Солнце — самая близкая к Земле звезда, находящаяся на расстоянии около 150 миллионов километров. Солнце расположено в 26 000 световых лет от центра галактики Млечный Путь. В классификации звезд Солнце относится к звездам типа G2.
Масса Солнца составляет большую часть массы Солнечной системы. Она используется в качестве единицы массы для звезд. Солнечная энергия, имеющая огромное значение для Земли и, в частности, для жизни, вырабатывается в результате ядерных реакций в ядре Солнца. Солнце, которому около 5 миллиардов лет, будет продолжать светить с медленно увеличивающейся яркостью в течение еще столько же времени, прежде чем превратится в красного гиганта и в конечном итоге умрет.
27-дневное вращение Солнца вокруг себя было открыто Галилеем в 1611 году.
Солнце имеет различные слои, включая ядро, радиационную зону, конвективную зону, фотосферу (которая излучает большую часть света Солнца), хромосферу и внешнюю часть — корону. Плотность уменьшается с высотой, от ядра к атмосфере. Температура в ядре составляет около 15 миллионов Кельвинов. Она уменьшается в радиационной и конвективной зонах. В фотосфере, составляющей видимую поверхность Солнца, она составляет в среднем порядка 5800 К. В самых нижних слоях хромосферы температура уменьшается с высотой примерно до 4500 К, а затем снова увеличивается, особенно в переходной зоне, где этот рост очень силен на уменьшенной толщине. Температура короны достигает температуры порядка 10 6 К. Эта чрезвычайно высокая температура еще не до конца объяснена.
Солнечная атмосфера — это сложная среда, состоящая из плазмы, подверженной интенсивному магнитному полю, в которой происходят солнечные вспышки и которая испускает солнечный ветер. Солнечные пятна, которые кажутся темными из-за более низкой температуры, как и корона, являются источниками радиоизлучения. Солнечная активность, связанная с этими явлениями, меняется циклически.
Недавно гелиосейсмология позволила нам лучше понять внутреннюю структуру Солнца. Внутренний конвективный слой известен только по волнам, изучаемым в этой дисциплине, и по исследованию солнечных нейтрино, образующихся во время ядерных реакций, происходящих в ядре. Дефицит наблюдаемых солнечных нейтрино по сравнению с ожидаемыми — один из вопросов солнечной астрофизики.
Солнечный спектр наблюдается с помощью спектрогелиографов. Этот спектр включает линии, известные со времен Фраунгофера (1814 г.), которые указывают на присутствие в основном водорода и гелия и около шестидесяти других элементов. Он также включает полосы, которые показывают присутствие молекул в солнечной атмосфере.
Источник
Солнце
Солнце выступает центром и источником жизни для нашей Солнечной системы. Звезда относится к классу желтых карликов и занимает 99.86% всей массы нашей системы, а гравитация по силе преобладает над всеми небесными телами. В древности люди сразу поняли, какое значение имеет Солнце для земной жизни, поэтому упоминание о яркой звезде встречается в самых первых текстах и наскальных рисунках. Это было центральное божество, правящее над всеми.
Интересные факты
Давайте изучим самые интересные факты о Солнца — единственной звезде Солнечной системы.
Если мы заполняем нашу звезду Солнце, то внутри поместится 960000 Земель. Но если их сжать и лишить свободного пространства, то количество увеличится до 1300000. Поверхностная площадь Солнца в 11990 раз больше земной.
По массе превосходит земную в 330000 раз. Примерно ¾ отведено на водород, а остальное – гелий.
Разница между экваториальным и полярным диаметрами Солнца составляет всего 10 км. А значит, перед нами одно из наиболее приближенных к сфере небесных тел.
В ядре Солнца такая температура возможна благодаря синтезу, где водород трансформируется в гелий. Обычно горячие объекты поддаются расширению, поэтому наша звезда могла бы взорваться, но удерживается мощной гравитацией. При этом температура поверхности Солнца равна «всего» 5780 °C.
Когда Солнце израсходует весь водородный запас (130 млн. лет), то перейдет к гелию. Это заставит ее увеличиваться в размерах и поглощать первые три планеты. Это этап красного гиганта.
После красного гиганта оно рухнет и оставит сжатую массу в шарике земного размера. Это стадия белого карлика.
Земля отдалена от Солнца на 150 млн. км. Скорость света – 300000 км/с, поэтому лучу требуется 8 минут и 20 секунд. Но важно также понимать, что ушли миллионы лет, прежде чем фотоны света перешли с солнечного ядра на поверхность.
Солнце отдалено от галактического центра на 24000-26000 световых лет. Поэтому на орбитальный путь тратит 225-250 млн. лет.
Земля движется по эллиптическому орбитальному пути, поэтому удаленность составляет 147-152 млн. км (астрономическая единица).
Возраст Солнца – 4.5 млрд. лет, а значит оно уже сожгло примерно половину водородного запаса. Но процесс будет продолжаться еще 5 млрд. лет.
Солнечные вспышки выделяются в период магнитных бурь. Мы видим это в качестве формирования солнечных пятен, где скручиваются магнитные линии и вращаются словно земные торнадо.
Солнечный ветер представляет собою поток заряженных частичек, проходящих сквозь всю Солнечную систему на ускорении в 450 км/с. Ветер появляется там, где распространяется магнитное поле Солнца.
Само слово произошло от древнеаглийского, обозначающего «юг». Есть также готические и германские корни. До 700 года н.э. воскресенье называли «солнечный день». Свою роль сыграл и перевод. Изначальное греческое «heméra helíou» перешло в латинское «dies solis».
Сравнительные размеры Солнца и планет Солнечной системы. Расстояние между объектами на соблюдено
Солнце — звезда главной последовательности G-типа с абсолютной величиной 4.83, что ярче примерно 85% других звезд в галактике, многие из которых выступают красными карликами. При диаметре 696342 км и массе – 1.988 х 10 30 кг Солнце в 109 раз крупнее Земли и в 333000 раз массивнее.
Это звезда, поэтому плотность меняется в зависимости от слоя. Средний показатель достигает 1.408 г/см 3 . Но ближе к ядру увеличивается до 162.2 г/см 3 , что в 12.4 раз превосходит земную.
В небе кажется желтым, но истинный цвет – белый. Видимость создается атмосферой. Температура возрастает с приближенностью к центру. Ядро нагревается до 15.7 млн. К, корона – 5 млн. К, а видимая поверхность – 5778 К.
Физические характеристики Солнца
Средний диаметр
1,392·10 9 м
Экваториальный
радиус
6,9551·10 8 м
Длина окружности экватора
4,370·10 9 м
Полярное сжатие
9·10 −6
Площадь поверхности
6,078·10 18 м²
Объём
1,41·10 27 м³
Масса
1,99·10 30 кг
Средняя плотность
1409 кг/м³
Ускорение свободного
падения на экваторе
274,0 м/с²
Вторая космическая скорость (для поверхности)
617,7 км/с
Эффективная температура
поверхности
5778 К
Температура короны
1 500 000 К
Температура ядра
13 500 000 К
Светимость
3,85·10 26 Вт (
3,75·10 28 Лм)
Яркость
2,01·10 7 Вт/м²/ср
Солнце выполнено из плазмы, поэтому наделено высоким магнетизмом. Есть северный и южный магнитные полюса, а линии формируют активность, наблюдаемую на поверхностном слое. Темные пятна отмечают прохладные точки и поддаются цикличности.
Выброс корональной массы и вспышки происходят, когда линии магнитного поля перенастраиваются. Цикл занимает 11 лет, во время которого активность возрастает и утихает. Наибольшее количество солнечных пятен возникает в максимуме активности.
Кажущаяся величина достигает -26.74, что в 13 млрд. раз ярче Сириуса (-1.46). Земля отдалена от Солнца на 150 млн. км = 1 а.е. Для преодоления этой дистанции световому лучу нужно 8 минут и 19 секунд.
Состав и структура
Звезда наполнена водородом (74.9%) и гелием (23.8%). Среди более тяжелых элементов присутствуют кислород (1%), углерод (0.3%), неон (0.2%) и железо (0.2%). Внутренняя часть делится на слои: ядро, радиационная и конвективная зоны, фотосфера и атмосфера. Наибольшей плотностью (150 г/см 3 ) наделено ядро и занимает 20-25% всего объема.
На оборот оси звезда тратит месяц, но это приблизительная оценка, потому что перед нами плазменный шар. Анализ показывает, что ядро вращается быстрее внешних слоев. Пока экваториальная линия тратит 25.4 дней на оборот, то у полюсов уходит 36 дней.
В ядре небесного тела формируется солнечная энергия из-за ядерного синтеза, трансформирующего водород в гелий. В нем создается почти 99% тепловой энергии.
Внутренняя структура Солнца. Радиационная зона охватывает 0.25-0.7 солнечного радиуса. Температура падает с отдалением от ядра. Здесь она сокращается от 7 млн. К до 2 млн. С плотностью происходит то же самое – от 20 г/см3 до 0.2 г/см3.
Между радиационной и конвективной зонами расположен переходный слой – тахолин. В нем заметно резкая перемена равномерного вращения радиационной зоны и дифференциальное вращение конвекционной, что вызывает серьезный сдвиг. Конвективная зона находится на 200000 км ниже поверхности, где температура и плотность также ниже.
Видимая поверхность именуется фотосферой. Над этим шаром свет может свободно распространяться в пространство, высвобождая солнечную энергию. В толщину охватывает сотни километров.
Верхняя часть фотосферы уступает по нагреву нижней. Температура поднимается к 5700 К, а плотность – 0.2 г/см 3 .
Атмосфера Солнца представлена тремя слоями: хромосфера, переходная часть и корона. Первая простирается на 2000 км. Переходная занимает 200 км и прогревается до 20000-100000 К. Четких границ у слоя нет, но заметен нимб с постоянным хаотичным движением. Корона прогревается до 8-20 млн. К, на что влияет солнечное магнитное поле.
Солнечная гелиосфера с кораблями Вояджер-1 и 2
Гелиосфера – магнитная сфера, простирающаяся за черту гелиопаузы (на 50 а.е. от звезды). Ее также называют солнечным ветром.
Эволюция и будущее
Ученые убеждены, что Солнце появилось 4.57 млрд. лет назад из-за крушения части молекулярного облака, представленного водородом и гелием. При этом оно запустило вращение (из-за углового момента) и начало нагреваться с ростом давления.
Большая часть массы сконцентрировалась в центре, а остальное превратилось в диск, который позже сформирует известные нам планеты. Гравитация и давление привели к росту тепла и ядерному синтезу. Произошел взрыв и появилось Солнце. На рисунке можно проследить этапы эволюции звезд.
Сейчас звезда пребывает в фазе главной последовательности. Внутри ядра трансформируется больше 4 млн. тон вещества в энергию. Температура постоянно растет. Анализ показывает, что за последние 4.5 млрд. лет Солнце стало ярче на 30% с увеличением в 1% на каждые 100 млн. лет.
Полагают, что в итоге оно начнет расширяться и превратится в красного гиганта. Из-за увеличения размера погибнет Меркурий, Венера и, возможно, Земля. В фазе гиганта пробудет примерно 120 млн. лет.
Потом начнется процесс уменьшения размера и температуры. Оно продолжит сжигать остатки гелия в ядре, пока не закончатся запасы. Через 20 млн. лет оно потеряет стабильность. Земля уничтожится или же раскалится. Через 500000 лет останется лишь половина солнечной массы, а внешняя оболочка создаст туманность. В итоге, мы получим белый карлик, который проживет триллионы лет и лишь потом станет черным.
Расположение в галактике
Галактическое расположение Солнца
Солнце находится ближе к внутреннему краю рукава Ориона в Млечном Пути. Удаленность от галактического центра составляет 7.5-8.5 тысяч парсеков. Находится внутри локального пузыря – полость в межзвездной среде с раскаленным газом.
Солнечная система проживает в галактической жилой зоне. Эта территория наделена особыми характеристиками, способными поддерживать жизнь. Солнечное движение направлено к Веге на территории Лиры и под углом в 60 градусов от галактического центра. Среди ближайших 50 систем наше Солнце стоит на 40-м месте по массивности.
Полагают, что орбитальный путь эллиптический с присутствием возмущения от галактических спиральных рукавов. Тратит 225-250 млн. лет на один орбитальный пролет. Поэтому на сегодняшний момент выполнило лишь 20-25 орбит. Ниже можно рассмотреть карту поверхности Солнца. При желании воспользуйтесь нашими телескопами онлайн в режиме реального времени, чтобы полюбоваться звездой системы. Не забывайте отслеживать космическую погоду с указанием магнитных бурь и солнечных вспышек.
Карта поверхности
Нажмите на изображение, чтобы его увеличить
Источник
Единственная звезда
Знаете ли вы, что единственной звездой в Солнечной системе является Солнце? Остальные объекты этой области Млечного пути относятся к полноценным и карликовым планетам, малым телам и фрагментам межзвездной пыли.
От энергии, излучаемой Солнцем, зависят условия на планетах. Именно благодаря центральной звезде Солнечной системы на Земле возникла и поддерживается жизнь.
Что такое звезда
Для того, чтобы узнать побольше о Солнце, для начала необходимо разобраться, что из себя представляют звезды. Этим термином обозначаются газовые шары значительных размеров, в ядре которых происходят процессы термоядерного синтеза. За счет этого они выделяют огромное количество энергии и являются одними из самых ярких объектов во Вселенной.
Образуются звезды из скоплений водорода, гелия и межзвездной пыли. Под воздействием сильнейшего гравитационного взаимодействия облако сжимается все сильней до тех пор, пока не наберет массу, достаточную для запуска термоядерной реакции гелиевого синтеза.
Каждая звезда проходит целый ряд эволюционных преобразований от момента рождения до гибели. Чем она старше, тем больше ее диаметр и масса и меньше запасов водородного топлива в ядре. Солнце и подобные ему проходят следующие стадии развития:
Переменная звезда типа Т Тельца – молодая, источником энергии которой является не реакция термоядерного синтеза, а гравитационное сжатие.
Желтый карлик (нынешнее состояние нашего Светила) – небольшая звезда с большими запасами водорода.
Красный гигант – стареющая звезда с высокой светимостью, большими размерами, но малыми запасами водорода в ядре. Она холоднее Солнца и излучает в десятки раз меньше энергии. После полного исчерпания водорода в ядре разрастается за счет сжигания вещества в окружающем пространстве, что приводит к вырождению ядра и гелиевой вспышке.
Белый карлик – конечная эволюционная стадия солнцеподобных объектов. Диаметром в сотни раз меньше нашего Светила, но в миллионы раз большей плотности.
Солнце
Основные параметры единственной звезды Солнечной системы:
Средний диаметр – 1,4*10 6 км.
Площадь поверхности – 6,1*10 18 кв. м.
Масса – 1,99*10 30 кг.
Средние температурные значения: на поверхности — 6050°С; в области короны – 1,5*10 6 С; в ядре – 16*10 6 С.
По химическому составу в Солнце преобладают два элемента – водород(73,5%) и гелий(25%). Остальная часть приходится на углерод, кислород, азот и остаточные доли металлов. Наше светило имеет три внутренние оболочки (ядро, лучистая и конвективная зоны) и три внешние (фотосфера, хромосфера и солнечная корона). Из ядра через все эти слои Солнца проходят потоки атомом водорода и гелия, которые ионизируются по пути и вырываются из её атмосферы в виде солнечного ветра.
Кроме ионизирующего излучения наше светило выделяет громадные количества тепла. Большая часть электромагнитного излучения попадает на поверхность Земли в диапазоне видимого света. Свет Солнца ответственен за процессы фотосинтеза и обогрев планеты. УФ-излучение задерживается в озоновом слое земной атмосферы, а гамма- и рентгеновские лучи практически не достигают нашей планеты. Солнечный ветер проникает в атмосферу, образуя северные сияния и магнитные возмущения.
Солнечная система
Планетарная система, сформировавшаяся вокруг Солнца, состоит из 8 планет с их многочисленными спутниками и кольцами, 5 карликовых планет, пояса астероидов, ледяного пояса Койпера и региона транснептуновых объектов. 99,9% массы Солнечной системы приходится на ее единственную звезду. Вторым по массе объектом системы является Юпитер.
Средние размеры Солнечной системы рассчитать крайне сложно. Если за конечную точку брать афелий последней планеты (Нептун), то ее радиус составляет 4,5*10 9 км. Наиболее удаленный от Солнца объект системы Седна расположен на расстоянии 143*10 9 км. Потоки солнечного ветра, по подсчетам ученых, проходят путь равный 90 а.е. Астрономы до сих пор не установили, какое из трех значений принимать за конечный размер Солнечной системы.
По предположениям некоторых исследователей космической пространства, Солнце может быть не единственной звездой Солнечной системы. Выдвинута гипотеза, что в 5*10 5 -10*10 5 а.е. от нее расположен звездный спутник – коричневый или красный карлик Немезида. Ее считают виновницей массовых вымираний живых существ на Земле — при приближении к Солнцу она гипотетически возмущает облако Оорта, усиливая приток комет в Солнечную систему. Однако, никто еще так и не сумел обнаружить Немезиду, поэтому ее существование пока лишь гипотеза.
