размеров Солнца. Газ, находящийся здесь, является разреженным, а скоростное значение вращения зависит от конкретной области. В зоне экватора один оборот протекает за 24 дня, в районе полюсов — за 30 дней.

Солнечная атмосфера представлена также хромосферой. Она является оболочкой, окружающей фотосферу, имеющей толщину в 2 000 км. Для верхней границы характерны постоянные горячие выбросы. Эта часть является видимой исключительно во время полного затмения, когда она появляется в красных тонах.

Последняя часть Солнца — это корона. Для нее характерно присутствие протуберанцев, энергетических извержений. Их выплеск обычно происходит в радиусе сотен тысяч километров, что провоцирует возникновение солнечного ветра. Солнечная атмосфера в этой области имеет более высокую температуру – 1 000 000 К минимум, которая может достигать отметки в 2 000 000 К.

В некоторых областях значение повышается до 8-9 тыс. Кельвинов. Однако увидеть эту часть можно исключительно во время солнечного затмения. Для данной области характерно изменение формы, которое пребывает в зависимости от цикла солнечной активности. На максимуме ее форма круглая, на минимуме — вытянутая (вдоль экваториальной части).

Что стало известно об атмосфере недавно?

Новые данные, которые получили ученые, важны для понимания того, как функционирует солнечная атмосфера, а также солнечный ветер — постоянного потока заряженных частиц, которые попадают в том числе и на Землю.

Благодаря измерениям и изображениям высокого разрешения, которые были сделаны в период с 2009 по 2013 при помощи HERSCHEL и данным зонда SOHO, ученые из Туринской астрофизической обсерватории и Института космической астрофизики во Франции считают, что гелий распределен неравномерно в солнечной атмосфере.

Тогда НАСА запустило исследовательский зонд, задача которого заключалась в измерении содержания гения в солнечной атмосфере. Прежние измерения сводились к тому, что соотношение гелия к водороду определялось при их достижении Земли.

Сравнивая изображения зонда с теми изображениями, которые были получены из обсерватории Европейского космического агентства, ученые смогли выявить распределение потоков гелия с изменениями солнечного ветра у Земли.

Например, в экваториальном районе его очень мало, а в районах средних широт — гораздо больше. По мнению исследователей, эти расхождения могут быть связаны с магнитным полем Солнца и скоростью солнечного ветра в его короне, которая может изменяться.

В будущем ученые продолжат изучение атмосферы Солнца при помощи автоматического космического аппарата Solar Orbiter, созданного специально для наблюдения за Солнцем.

Источник