Почему нет дыма от солнца

Почему Солнце до сих пор не сгорело?

Персональный обогреватель нашей планеты невероятно эффективен.

Наше Солнце — довольно средняя звезда в галактике Млечный путь — не самая яркая, не самая большая и существует всего 4,5 миллиарда лет. Она уникальна только тем, что её свет и тепло поддерживают жизнь на единственной обитаемой планете, которую мы знаем во Вселенной. К счастью для нас, людей, Солнце не сгорело с тех пор, как мы появились несколько сотен тысяч лет назад. Но откуда у него могло быть столько топлива? Почему оно не погасло, как свеча или костер? И когда оно наконец сгорит?

Это был насущный вопрос в XIX веке. В 1848 году немецкий естествоиспытатель Роберт фон Майер ( Robert von Mayer) выдвинул гипотезу, согласно которой Солнце нагревается благодаря бомбардировке его метеоритами. Разумеется, эта теория даже в то время не выдерживала критики. Поэтому, во второй половине XIX века наиболее правдоподобной считалась теория, выдвинутая немецким и британским физиками Германом Гельмгольцем ( Hermann von Helmholtz) и Уильямом Томсоном (лордом Кельвином), согласно которой Солнце нагревается за счёт медленного гравитационного сжатия. Этот процесс известен, как механизм Кельвина — Гельмгольца — остывание поверхности небесного тела приводит к падению внутреннего давления, из-за чего звезда сжимается, что в свою очередь приводит к разогреванию её ядра.

Однако, основанные на этом механизме расчёты оценивали максимальный возраст Солнца в 20 млн лет, что значительно меньше его действительного возраста.

Согласно другой гипотезе, популярной в XIX веке, Солнце буквально горит, т.е. происходит химическая реакция, которую мы видим, когда зажигаем спичку или разводим костер. Но и расчеты возраста Солнца по это гипотезе давали результат, который не соответствовал тому, что мы знали о возрасте Солнечной системы — 4,5 миллиарда лет. Если бы Солнце сжималось или горело, у него бы закончилось топливо задолго до того, как мы появились в этом мире. Очевидно, что-то происходило ещё, помимо сжатия и горения.

Спустя несколько десятилетий, в 1920-х годах, было найдено правильное объяснение механизмов «горения» Солнца. Сначала «отец» ядерной физики и лауреат Нобелевской премии по химии 1908 года Эрнест Резерфорд ( Ernest Rutherford) предположил, что источником энергии Солнца является радиоактивный распад .

Позднее, вооружившись знаменитым уравнением Эйнштейна E=mc², которое утверждает, что всё, что имеет массу, должно иметь эквивалентное количество энергии, британский астрофизик Артур Стэнли Эддингтон ( Arthur Stanley Eddington) предположил, что Солнце фактически преобразует свою массу в энергию. Вместо печи, которая превращает древесину и уголь в золу (попутно испуская свет и тепло), центр Солнца больше похож на гигантскую атомную электростанцию.

Солнце содержит огромное количество атомов водорода. Как правило, нейтральный атом водорода содержит положительно заряженный протон и отрицательно заряженный электрон, который вращается вокруг него. Когда этот атом встречает один из других атомов водорода, их соответствующие внешние электроны магнитно отталкиваются друг друга. Это предотвращает столкновение и слияние протонов друг с другом. Но ядро Солнца настолько горячее и сжатое, что атомы носятся с такой громадной кинетической энергией, что они преодолевают силу, связывающую их частицы вместе, и электроны отделяются от своих протонов. Это означает, что протоны, обычно защищенные электронами внутри ядра атома водорода, могут соприкасаться друг с другом и соединяются вместе в процессе, называемом термоядерным синтезом.

Так же, как внутри ядерного реактора, атомы внутри ядра Солнца постоянно врезаются друг в друга. Чаще всего четыре протона водорода сливаются друг с другом, чтобы создать один атом гелия. Попутно в этом процессе крошечная часть массы в этих четырех микроскопических протонах «теряется», но поскольку Вселенная сохраняет материю, она не может просто так исчезнуть. Эта «потерянная» масса ежесекундно трансформируется в огромное количество энергии, которую и излучает Солнце. Мощность этого излучения составляет 3,9×10²⁶ Вт. Это настолько огромное количество энергии, оно больше, чем всё электричество на Земле, которое будет использоваться свыше нескольких сотен тысяч столетий.

Эффективность термоядерного синтеза является основной причиной того, что Солнце так долго излучает тепло. Энергия, выделяемая при превращении всего одного килограмма водорода в гелий, такая же, как при сжигании 20 000 тонн угля. Поскольку Солнце очень массивное и относительно молодое, ученые считают, что оно использовало только около половины своего производящего энергию водорода.

В конце концов, ядро Солнца преобразует весь внутренний водород в гелий, и наша звезда умрет. Но, это произойдет только через около пяти миллиардов лет.

Источник

Что так долго горит на Солнце, если там нет кислорода? 🕔 1 мин.

Что горит на Солнце? Некоторые думают (раньше так считали и ученые), что солнечный свет и тепло являются результатом горения каких-то веществ на Солнце. Однако поверхность Солнца остается горячей уже сотни миллионов лет, а так долго гореть не может ничто.

По мнению современных ученых, наше светило выделяет тепло в результате процессов, подобных тем, что происходят при получении атомной энергии или взрыве атомной бомбы, то есть Солнце превращает материю в энергию.

Если же сравнивать этот процесс с горением, то следует отметить, что при горении одна форма материи переходит в другую, а при переходе материи в энергию для производства огромного количества энергии необходимо минимальное количество материи.

Глядя на уютный и привычный жёлтый шарик на голубом небосводе, мы редко задумываемся, что он на самом деле из себя представляет. Солнце — это не жёлтая «лампочка» на небе, это невообразимо гигантский шар раскалённой плазмы, мчащийся с умопомрачительной скоростью сквозь Галактику.

Несколько интересных фактов о Солнце

Солнце состоит преимущественно из гелия и водорода, и не имеет твёрдой поверхности.

Солнце вращается вокруг своей оси, причём слои звёздного вещества на экваторе вращаются почти на треть быстрее, чем слои в полярных областях.

У Солнца, как и у любой звезды, есть своя атмосфера. Её верхняя граница уходит далеко за орбиту Плутона.

Масса Солнца составляет примерно 99,86 процентов от массы всей солнечной системы.

Гравитация Солнца примерно в двадцать восемь раз превышает гравитацию Земли.

Свет доходит от Солнца до Земли за восемь минут.

Температура солнечного ядра составляет примерно пятнадцать миллионов градусов. Температура на его поверхности составляет примерно пять с половиной тысяч градусов.

Примерно установленный возраст Солнца составляет 4,6 миллиарда лет.

Солнце проживёт ещё 4-5 миллиардов лет.

Магнитное поле Солнца всего лишь вдвое сильнее магнитного поля Земли.

На Солнце воды куда больше, чем на Земле. Существующие в виде пара молекулы воды сконцентрированы в основном в «солнечных пятнах» и в узком слое под поверхностью звезды.

Солнечное излучение смертельно опасно из-за сопутствующей ему радиации, но атмосфера Земли его блокирует.

Ватикан лишь в 1992 году публично признал, что Земля действительно вращается вокруг Солнца.

Солнце вращается вокруг центра Млечного Пути подобно тому, как Земля вращается вокруг Солнца. Период вращения Солнца вокруг центра нашей галактики составляет примерно 240 миллионов лет.

Солнечный ветер распространяется от Солнца со скоростью около 450 километров в секунду.

Энергия в солнечных недрах генерируется благодаря ядерному синтезу.

Каждую секунду Солнце сжигает около семисот миллионов тонн своего вещества.

Примерно через миллиард и сто миллионов лет яркость Солнца увеличится на десять процентов, что повлечёт за собой конец всякой жизни на Земле.

Когда Солнце превратится в красного гиганта, оно поглотит Меркурий и, возможно, Венеру, Землю и Марс.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник

Почему вокруг Солнца нет дыма?

Там, где есть огонь, всегда есть дым. Так почему же рядом с Солнцем нет дыма?

Солнце не в огне. Огонь на самом деле очень редко встречается в Солнечной системе. Это требует химической потенциальной энергии, которая происходит на земле из-за жизни. Фотосинтез использует солнечную энергию для создания объектов из углерода, кислорода, азота и водорода (и некоторых других элементов). Именно эти структуры углеродных цепей, в конечном счете, легко воспламеняются, и в значительной степени, только в атмосфере кислорода. Кислородная атмосфера производится тем же самым фотосинтезом.

Солнечное тепло исходит от ядерного синтеза, который не производит дым. Кроме того, ядерный синтез происходит только глубоко внутри Солнца, а снаружи — просто толстое одеяло из молекул — в основном, водорода. Солнце также не прозрачно. Свет, который мы видим от солнца, подобен свету, который мы видим от раскаленного кусочка металла или лавы. Раскаленный металл не курит (если только вы не бросаете на него воду — это на самом деле пар). Солнце, как раскаленный металл или лава, светится ярко из-за температуры.

В определенном смысле хвост кометы подобен пару, который вырабатывается жаром солнца.

Солнце на самом деле не в огне, как сжигание бревен. В ядре Солнца происходит ядерная реакция, которая генерирует тепло. Поскольку солнце такое большое, оно выделяет много тепла и светится как лампа накаливания.

Огонь на самом деле быстрое окисление горючего материала. Дым — это взвешенные в воздухе частицы и газы, возникающие в результате горения или пиролиза .

Солнце не подвергается реакции окисления, поэтому оно не производит частиц, которые можно назвать дымом.

Процесс, который происходит на солнце, — это ядерный синтез , в котором водород объединяется и образует гелий. Эта реакция очень энергична и выделяет тепло, видимое излучение и другое излучение в широком диапазоне электромагнитного спектра. Реакция является самоподдерживающейся — до тех пор, пока есть топливо, выбросы в результате реакций термоядерного синтеза также вызывают реакцию ближайшего топлива. Не требуется кислород или окислитель.

Кроме того, полученный гелий является относительно тяжелым, и солнце, будучи огромной массой, удерживает водород, который является топливом, и гелий, который является продуктом поблизости — они не уходят, как горячий дым от огня.

Таким образом, нет дыма, как мы могли бы рассмотреть — только газообразный гелий (плазма), и даже если бы он просто упал на солнце, не существует такого понятия, как «подниматься» из него, как можно было бы подумать, что дым на земле пожары.

Вы можете найти, что это музыкальное видео предоставляет дальнейшие инструкции по составу и реакции солнца.

Даже если весь вулкан, состоящий из частиц дыма и пыли, например, 1000000 тонн, и вы взорвете его у поверхности Солнца, он, вероятно, станет красным и упадет на солнце через 5 секунд.

У Солнца есть бурные потоки частиц высокой энергии, избегающие его огромного притяжения, за исключением того, что оно невидимо и называется солнечным ветром. Если бы вы могли увидеть его кусок, он мог бы выглядеть как дым в большом формате.

Углеродный дым воспламеняется при температуре около 400 градусов, а все остальные дымы разлагаются на атомные пары и ионы, которые разлагаются интенсивными ионными силами при температуре поверхности Солнца, а некоторые мили образуют поверхность. Если вы дышите сигаретой в 1 миле от солнца, дым изменит состояния на ионы, потому что температура будет возбуждать молекулы и атомы дыма, чтобы они были плазмой.

Солнце весит в 333 000 раз больше, чем здесь . так что сила тяжести на поверхности Солнца, по крайней мере, в 10 000 раз больше.

Атмосфера тяжелая, и если воздух сжат в 10000 раз, он ближе к жидкости, чем к газу.

Итак, у Солнца нет атмосферы, потому что оно слишком жидкое, оно пузырится. Если бы солнце было холодным, возможно, в нем была бы странная атмосфера, возможно, кто-то здесь может сказать, какого рода, возможно, высотой всего несколько метров и, возможно, 1 мм. Человек на холодном солнце станет лужей и утонет, его кости сгладятся под собственным весом, до чего-то очень хорошего.

Температура слишком высока для видимых молекул, а движение слишком сильное для дыма, дым не может существовать в огне, а Солнце — это своего рода огонь, умноженный на 1000.

Вопрос в том, какие молекулы вообще могут существовать при солнечных температурах? Молекулы разлагаются за микросекунды, и, возможно, имеется некоторая литература о любых видах куплетов и триад атомов, которые могут существовать вблизи поверхности .

Источник

Как работает и греет Солнце

Солнце — главный источник энергии на Земле. Без него невозможным было бы существование жизни. И хотя все буквально вертится вокруг Солнца, мы очень редко задумываемся над тем, как работает наша звезда.

Структура Солнца

Чтобы понять, как работает Солнце, сначала нужно разобраться в его структуре.

• Ядро.
• Зона лучистого переноса.
• Конвективная зона.
• Атмосфера: фотосфера, хромосфера, корона, солнечный ветер.

Диаметр солнечного ядра составляет 150—175 000 км, около 20—25% солнечного радиуса. Температура ядра достигает 14 млн градусов по Кельвину. Внутри постоянно происходят термоядерные реакции с образованием гелия. Именно в ядре в результате данной реакции выделяется энергия, а так же тепло. Остальная часть Солнца нагрета этой энергией, она проходит сквозь все слои до фотосферы.

Зона лучистого переноса находится над ядром. Энергия переносится с помощью излучения фотонов и их поглощения.

Над зоной лучистого переноса находится конвективная зона. Здесь перенос энергии осуществляется не переизлучением, а переносом вещества. С высокой скоростью более холодное вещество фотосферы проникает в конвективную зону, а излучение из зоны лучистого переноса поднимается на поверхность — это и есть конвекция.

Фотосфера — это видимая поверхность Солнца. Из этого слоя исходит большая часть видимого излучения. В фотосферу уже не проникает излучение более глубоких слоев. Средняя температура слоя достигает 5778 К.

Хромосфера окружает фотосферу, она имеет красноватый оттенок. Из поверхности хромосферы постоянно происходят выбросы — спикулы.

Последняя внешняя оболочка нашей звезды — корона, состоящая из энергетических извержений и протуберанцев, образующих солнечный ветер, распространяющийся к самым дальним уголкам солнечной системы. Средняя температура короны — 1—2 млн К, но есть участки с 20 млн К.

Солнечный ветер — это поток ионизированных частиц, распространяющийся до границ гелиосферы со скоростью около 400 км/с. Многие явления на Земле связаны с солнечным ветром, например, полярное сияние и магнитные бури.

Солнечное излучение

Плазма Солнца обладает высокой электропроводностью, что способствует появлению электрических токов и магнитных полей.

Солнце — самый сильный излучатель электромагнитных волн в мире, который дает нам:

• ультрафиолетовые лучи;
• видимый свет — 44% солнечной энергии (преимущественно желто-зеленый спектр);
• инфракрасные лучи — 48%;
• рентгеновское излучение;
• радиационное излучение.

Лишь 8% энергии отводится на ультрафиолетовое, рентгеновское и радиационное излучение. Видимый свет расположен между лучами инфракрасного и ультрафиолетового спектра.

Также Солнце является мощным источником радиоволн нетепловой природы. Помимо всевозможных электромагнитных лучей излучается постоянный поток частиц: электронов, протонов, нейтрино и так далее.

Все виды излучения оказывают свое влияние Землю. Именно это влияние мы ощущаем.

Воздействие УФ лучей

Ультрафиолетовые лучи воздействуют на Землю и все живые существа. Благодаря им существует озоновый слой, так как УФ-лучи разрушают кислород, который модифицируется в озон. Магнитное поле Земли в свою очередь формирует озоновый слой, который, как ни парадоксально, ослабляет силу воздействия УФ.

На живые организмы и окружающую среду ультрафиолет влияет многогранно:

• способствует выработке витамина D;
• обладает антисептическими свойствами;
• вызывает появление загара;
• усиливает работу кроветворных органов;
• повышает свертываемость крови;
• увеличивается щелочной резерв;
• дезинфицирует поверхности предметов и жидкости;
• стимулирует обменные процессы.

Именно ультрафиолетовое излучение способствует самоочищению атмосферы, устраняет смог, частицы дыма и пыли.

В зависимости от широты сила воздействия УФ излучения сильно изменяется.

Воздействие ИК лучей: почему и как Солнце греет

Все тепло на Земле — это инфракрасные лучи, которые появляются благодаря термоядерному синтезу водорода с образованием гелия. Эта реакция сопровождается огромным выбросом лучистой энергии. До земли доходит порядка 1000 Ватт на квадратный метр. Именно за это ИК излучение очень часто называют тепловым.

Удивительно, но Земля выступает в роли инфракрасного излучателя. Планета, а также облака поглощают ИК лучи, а затем переизлучают эту энергию обратно в атмосферу. Такие вещества как водяной пар, капли воды, метан, диоксид углерода, азот, некоторые соединения фтора и серы излучают ИК лучи во всех направлениях. Именно благодаря этому имеет место парниковый эффект, который поддерживает поверхность Земли в постоянно подогретом состоянии.

Инфракрасные лучи не только нагревают поверхности предметов и живых существ, но и оказывают другое влияние:

• обеззараживают;
• улучшают метаболизм;
• стимулируют кровообращение;
• снимают болевые ощущения;
• нормализуют водно-солевой баланс;
• укрепляют иммунитет.

Почему зимой Солнце греет слабо

Так как Земля вращается вокруг Солнца с некоторым наклоном оси, в разное время года происходит отклонение полюсов. В первой половине года Северный полюс повернут к Солнцу, в во второй — Южный. Соответственно, меняется угол воздействия солнечной энергии, а также мощность.

То полушарие, которое повернуто к Солнцу, получает больше электромагнитных и других лучей, нагревается сильнее — наступает лето. Полушарие, которое отвернуто от солнца получает падающие вскользь лучи — наступает зима. Из-за измененного угла падения поверхность и атмосфера прогреваются слабее.

Из-за изменения угла наклона зимой Солнце проходится низко над горизонтом. Соответственно, его лучи проходят длинный путь сквозь атмосферу. Зимой тепловая энергия растрачивается сильнее, за счет того что инфракрасные лучи встречают на своем пути и обогревают в 4-6 раз больше воздуха. До поверхности планеты доходит значительно меньше тепла, поэтому кажется, что Солнце почти не греет.

Так как прозрачность воздуха достаточно высока, видимая часть солнечного излучения доходит в любое время года практически в неизменном количестве.

Источник