Какого солнце по сравнению с звездами

Сравнение размеров крупнейших известных звёзд с нашим Солнцем

• VV Цефея. Эта звезда, находящаяся на расстоянии около 5000 световых лет от Земли, является третьей по размеру в нашей галактике — Млечный Путь. Её радиус приблизительно равен 1050-1900 радиусам Солнца.

• V354 Цефея, также расположенная в галактике Млечный Путь, находится в 9000 световых лет от Земли. Её радиус равен ≈ 1,06 млрд км — это приблизительно в 1520 раз больше радиуса Солнца.

• KW Стрельца — это красный сверхгигант, расположенный в созвездии Стрельца на расстоянии примерно в 10 000 световых лет от Солнца. Радиус звезды составляет 1460 солнечных.

• Пистолет является одной из ярчайших звёзд в нашей галактике. За 20 секунд звезда Пистолет испускает столько же света, сколько Солнце излучает за год. Она расположена вблизи галактического центра, поэтому расстояние до неё составляет целых 25 000 световых лет.

• Антарес — это красный сверхгигант и ярчайшая звезда в созвездии Скорпиона, которая находится в 600 световых лет от Солнца. Её диаметр в 400 раз больше, чем солнечный. Если бы Антарес находился на месте Солнца, он выходил бы за орбиту Марса, а короной коснулся бы Юпитера.

• Бетельгейзе — это яркая звезда, находящаяся в созвездии Ориона. Расстояние до звезды составляет, по разным оценкам, 613-880 световых лет.

• Альдебаран — это одна из ярчайших звёзд на ночном небе. Альдебаран находится в созвездии Тельца на расстоянии ≈ 65,1 световых лет от Земли. Радиус звезды равен около 38 диаметров Солнца.

• Ригель находится на расстоянии примерно 860 световых лет от Солнца. Светимость этой звезды примерно в 130 000 раз выше солнечной, что делает её одной из самых мощных звёзд в Галактике.

• Арктур, находящийся в созвездии Волопаса, удалён от Земли на расстояние 36,7 светового года, что довольно близко по космическим масштабам. Радиус этой звезды равен ≈25,7 радиуса Солнца.

• Поллукс, расположенный на расстоянии около 34 световых лет от Солнца, является самой яркой звездой в созвездии Близнецов. Эта звезда почти в девять раз больше Солнца.

• Сириус A и B — одни из ближайших звёзд к Солнцу, расстояние до них составляет 8,6 светового года. Радиус Сириуса А составляет 1 190 000 километров (экваториальный радиус Солнца — 696 392 километров).

Источник

Сравнение размеров звезд

Самая известная нам звезда, вокруг которой вращаются планеты, сможет уместить территориально 109 Земель, ориентируясь на параметры, составляя 99,87% массы всей Солнечной системы, но есть во Вселенной объекты, превосходящие наше светило, поэтому сравнение размеров звезд может дать совсем неожиданный результат.

Размеры звезд в сравнении с Солнцем

Из известных науке объектов Солнце занимает четвертое место касательно яркости. Его масса составляет 333 тыс. наших планет. Преимущественное большинство явлений, открытых во Вселенной, имеют вес от 0,08 до 50 солнечных. К самым изученным объектам относятся белые карлики и красные гиганты, причем последние могут весить в несколько дестяков раз больше, но быть совершенно маленькими по размеру, что достигается за счет повышенной плотности состава вещества. Проанализируем размеры Солнца в сравнении с другими звездами. Информация получена путем сравнения их массы и размера относительно Солнца.

1. Сириус. Самая яркая точка небосвода и одновременно самая близкая к нам. Состоит из двух так называемых компонентов – А + Б. Площадь первого умещает два светила, второй чуть меньше него.
2. Поллукс. Относится к созвездию Близнецов. Является одним из гигантов, так как её вес больше в 1,7 раз, радиус – 8,8.
3. Арктур. Относится к Волопасу. Ярчайшее небесное тело северного полушария. Весит как полтора Солнца, но учитывая окружность, можно вписать целых 26.
4. Ригель. Располагается экваториально. Сверхгигантом называется не зря, ведь он диаметрально крупнее в 68 раз, при этом весит как 17 светил.
5. Альдебран. Звезда Тельца. Масса являет собой 2,5 Солнца, радиус – 38 светил.
6. Антарес. Созвездие Скорпиона. Красный сверхгигант. По весу выдержит 15-18 наших главных звезд, а вот окружностей впишется аж 700. Легкость плюс гигантские габариты свидетельствуют о его низкой плотности.
7. Бетельгейзе. Как предыдущий экземпляр, превосходит своего сородича существенно (18-19 раз), диаметрально — 1000.
8. ВВ Цефея. Красный гигант второй по габаритам относительно нашей галактики. Превышает светило до 25-40 раз по весу и 1600-1900 по радиусу.

Сравнение размеров планет. Источник: Пикабу.

Становится ясным, что среди небесных предметов существует огромное количество небесных тел, являющихся настоящими исполинами. Можно посмотреть размеры звезд в сравнении на видео ниже , убедившись в бесконечности космоса.

Источник

Наше Солнце удивительно слабое по сравнению с другими звездами

Мы хорошо знакомы с нашим Солнцем. Мы даже отправили космическую миссию, чтобы изучить его; мы не делали этого ни с какой другой звездой. Учитывая то, как долго мы изучаем это, было бы заманчиво думать Солнце как о типичном примере звезды главной последовательности G-типа, или желтого карлика.

Новое исследование показывает, что это не так. Проведя обзор звезд, похожих на Солнце, ученые обнаружили, что наша звезда необычайно спокойна, по крайней мере, на этом этапе ее жизни.

По сравнению со сверстниками Солнце гораздо меньше колеблется в яркости и имеет более низкую активность солнечных пятен, чем в среднем. Это любопытный результат, который может повлиять на будущее нашей жизни на этой планете.

Мы знаем, что наше Солнце немного изменяется в яркости из-за его 11-летних циклов. Цикл начинается в спокойный период, когда солнечное магнитное поле аккуратно выровнено между полюсами. Но поскольку экватор вращается быстрее полюсов, он вытягивает магнитное поле из формы. Это приводит к повышенной активности, солнечным пятнам и переменной яркости. В конце концов — примерно через 11 лет — магнитное поле снова выравнивается, полюса переворачиваются и возвращаются в спокойный период.

Понимание того, как меняется эта деятельность, является мощным инструментом для предсказания будущего Солнца. И у нас есть действительно мощный инструмент для понимания солнечной активности в прошлом. Это сама Земля. Концентрация различных элементов в кольцах деревьев, кернах льда и окаменелостях может быть интерпретирована, чтобы понять, как активность Солнца менялось с течением времени.

Из этих записей мы знаем, что Солнечная активность была такая же как сейчас, в течение последних 9000 лет. Но труднее оценить далекое прошлое Солнца, и является ли его текущий уровень активности временным.

«По сравнению со всей продолжительностью жизни Солнца 9000 лет — это мгновение ока», — говорит астрофизик Тимо Рейнхольд из Института исследований солнечной системы имени Макса Планка (MPS) в Германии.

«В конце концов, нашей звезде почти 4,6 миллиарда лет. Возможно, что Солнце переживало спокойную фазу на протяжении тысячелетий, и поэтому у нас искаженное представление о нашей звезде».

Мы можем сравнить Солнце с другими звездами, чтобы определить, является ли его поведение типичным. А благодаря космическому телескопу Kepler у нас есть действительно подробные данные. В течение четырех лет он изучал участок неба, позволяя астрономам рассчитывать скорости вращения десятков тысяч звезд, регистрируя слабые провалы в яркости, связанные с появлением и исчезновением солнечных пятен.

Это имеет ключевое значение — потому что скорость вращения звезды, как полагают, влияет на силу магнитного поля. «Магнитное поле является движущей силой, ответственной за все колебания активности», — сказал астрофизик Сами Соланки из MPS.

Из данных Kepler исследователи выбрали звезды с периодами вращения от 20 до 30 дней. (Период вращения Солнца составляет 24,5 дня.) Они сопоставили эти звезды с данными спутника Gaia и идентифицировали 369 звезд, которые сопоставимы с Солнцем по цвету, массе, составу, возрасту, температуре и скорости вращения.

Затем они сравнили изменчивость яркости этих звезд, записанную Kepler, с изменчивостью яркости Солнца. Результаты были ясны. Активность Солнца была очень слабой по сравнению с большинством других звезд. Как правило, другие звезды в пять раз активней, чем Солнце.

«Мы были очень удивлены тем, что большинство похожих на Солнце звезд гораздо более активно», — сказал астроном Александр Шапиро из MPS.

Трудно точно знать, что это значит. Возможно, есть фундаментальные различия между звездами с известными и звездами с неизвестными скоростями вращения. Как отмечают исследователи, вполне вероятно, что Солнце будет принадлежать к последней группе, если его изучать на расстоянии с помощью Кеплероподобного телескопа.

Звезды могут колебаться между уровнями активности, а Солнце в последнее время просто не проявляет шумного поведения. Это говорит о том, что может быть активность вырастет в будущем; учитывая, что раздражительное Солнце может негативно повлиять на связь, навигацию, спутники и даже электрические сети, это тревожная мысль.

Однако, поскольку звезда была относительно спокойной в течение 9000 лет, временные рамки таких колебаний активности, довольно длительны в человеческом смысле.

Исследование было опубликовано в журнале Science.

Источники: Фото: (NASA/SDO)

Источник

Что такое Солнце — описание, структура, образование, эволюция, орбита, исследование и факты

Солнце является основным источником энергии для Земли и всей Солнечной системы. Без него жизнь на нашей планете была бы невозможна. Неслучайно у многих древнейших цивилизаций (например, у египтян) именно бог Солнца считался верховным божеством, которому все остальные Боги были подчинены. Однако современная наука может рассказать о нашем светиле значительно больше, чем древнеегипетские мифы. Какие процессы протекают внутри Солнца, какова история этой звезды, и какое будущее ожидает ее через миллиарды лет?

Общая характеристика

Солнце – это огромный разогретый шар из газа, чей диаметр оценивается в 1,392 млн км. Это в 109 раз больше диаметра нашей планеты. На звезду приходится 99,87% всей массы Солнечной системы.

С Земли кажется, что светило имеет желтый цвет, однако это иллюзия, связанная с влиянием атмосферы нашей планеты на солнечный свет. На самом деле Солнце излучает почти белый свет.

Солнце – это одна из сотен миллиардов звезд галактики Млечный путь. Ближайшая к Солнцу звезда – это Проксима Центавра, находящаяся от неё на расстоянии 4,24 световых лет. Для сравнения – расстояние от Земли до Солнца, принимаемое за астрономическую единицу (а.е.), солнечный свет проходит всего за 8,32 минут.

По астрономической классификации Солнце относится к типу «желтых карликов». Это значит, что оно не так и велико по сравнению с размерами других звезд, но довольно ярко светит. Наше светило входит 15% самых ярких звезд Млечного Пути. Вместе с тем в галактике есть звезды, чей радиус превышает солнечный в 2000 раз!

Источником тепла, излучаемого звездой, являются термоядерные реакции. В центре Солнца атомы водорода сливаются друг с другом, в результате чего образуется атом гелия и некоторое количество энергии. Это реакция называется протон-протонным циклом, на него приходится порядка 98% энергии, вырабатываемой светилом. Однако имеют место и иные реакции, в ходе которых «сгорают» такие элементы, как гелий, углерод, кислород, неон и кремний, а образуются металлы (железо, магний, кальций, никель) и другие элементы (сера). Все эти процессы называют звездным нуклеосинтезом.

Влияние Солнца на окружающие небесные тела огромно. Солнечный ветер (частицы вещества, излучаемого звездой), доминируют в межпланетном пространстве на расстоянии до 100-150 а.е. от светила. Считается, что гравитация нашей звезды определяет орбиты тел, находящихся даже на расстоянии светового года от неё (в облаке Оорта).

Само Солнце также вращается вокруг своей оси. Так как оно состоит из газов, то разные его слои вращаются с разной угловой скоростью. Если в районе экватора период обращения составляет 25 дней, то на полюсах он увеличивается до 34 дней. Более того, последние исследования показывают, что внутренние области совершают оборот значительно быстрее, чем внешняя оболочка.

Таблица «Основные физические характеристики Солнца»

Состав Солнца

Основными элементами, из которых состоит наша звезда, являются водород (73,5% солнечной) и гелий (24,9%). На все остальные элементы приходится примерно 1,5%.

Химический состав светила непостоянен – он меняется из-за превращений, происходящих во время термоядерных реакций. На заре своего существования Солнце почти полностью состояло из водорода. В ходе термоядерных реакций этот элемент превращается в гелий, поэтому его массовая доля падает. Гелий также превращается в более тяжелые элементы, однако, однако в целом его доля возрастает. Изменения химического состава звезд оказывают огромное влияние на процессы их эволюции.

Строение Солнца

Конечно, у Солнца, состоящего из газов, нет привычной нам твердой поверхности. Значительную ее часть составляет атмосфера, которая по мере движения к центру светила уплотняется. Тем не менее принято выделять 6 «слоев», из которых состоит звезда. Три из них являются внутренними, а следующие три образуют солнечную атмосферу.

Внутреннее строение Солнца

Внутренняя структура нашей звезды включает следующие слои:

В центре светила располагается ядро. Именно в этой области идут термоядерные реакции. Радиус ядра оценивается в 150 тыс. км. Температура здесь не опускается ниже 13,5 млн градусов, а давление доходит до 200 млрд атм. Из-за этого вещество здесь находится в крайне плотном состоянии. Его плотность составляет 150 г/куб. см. Это в 7,5 раз выше плотности золота. Именно такие условия необходимы для протекания термоядерных реакций. Надо понимать, что именно в ядре вырабатывается энергия, которую и излучает Солнце. Все остальные области звезды лишь обогреваются ядром, но сами ее не вырабатывают.

Зона лучистого переноса

Над ядром располагается зона радиации, которую также именуют зоной лучистого переноса. Ее внешняя граница проходит по сфере радиусом 490 тыс. км. Температура постепенно падает от отметки в 7 млн градусов на границе с ядром до 2 млн градусов у внешней границы. Также и плотность вещества снижается с 20 до 0,2 г/куб. см. Тем не менее из-за высокой плотности атомы водорода не могут двигаться. То есть если при нагреве, например, воды ее теплые слои поднимаются на поверхность, перенося туда тепло, то здесь такой механизм не работает – вещество остается неподвижным. Единственный способ энергии пробраться через зону радиации – это длительная цепочка поглощений и излучений фотонов атомами водорода. Из-за этого фотон, возникший при термоядерной реакции в ядре, в среднем «пробирается» наружу через зону радиации примерно 170 тыс. лет!

Зона конвективного переноса

Выше располагается зона конвективного переноса толщиной 200 тыс. км. Здесь плотность уже невысока, и вещество активно перемешивается – нагретые газы поднимаются наверх, отдают тепло, остывают и снова погружаются вниз. Скорость газовых потоков может достигать 6 км/с. Именно это движение порождает магнитное поле Солнца. Температура на поверхности падает до 6000° С, а плотность на три порядка ниже плотности земной атмосферы.

Атмосфера

Атмосфера Солнца состоит из следующих слоев:

Фотосфера

Нижний слой атмосферы называют фотосферой. Именно она излучает тот свет, который согревает планеты Солнечной системы. Толщина фотосферы колеблется от 100 до 400 км. На внешней границе фотосферы температура падает до 4700° С.

Хромосфера

Над фотосферой располагается хромосфера – слой толщиной около 2000 км. Её яркость очень мала, поэтому с Земли её можно наблюдать довольно сложно. Удобнее всего это делать во время солнечных затмений. Она имеет специфический красный оттенок. В хромосфере можно наблюдать спикулы – столбы плазмы, выбрасываемые из нижних слоев хромосферы. Время существования одной спикулы не превышает 10 минут, а длина доходит до 20 тыс. км. Одновременно в хромосфере находится около миллиона спикул. Интересно, что с увеличением высоты температура хромосферы не падает, а растет, и на верхней границе может доходить до 20 000° С.

Корона

Верхний слой атмосферы называется короной. Ее верхняя граница до сих пор четко не определена. Вещество в ней крайне разрежено, однако температура в ней может достигать нескольких миллионов градусов. На сегодня ученым не удалось полностью объяснить, за счет каких механизмов солнечная корона разогревается до такой температуры. В короне можно наблюдать протуберанцы – выбросы солнечного вещества, чья высота над поверхностью звезды может достигать 1,7 млн км.

Магнитное поле Солнца

У Солнца есть магнитное поле. Исследователи выделяют глобальное поле звезды и множество локальных полей.

Глобальное поле обладает цикличностью. Его напряженность колеблется с частотой 11 лет, при этом наблюдаются изменения в частоте появления солнечных пятен. Такой цикл называют «циклом Швабе» по фамилии ученого, заметившего ещё в XIX веке, что количество солнечных пятен на поверхности светила меняется циклически. Лишь позже стала очевидна связь этого явления с процессами в зоне конвективного переноса и колебаниями магнитного поля. В начале XX века стало ясно, что за один цикл Швабе полярность магнитного поля меняется на противоположное. То есть Солнцу нужна два 11-летних цикла, чтобы магнитное поле вернулось к начальному состоянию. В связи с этим выделяют 22-летний цикл, известный как «цикл Хейла».

В разных районах Солнца могут наблюдаться и малые, то есть локальные магнитные поля. Их напряженность может в тысячи раз превышать напряженность глобального поля, однако время их существования редко превышает несколько десятков дней. Особенно часто локальные поля наблюдаются в районе солнечных пятен. Дело в том, что эти пятна как раз и являются теми точками, через которые магнитные поля из внутренних областей выходят наружу.

Жизненный цикл Солнца

Возраст Солнца оценивается учеными в 4,5 млрд лет. Сформировалось оно из газопылевого облака, которое постепенно сжималось под действием собственной гравитации. Из этого же облака возникли планеты и почти все остальные объекты в Солнечной системе. Когда в центре сжимающегося облака плотность, а вместе с ней температура и давление выросли до критических значений, началась термоядерная реакция – так зажглось Солнце.

В ходе термоядерных реакций масса Солнца постепенно уменьшается. Каждую секунду 4 млн тон солнечного вещества преобразуется в энергию. Вместе с тем звезда разогревается. Каждый 1,1 млрд лет яркость Солнца увеличивается на 10%. Это значит, что ранее температура на Земле была значительно ниже, чем сейчас, а на Венере, возможно, была жидкая вода или даже жизнь (сейчас средняя температура на поверхности Венеры составляет 464° С). В будущем же яркость Солнца будет возрастать, что будет вести к росту температуры на Земле. Через 3,5 млрд лет яркость светила вырастет на 40%, и условия на Земле станут такими же, как и на Венере. С другой стороны, Марс также разогреется и станет более пригодным для жизни. Таким образом, в ходе эволюции звезды так называемая «зона обитаемости», постепенно удаляется от Солнца.

Постепенно из-за выгорания водорода ядро будет уменьшаться в размерах, а вся звезда в целом – увеличиваться. Через 6,4 млрд лет водород в ядре закончится, радиус звезды в этот момент будет больше современного в 1,59 раз. В течение 700 млн лет звезда расширится до 2,3 современных радиусов.

Далее рост температуры приведет к тому, что термоядерные реакции горения водорода запустятся уже не в ядре, а в оболочке звезды. Из-за этого она резко расширится, и ее внешние слои будут достигать современной земной орбиты. Однако к тому моменту светило потеряет значительную часть своей массы (28%), что позволит нашей планете перейти на более отдаленную орбиту. Солнце в этот период своей жизни, который продлится 10 млн лет, будет являться красным гигантом.

После из-за роста температуры в ядре до 100 млн градусов там начнется активная реакция горения гелия – «гелиевая вспышка». Радиус светила сократится до 10 современных радиусов. На выгорание гелия уйдет порядка 110 млн лет, после чего звезда снова расширится и станет красным гигантом, но эта стадия будет длиться уже 20 млн лет.

Из-за пульсаций, связанных с изменениями температуры Солнца, его внешние слои отделятся от ядра и образуют планетарную туманность. Само же ядро превратится в белый карлик – объект, чьи размеры будут сопоставимы размерами Земли, а масса будет равна половине современной солнечной массы. Далее этот карлик, состоящий из углерода и кислорода, будет постепенно остывать. Никаких термоядерных реакций в белом карлике идти не будет, поэтому со временем (за десятки млрд лет) он превратится в черный карлик – остывшую плотную массу вещества. На этом эволюция Солнца завершится.

Орбита и расположение Солнца в галактике Млечный путь

Солнце вместе со всей Солнечной системой вращается относительно центра Млечного пути, в котором располагается огромная черная дыра. Расстояние от нее до нашего светила составляет 26 тыс. св. лет. Один оборот Солнечная система совершает примерно за 225-250 млн лет. Скорость движения звезды относительно центра галактики составляет 225 км/с.

На сегодня Солнце располагается в рукаве Ориона. Нам повезло с расположением Солнечной системы в Млечном Пути. Дело в том, что скорость вращения нашей системы почти совпадает со скоростью вращения так называемых спиральных рукавов. Из-за этого наша система не попадает в них, хотя большинство других звезд периодически оказываются там. В спиральных рукавах очень сильное излучение, которое способно убить всё живое. Если бы Солнце находилось на другой орбите, оно периодически попадало бы в спиральные рукава, что приводило бы к «стерилизации» жизни на Земле.

Исследование Солнца

Изначально люди относились к Солнцу как к божеству, дающему людям свет. Древние астрономы полагали, что наше светило – это лишь одна из планет, к которым также относили и Луну. Поэтому в честь него, как и в честь других планет, нередко называли дни недели. И сегодня в английском языке воскресенье носит название «Sunday», что переводится как «день Солнца». В 800 г. до н. э. китайцы впервые обнаружили на Солнце пятна.

Аристарх Самосский в III в. до н. э. первым предположил, что именно Земля вращается вокруг Солнца, а не наоборот. Но лишь во времена Коперника и Галилея эта теория была принята научным сообществом. Тогда же начались исследования Солнца с помощью телескопа. Галилей понял, что солнечные пятна – это часть светила. Изучая их, он понял, что звезда вращается вокруг своей оси, и даже смог определить период обращения.

В 1672 г. Д. Кассини смог достаточно точно рассчитать расстояние до светила. Для этого он определял положение Марса на небосводе в Париже и Кайенне (Южная Америка). Он получил значение в 140 млн км.

В XIX в. физики стали изучать спектр солнечного света. Этот метод позволял определить химический состав звезды. В 1868 г. было обнаружено, что в состав светила входит элемент, до того неизвестный человечеству. Его назвали гелием.

Большой загадкой для ученых оставалась природа энергии, излучаемой Солнцем. Выдвигались ошибочные версии, что звезда нагревается за счет падения на нее метеоритов или за счет гравитационного сжатия. Лишь с открытием ядерных реакций физики смогли предположить, что источник солнечного тепла – это термоядерный синтез.

Дальнейшее изучение Солнца связано с развитием космонавтики. С помощью советских аппаратов «Луна-1» и «Луна-2» в 1959 г. был открыт солнечный ветер.

Интересные факты о Солнце

Для любого объекта, излучающего тепло, можно посчитать отношение мощности к его объему. Оказывается, что удельная мощность Солнца примерно в тысячу раз меньше, чем удельная мощность человеческого организма! Это означает, что огромный объем выделяемого светилом тепла в первую очередь объясняется его гигантскими размерами.

Периодически всплески солнечной активности приводят к геомагнитным бурям. Мощнейшая из них произошла в 1859 г. В результате на Земле перестала работать телеграфная связь, а северное сияние наблюдалось даже над Кубой.

Сейчас общепризнанна теория, что Солнце образовалось из газопылевого облака. Однако откуда появилось само облако? Ученые предполагают, что оно является остатком предыдущих звезд. Химический анализ показывает, что Солнце является звездой уже третьего поколения. Это значит, что вещество, из которого состоит светило, ранее входило в состав двух других звезд, уже прекративших существование.

Хотя большинство планет вращаются вокруг Солнца в плоскости эклиптики, экватор самой звезды не совпадает с этой плоскостью, а наклонен на 7°. Эту аномалию до сих пор не удалось объяснить. Возможно, причиной этого является существование ещё одной планеты в Солнечной системе, чья орбита лежит не в плоскости эклиптики, а под углом к ней. Ряд наблюдений подтверждает существование Девятой планеты, но пока что говорить об ее открытии преждевременно.

Список использованных источников

Источник