Ранние гипотезы происхождения энергии солнца

Происхождение солнечной энергии

Хотя в нашей жизни Солнце играет исключительно большую роль, оно является лишь незаметным членом так называемой главной последовательности звезд. Оно принадлежит к классу карликовых желтых звезд спектрального типа dG, более многочисленному, чем другие классы. В настоящее время предполагают, что эти звезды, как и другие, образовались из туманностей более раннего происхождения. Возможно, что началом образования отдельных изолированных небесных тел с повышенной плотностью вещества послужило хаотическое движение последнего в таких туманностях. Под действием тяготения вокруг этих тел начался процесс концентрации вещества, называемый холодной аккрецией. Подобные скопления вещества непрерывно уплотнялись под действием собственных сил тяготения, все время притягивая к себе новое вещество, постоянно увеличивая свои размеры и плотность. Уплотнение, по-видимому, прекращается, когда силам тяготения начинают противодействовать иные силы взаимодействия, возникающие при сближении частиц. Позже мы подробнее рассмотрим характер такого взаимодействия.

Действие гравитационных сил, под влиянием которых сближаются частицы вещества в туманности, подобно действию пружин. Эти гравитационные «пружины» имеют одну особенность: при достаточном удалении частиц их действие ослабевает. Сближение частиц приводит к ускорению их движения. Совершаемая при сжатии «пружин» работа (она связана с изменением энергии гравитационного поля) проявляется в увеличении энергии движения частиц. При этом каждая частица взаимодействует со множеством других. Частицы вещества при своем движении испытывают возмущения, в результате температура туманности повышается. При некоторой температуре (когда частицы приблизятся друг к другу на достаточное расстояние) может произойти ядерная реакция. Последствия этого зависят от природы и количества участвующего в реакции материала. Для звезд типа Солнца характерна такая эволюция: они вступают в длительный период относительной устойчивости, в течение которого очень медленно сжимаются, поскольку силы сжатия почти уравновешены силами давления, обусловленного исходящим из звезды излучением.

Температура в центре Солнца достигает 107°С; при такой температуре вещество уже не может сохранять обычную упорядоченную структуру из атомов и молекул. Оно становится плазмой, в которой ядра атомов движутся отдельно от электронов. При столкновении таких свободных ядер происходят термоядерные взрывы. Наблюдая поведение более холодного вещества на видимой поверхности Солнца, ученые пришли к выводу, что термоядерные реакции осуществляются в глубинах Солнца.

Температура видимой поверхности Солнца составляет около 5500°С, то есть она достаточно велика, чтобы атомы находились в возбужденном состоянии, и вместе с тем достаточно низка, чтобы здесь время от времени возникали обычные атомы и молекулярные структуры. Как мы увидим дальше, эти атомы можно обнаружить на основе анализа солнечных спектров излучения и поглощения. Сейчас уже установлено, что на Солнце присутствует по крайней мере 2 /₃ элементов из числа найденных на Земле. Наиболее распространен на Солнце самый легкий элемент — водород. Солнечное вещество примерно на 80% состоит из водорода и почти на 20% — из гелия, другого наиболее легкого после водорода элемента. Это хорошо согласуется с общепринятым положением, что основным источником энергии излучения Солнца является реакция синтеза ядер водорода, которая приводит к образованию гелия. Ядра водорода состоят из одной положительно заряженной частицы — протона. Обычно одноименно заряженные частицы отталкиваются, но при достаточно высокой температуре их движение становится столь быстрым, что они могут приблизиться друг к другу на расстояние, при котором возможно их слияние под действием сил притяжения. При этом из каждых четырех ядер водорода образуются одно ядро гелия, два нейтрино и некоторое количество γ излучения. Нейтрино — это чрезвычайно стабильные незаряженные частицы, обладающие огромной проникающей способностью. Они сразу же покидают пределы Солнца и не принимают участия в дальнейших «событиях», а вот γ-излучение, как увидим далее, претерпевает существенное изменение, В ходе такой реакции расходуется примерно 3 /₄ % вещества. В результате масса Солнца каждую секунду уменьшается на 4*10 6 т, тем не менее ученые полагают, что его состояние практически не изменится еще в течение миллиардов лет.

Источник

Ранние гипотезы происхождения энергии солнца

Хотя в нашей жизни Солнце играет исключительно большую роль, оно является лишь незаметным членом так называемой главной последовательности звезд. Оно принадлежит к классу карликовых желтых звезд спектрального типа dG, более многочисленному, чем другие классы. В настоящее время предполагают, что эти звезды, как и другие, образовались из туманностей более раннего происхождения. Возможно, что началом образования отдельных изолированных небесных тел с повышенной плотностью вещества послужило хаотическое движение последнего втаких туманностях. Под действием тяготения вокруг этих тел начался процесс концентрации вещества, называемый холодной аккрецией. Подобные скопления вещества непрерывно уплотнялись под действием собственных сил тяготения, все время притягивая к себе новое вещество, постоянно увеличивая свои размеры и плотность. Уплотнение, по-видимому, прекращается, когда силам тяготения начинают противодействовать иные силы взаимодействия, возникающие при сближении частиц. Позже мы подробнее рассмотрим характер такого взаимодействия.

Температура в центре Солнца достигает 107°С; при такой температуре вещество уже не может сохранять обычную упорядоченную структуру из атомов и молекул. Оно становится плазмой, в которой ядра атомов движутся отдельно от электронов. При столкновении таких свободных ядер происходят термоядерные взрывы. Наблюдая поведение более холодного вещества на видимой поверхности Солнца, ученые пришли к Еыводу, что термоядерные реакции осуществляются в глубинах Солнца.

Температура видимой поверхности Солнца составляет около 5500 °С, то есть она достаточно велика, чтобы атомы находились в возбужденном состоянии, и вместе с тем достаточно низка, чтобы здесь время от времени возникали обычные атомы и молекулярные структуры. Как мы увидим дальше, эти атомы можно обнаружить на основе анализа солнечных спектров излучения и поглощения. Сейчас уже установлено, что на Солнце присутствует по крайней мере 2/з элементов из числа найденных на Земле. Наиболее распространен на Солнце самый легкий элемент — водород. Солнечное вещество примерно на 80% состоит из водорода и почти на 20% —из гелия, другого наиболее легкого после водорода элемента. Это хорошо согласуется с общепринятым положением, что основным источником энергии излучения Солнца является реакция синтеза ядер водорода, которая приводит к образованию гелия. Ядра водорода состоят из одной положительно заряженной частицы — протона. Обычно одноименно заряженные частицы отталкиваются, но при достаточно высокой температуре их движение становится столь быстрым, что они могут приблизиться друг к другу на расстояние, при котором возможно их слияние под действием сил притяжения. При этом из каждых четырех ядер водорода образуются одно ядро гелия, два нейтрино и некоторое количество уизлучения. Нейтрино — это чрезвычайно стабильные незаряженные частицы, обладающие огромной проникающей способностью. Они сразу же покидают пределы Солнца и не принимают участия в дальнейших «событиях», а вот у»излУчение> как увидим далее, претерпевает существенное изменение. В ходе такой реакции расходуется примерно 3/4% вещества. В результате масса Солнца каждую секунду уменьшается на 4-106 т, тем не менее ученые полагают, что его состояние практически не изменится, еще в течение миллиардов лет.

Итак, чтобы узнать происхождение энергии у живых организмов, достаточно исследовать вопрос о
Солнечная энергия аккумулируется, таким образом, в виде химической энергии.

Ранние представления о происхождении солнечной энергии. Проблема происхождения солнечного света занимала людей еще с давних пор.

Характеристика солнечной радиации. Количество лучистой энергии Солнца во всем
Происхождение природных источников энергии. Реакции с образованием кислорода.

Происхождение Солнечной системы. Солнечная система состоит из центрального небесного тела – звезды Солнца, 9 больших планет, обращающихся вокруг него, их спутников.

Происхождение природных источников энергии. Солнце как важнейший источник энергии.
Биоконверсия солнечной энергии.

Иногда в быту можно услышать такой термин относительно солнечной и ветровой энергии — даровая.
Происхождение энергии воды и ветра.Энергия ветра также в значительной степени.

Источник

Происхождение энергии Солнца. Спектральное распределение солнечной радиации

Солнце представляет собой космическое тело из раскаленного газообразного вещества, отстоящее от Земли на расстоянии

1.5∙10 8 км.

Солнечная радиация — это неисчерпаемый возобновляемый источник экологически чистой энергии.

Мощность потока солнечного излучения составляет 4∙10 23 кВт. Химический состав Солнца: 81,76 % водорода, 18,14% гелия и 0.1% азота.

Внутри Солнца происходят термоядерные реакции превращения водорода в гелий и ежесекундно 4 млрд. кг материи преобразуется в энергию, излучаемую Солнцем в космическое пространство в виде электромагнитных волн различной длины.

Почти все атомы элементов находятся в ионизированном состоянии, вещество Солнца пребывает в состоянии плазмы.

Плазма- газ, не менее 10% атомов и молекул которого ионизированы. Следовательно, плазма является смесью ионов, электронов и нейтральных атомов или молекул. Такое состояние газа, т. е. плазменное состояние, возникает при температуре порядка десяти тысяч градусов Цельсия или выше.

Термоядерные реакции, так мы называем ядерные реакции, протекающие при большой температуре в недрах Солнца, происходят в среде водородно-гелиевой плазмы, удерживаемой гравитационными силами большой интенсивности.

В земных условиях с целью получения термоядерных реакций в плазме ученые стараются удерживать ее в небольшом объеме с помощью магнитного поля достаточно большей силы.

В условиях Солнца, где в центральной области плотность водорода 100 г/см 3 , а температура Т=13∙10 6 К, энерговыделение за счет ядерного синтеза, конкретно за счет превращения четырех протонов Н в ядро гелия 4 Не₂, два позитрона и два нейтрино.

Рисунок 2.2 Схематическое строение Солнца

Верхний слой конвективной зоны называется фотосферой.

Граница фотосферы четко определена, несмотря на низкую плотность (

10 -4 плотности воздуха на уровне моря). Она существенно непрозрачна, поскольку составляющие ее газы сильно ионизованы и способны поглощать и испускать излучение в непрерывном спектре.

Фотосфера является источником большей части солнечного излучения. За пределами фотосферы атмосфера Солнца более или менее прозрачна и ее можно наблюдать во время полного солнечного затмения или с помощью приспособлений, заслоняющих солнечный диск. Над фотосферой находится слой более холодных газов толщиной в несколько сот километров, называемый обращающим слоем. Выше расположен слой толщиной

10000 км, называемый хромосферой. Это газообразный слой с температурой несколько более высокой, чем в фотосфере, и с более низкой плотностью. Еще дальше от центра находится корона с очень низкой плотностью и очень высокой (10 б К) температурой.

Дата добавления: 2015-12-22 ; просмотров: 729 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Источник солнечной энергии

» Солнце » Источник солнечной энергии

Известно несколько гипотез, отвечающих на вопрос об источнике энергии Солнца. Большинство гипотез оказались несостоятельными, некоторые невозможно проверить и лишь одна из них считается в современной астрономии верной. Рассмотрим гипотезы по мере их возникновения.

Гипотеза Роберта Майера

Исследователь середины 19 века Роберт Майер высказал мнение, что Солнце постоянно подвергается «бомбардировке» метеоритами и за счет этого возникает солнечный свет. Но гипотезу опровергают простые математические расчеты, которые показывают, что за время существования Солнца для того, чтобы оно светило, на него должно упасть метеоритов в 150 раз больше его массы, что невозможно.

Гипотеза Гельмгольца и Кельвина

Исследователи в середине 19 века высказали мнение о том, что Солнце сжимается за счет того, что частицы солнечного вещества притягиваются. Согласно этой гипотезе диаметр Солнца с каждым годом уменьшается на 60 – 70 метров. Но математические расчеты опровергают эту гипотезу: если верить гипотезе возраст солнца всего 20 миллионов лет. А современные исследования показывают, что солнце возникло около 5 миллиардов лет назад.

Гипотеза Джеймса Джинса

Исследователь в начале 20 века высказал мысль о том, что Солнце излучает энергию, источником которой являются тяжелые радиоактивные элементы. Они находятся в солнечном ядре и распадаются. Гипотеза оказалась несостоятельной потому, что Солнце физически не может содержать такое количество радиоактивных элементов, которое позволило бы излучать количество энергии, какое звезда излучает сейчас.

Гипотеза Ханса Бете

Исследователь в 1935 году высказал мысль о том, что солнечную энергию порождают термоядерные реакции, которые непрерывно протекают в солнечном ядре. Это реакции, в результате которых самый распространенный в космосе элемент водород превращается в гелий. Солнце на 75 % состоит из частиц водорода. В результате термоядерной реакции, которая представляет собой протон-протонный цикл и длится очень медленно – в течение 7,9∙109 лет, четыре протона водорода порождают ядро гелия. Пара позитронов и пара нейтрино остаются свободными. В результате такой реакции выделяется 26,7 МэВ энергии.

Источник