Звезды — небесные тела, которые светятся сами
Астрономия – наука, которая занимается изучением небесных объектов. Рассматривает звезды, кометы, планеты, галактики, также не оставляет без внимания существующие феномены, происходящие за пределами атмосферы Земли, например, космическую радиацию.
Изучая астрономию, можно получить ответ на вопрос «Небесные тела, которые светятся сами. Что это такое?».
Тела солнечной системы
Чтобы выяснить, существуют ли небесные тела, которые светятся сами, сначала необходимо понять, из каких небесных тел состоит Солнечная система.
Солнечная система – это планетная система, в центре которой находится звезда – Солнце, а вокруг нее 8 планет: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун. Чтобы небесное тело назвать планетой, оно должно соответствовать таким требованиям:
- Делать вращательные движения вокруг звезды.
- Иметь форму в виде сферы, за счет достаточной гравитации.
- Не иметь вокруг своей орбиты других крупных тел.
- Не быть звездой.
Планеты не излучают свет, они могут только отражать попадающие на них лучи Солнца. Поэтому нельзя сказать, что планеты – это небесные тела, которые светятся сами. К таким небесным телам относятся звезды.
Солнце – источник света на Земле
Небесные тела, которые светятся сами – это звезды. Самая ближняя звезда к Земле – это Солнце. Благодаря его свету и теплу, все живое может существовать и развиваться. Солнце представляет собой центр, вокруг которого вращаются планеты, их спутники, астероиды, кометы, метеориты и космическая пыль.
Солнце кажется твердым сферическим объектом, поскольку, когда на него смотришь, его контуры выглядят достаточно четкими. Однако оно не имеет твердой структуры и состоит из газов, основной среди которых водород, также присутствуют и другие элементы.
Чтобы увидеть, что Солнце не имеет четких контуров, надо посмотреть на него при затмении. Тогда можно заметить, что его окружает движущая атмосфера, которая в несколько раз превышает его диаметр. При обычном сиянии этот ореол не виден из-за яркого света. Таким образом, Солнце не имеет точных границ и находится в газообразном состоянии.
Звезды
Количество существующих звезд неизвестно, они расположены на огромном расстоянии от Земли и видны, как маленькие точечки. Звезды — это небесные тела, которые светятся сами. Что это означает?
Звезды – раскаленные шары, состоящие из газа, в которых происходят термоядерные реакции. Поверхности их имеют разную температуру и плотность. Размерами звезды также отличаются между собой, при этом они больше и массивнее планет. Есть звезды, размеры которых превышают размеры Солнца, а есть и наоборот.
Звезда состоит из газа, в большей мере – водорода. На поверхности ее, от высокой температуры, молекула водорода распадается на два атома. Атом состоит из протона и электрона. Однако атомы под влиянием высоких температур «отпускают» свои электроны, в результате получается газ, который называется – плазма. Атом, оставшийся без электрона, называют ядром.
Как звезды излучают свет
Звезда, за счет гравитационной силы, старается сама себя сжать, в результате чего в центральной ее части сильно поднимается температура. Начинают происходить ядерные реакции, в результате образуется гелий с новым ядром, которое состоит из двух протонов и двух нейтронов. В результате образования нового ядра, выделяется большое количество энергии. Частицы-фотоны выделяются как избыток энергии, – они же и несут свет. Этот свет оказывает сильное давление, которое исходит из центра звезды, в результате получается равновесие между исходящим из центра давлением и гравитационной силой.
Таким образом, небесные тела, которые светятся сами, а именно звезды светятся за счет выделения энергии при ядерных реакциях. Эта энергия направлена на сдерживание гравитационных сил и на излучение света. Чем массивнее звезда, тем больше выделяется энергии и тем ярче светит звезда.
Кометы
Комета состоит из ледяного сгустка, в котором присутствуют газы, пыль. Ядро ее не излучает света, однако при приближении к Солнцу ядро начинает таять и частичками пыли, грязи, газами выбрасывается в космическое пространство. Они и образуют своеобразное туманной облако вокруг кометы, которое называется – кома.
Нельзя сказать, что комета – это небесное тело, которое само светится. Основной свет, который она излучает, это отраженный солнечный свет. Находясь вдали от Солнца, света кометы не видно и, только приближаясь и получая солнечные лучи, она становится видимой. Сама комета излучает небольшое количество света, за счет атомов и молекул комы, которые выделяют полученные ими кванты солнечного света. «Хвост» кометы – это «рассыпающаяся пыль», которая подсвечивается Солнцем.
Метеориты
Под действием гравитации на поверхность планеты могут падать твердые космические тела, которые называются метеоритами. Они не сгорают в атмосфере, а при прохождении через нее сильно нагреваются и начинают излучать яркий свет. Такой светящийся метеорит называется метеором.
Под напором воздуха метеор может раздробиться на множество мелких кусочков. Хоть он и сильно нагревается, внутренняя его часть обычно остается холодной, поскольку за столь короткое время, которое он падает, не успевает нагреться полностью.
Можно сделать вывод, что небесные тела, которые светятся сами – это звезды. Только они способны за счет своего строения и происходящих внутри процессов излучать свет. Условно, можно сказать, что метеорит – небесное тело, которое само светится, однако это становится возможным только при попадании его в атмосферу.
Источник
Почему светит Солнце?
В древности люди не знали, почему светит Солнце. Но уже тогда они заметили, что оно появляется рано утром и исчезает вечером, а на смену ему приходят яркие звезды. Его считали дневным божеством, символом света, добра и власти.
Солнце — одна из звёзд нашей Галактики (Млечный Путь) и единственная звезда Солнечной системы. Вокруг Солнца обращаются планеты, кометы, астероиды, метеороиды и другие космические тела.
Сейчас наука шагнула далеко вперед и Солнце уже не столь загадочно для нас. Это не какой-нибудь особенный и неповторимый объект, а звезда. Такая же, как тысячи других, которые мы видим в ночном небе. Но другие звезды очень далеки от нас, поэтому с Земли они кажутся крохотными огоньками. Солнце к нам гораздо ближе, и его сияние видно намного лучше.
Кратка характеристика Солнца
Как и все остальные звезды, Солнце представляет собой огромный горячий шар. Предполагается, что оно образовалось из остатков других звезд около 4,5 миллиардов лет назад. Газ и пыль, освободившиеся из них, стали сжиматься в облако, температура и давление в котором постоянно повышались.
«Разогревшись» примерно до десяти миллионов градусов, облако превратилось в звезду, ставшую гигантским генератором энергии.
- По спектральной классификации Солнце относится к типу G2V (жёлтый карлик).
- Средняя плотность Солнца составляет 1,4 г/см³ (в 1,4 раза больше, чем у воды).
- Эффективная температура поверхности Солнца — 5780 кельвин .
Солнце светит почти белым светом, но прямой свет Солнца у поверхности нашей планеты приобретает некоторый жёлтый оттенок из-за действия атмосферы Земли (при ясном небе, вместе с голубым рассеянным светом от неба, солнечный свет вновь даёт белое освещение).
Зeмля oтдaлeнa oт Coлнцa нa 150 млн. км. Cкopocть cвeтa – З00000 км/c, пoэтoму лучу тpeбуeтcя 8 минут и 20 ceкунд. Ho вaжнo тaкжe пoнимaть, чтo ушли миллиoны лeт, пpeждe чeм фoтoны cвeтa пepeшли c coлнeчнoгo ядpa нa пoвepxнocть.
Структура и состав Солнца
Наше Солнце в основном состоит из двух элементов: водорода (74,9%) и гелия (23,8%). Помимо них там присутствует в маленьких количествах: кислород (1%), углерод (0.3%), неон (0.2%) и железо (0.2%). Внутри Солнце делится на слои:
- ядро,
- радиационная и конвекционная зоны,
- фотосфера,
- атмосфера.
Строение Солнца схематично.Ядро Солнца обладает наибольшей плотностью и занимает примерно 25% от общего солнечного объема.
Именно в солнечном ядре посредством ядерного синтеза, трансформирующего водород в гелий, формируется тепловая энергия. По сути, ядро – это такой себе солнечный мотор, благодаря ему, наше светило выделяет тепло и обогревает всех нас.
Что заставляет Солнце излучать свет?
Древние мыслители думали, что поверхность солнца постоянно горит, и поэтому излучает свет и тепло. Однако это не так. Во-первых, причина излучения тепла и света находится намного глубже поверхности звезды, а именно в ядре . Ну и во-вторых, процессы происходящие в недрах звезд вовсе не похожи на горение.
Солнце содержит огромное количество атомов водорода.
Суть термоядерной реакции
Как правило, нейтральный атом водорода содержит положительно заряженный протон и отрицательно заряженный электрон, который вращается вокруг него. Когда этот атом встречается с другим атомом водорода, их соответствующие внешние электроны магнитно отталкивают друг друга, что предотвращает встречу одного из протонов друг с другом.
Но ядро Солнца сильно разогрето и находится под таким давлением, что атомы перемещаются с большой кинетической энергией, которая позволяет им преодолевать силу, связывающую их структуру, и электроны начинают отделяться от своих протонов.
Это означает, что протоны, обычно находящиеся внутри ядра атома водорода, могут касаться друг друга и объединяются в ядра других элементов.
То есть с научной точки зрения, — это реакция, при которой более легкие атомные ядра — обычно изотопы водорода (дейтерий и тритий) сливаются в более тяжелые ядра — гелия .
Данный процесс, происходящий в недрах звезд, называется термоядерный синтез.
Это процесс перехода материи в энергию, причем из минимального количества материи высвобождается невероятное количество энергии — каждую секунду Солнце излучает 3,9 × 10 в степени 26 Вт мощности.
Чтобы произошла термоядерная реакция необходима невероятно высокая температура — несколько миллионов градусов.
Как можно было догадаться солнце не вечно , оно со временем «спалит само себя». Ученые считают, что в нем еще хватит материи приблизительно на 4-6 миллиардов лет, т.е. где-то на столько же, сколько оно уже просуществовало.
Почему Солнце не взрывается?
Звезда живет за счет притяжения — вот почему они большие, огромные. Чтобы сжать звезду, нужна огромная сила притяжения, для того чтобы выделить невероятное количество энергии, достаточного для термоядерного синтеза. Вот в чем секрет звезд, вот почему они светятся.
Синтез в ядре звезды Солнца, каждую секунду генерирует мощность, которой хватило бы на миллиард ядерных бомб. Звезда — это гигантская водородная “бомба”.
Почему тогда ей просто не разлететься на куски?
Дело в том, что силы тяжести сжимают внешние слои звезды. Сила тяжести и синтез ведут грандиозную войну, притяжение которых хочет смять звезду и энергия синтеза, которая стремится разнести звезду изнутри, этот конфликт и это равновесие создают звезду.
Этот процесс происходит всю жизнь звезды. В результате создается свет и каждый луч совершает невероятное путешествие, проходя 1080 миллионов километров в час. За одну секунду, луч света может семь раз обогнуть землю, ни что во вселенной не движется так быстро.
История изучения светимости Солнца
Одним из первых, кто попытался подойти к объяснению природы Солнца с научной точки зрения был древнегреческий астроном и математик Анаксагор, согласно словам которого Солнце – раскаленный металлический шар. За это философ был заключен в тюрьме.
Прежде, чем в 17-м веке началось инструментальное изучение Солнца, было еще немало предположений о природе солнечного света, вплоть до находящихся на поверхности постоянно горящих лесов.
С 17-го века ученым открывается такое явление как солнечные пятна, появляется возможность вычислить период вращения Солнца. Становится ясно, что наша звезда является неким физическим телом со сложной структурой.
В 19-м веке возникает спектроскопия, при помощи которой удается разложить солнечный луч на составные цвета. Таким образом, благодаря линиям поглощения, Фраунгоферу удается обнаружить новый химический элемент, входящий в состав звезды, — гелий.
В середине 19 века ученые уже пытались описать свечение Солнца более сложными научными гипотезами.
В 1848 году Роберт Майер выдвинул метеоритную гипотезу, согласно которой Солнце нагревается благодаря бомбардировке метеоритами.
Несколько позже, в 1853-м году, возникла более правдоподобная идея так называемого «механизма Кельвина — Гельмгольца», согласно которой Солнце нагревалось по причине гравитационного сжатия. Однако, в таком случае возраст светила был бы значительно меньше, нежели на самом деле, что противоречило некоторым геологическим исследованиям.
Уравнение Энштейна
Вооружившись знаменитым уравнением Эншнейна, которое предсказывало, что любая масса должно иметь эквивалентное количество энергии, британские астрономы 1920-х годов предположили, что Солнце фактически превращало свою массу в энергию. Однако вместо печи, которая превращает древесину и уголь в золу и почерневший углерод (излучая свет и тепло), центр Солнца больше похож на гигантскую атомную электростанцию.
Только в XX веке было найдено правильное решение этой проблемы, благодаря которой стала понятна природа светимости Солнца.
Сколько будет гореть Солнце?
Эффективность реакции термоядерного синтеза является основной причиной того, что Солнце постоянно излучает тепло, — энергия, выделяемая путем превращения всего одного килограмма водорода в гелий эквивалентна той, которая выделяется при сжигании 20 000 тонн угля. Поскольку Солнце достаточно массивно и относительно молодо, считают, что оно использовало только около половины своего топлива — водорода.
Koгдa Coлнцe изpacxoдуeт вecь вoдopoдный зaпac (1З0 млн. лeт), тo пepeйдeт к гeлию. После этого его светимость будет и дальше увеличиваться, пока Солнце не станет на 121 % ярче и горячее, чем сейчас. и оно перейдет в фазу красного гиганта.
Ученые считают, что через 4–5 млрд лет Солнце расширится и поглотит или очень сильно разогреет Землю.
Пocлe кpacнoгo гигaнтa oнo pуxнeт и ocтaвит cжaтую мaccу в шapикe зeмнoгo paзмepa. Этo cтaдия бeлoгo кapликa. В конце концов, ядро Солнца преобразует весь свой водород в гелий, и звезда умрет. Этого не произойдет еще примерно 5 миллиардов лет. Солнце не может исчезнуть просто так или погаснуть в один миг. Светимость нашей звезды увеличивается на 1 % каждые 110 млн лет за счет сжигания водорода.
Видео
Источник