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
Почему светят звезды
История изучения звезд
В древние времена люди думали, что звезды – это души людей, живые существа или гвозди, которые удерживают небо. Они придумывали множество объяснений тому, почему ночью звезды светятся, а Солнце долгое время считали совершенно отличным от звезд объектом.
Проблема термических реакций, происходящих в звездах вообще и на Солнце – ближайшей к нам звезде – в частности, давно волновала ученых многих направлений науки. Физики, химики, астрономы пытались разобраться, что приводит к выбросу тепловой энергии, сопровождающемуся мощным излучением.
Ученые-химики считали, что в звездах происходят экзотермические химические реакции, в результате выделяется большое количество тепла. Физики не соглашались с тем, что в этих космических объектах происходят реакции между веществами, так как никакие реакции не смогли бы дать столько света на протяжении миллиардов лет.
Когда Менделеев открыл свою знаменитую таблицу, началась новая эра в изучении химических реакций – были найдены радиоактивные элементы и вскоре именно реакции радиоактивного распада назвали главной причиной излучения звезд.
Споры на время прекратились, так как почти все ученые признали эту теорию наиболее подходящей.
Современная теория об излучении звезд
В 1903 году уже устоявшееся представление о том, почему звезды светят и излучают тепло, перевернул шведский ученый Сванте Аррениус, который разработал теорию электролитической диссоциации. По его теории, источником энергии в звездах являются атомы водорода, которые соединяются между собой и образуют более тяжелые ядра гелия. Эти процессы вызываются сильным давлением газа, высокой плотностью и температурой (около пятнадцати миллионов градусов Цельсия) и происходят во внутренних областях звезды. Эту гипотезу стали изучать другие ученые, которые пришли к выводу, что такой реакции синтеза достаточно, чтобы выделить колоссальное количество энергии, которое производят звезды. Также вполне вероятно, чтобы синтез водорода позволял светить звездам на протяжении нескольких миллиардов лет.
В некоторых звездах синтез гелия закончился, но они продолжают светить, пока хватает энергии.
Выделяющаяся в недрах звезд энергия передается во внешние области газа, к поверхности звезды, откуда она начинает излучаться в виде света. Ученые считают, что лучи света добираются из ядер звезд к поверхности долгие десятки или даже сотни тысяч лет. После этого звездное излучение добирается до Земли, что тоже требует большого количества времени. Так, излучение Солнца достигает нашей планеты за восемь минут, свет второй по близости звезды Проксимы Центравры доходит до нас за четыре с лишним года, а свет многих звезд, которые можно увидеть невооруженным глазом на небосводе, проделал путь в несколько тысяч или даже миллионов лет.
Источник
Почему звезды излучают свет?
Почему звезды излучают свет?
Звезды — это огромные газовые шары, излучающие собственный свет, в отличие от планет и их спутников, светящихся отраженным светом звезд. Например, лунный свет — не что иное, как отражаемый луной солнечный свет. Еще одно различие состоит в том, что нам кажется, будто звезды мерцают, в то время как свет планет является ровным и немигающим. Мерцание звезд вызывается присутствием различных веществ вземной атмосфере.
Наше Солнце тоже является звездой, хотя и не слишком большой или яркой. По сравнению с другими оно занимает по этим параметрам промежуточное положение. Миллионы звезд гораздо меньше нашего Солнца, в то время как другие — намного больше его. Среди них существуют такие, которые, находясь на месте Солнца, включали бы в себя орбиты не только Земли и Марса, но и даже Юпитера! Впрочем, нам они все равно представляются маленькими точками из-за очень большой удаленности.
Со времен древнегреческих астрономов звезды делятся на группы в соответствии с их величиной. Под понятием «величина» здесь понимают не истинные размеры звезд, а их яркость. Кроме того, звезды различаются своими спектрами или, другими словами, длинами волн своих излучений. Изучая спектр той или иной звезды, астрономы узнают многое о ее особенностях, температуре и даже химическом составе.
Читайте также
Что такое свет?
Что такое свет? Без света мы не смогли бы видеть окружающий нас мир, и тем не менее нам не известно точно, что же такое свет!Мы знаем, что свет — это одна из форм энергии. Можно измерить его скорость и мы знаем его характеристики. Нам также известно, что белый цвет — это не
Свет Свет, исходящий от БуддыСвет – первое творение. Он связан с началом и концом. Свет и тьма – два аспекта Великой Матери: жизнь и любовь, смерть и погребение, творение и разрушение.Свет Солнца олицетворяет духовные знания, а отраженный свет Луны – рациональные,
Почему звезды убегают из нашей Галактики?
Почему звезды убегают из нашей Галактики? Наша Галактика объединяет миллиарды звезд. Кажется, что все они, подобно Солнцу, движутся по раз и навсегда заведенным путям. Однако этот порядок обманчив. Среди обитателей Галактики, которые и впрямь не сворачивают со своих
Почему падают звезды?
Почему падают звезды? Очевидно, многие из вас видели, как вдруг по ночному небу проносится звездочка, оставляя за собой яркий след. В таких случаях люди говорят: звезда упала. В самом ли деле звезды падают и почему? Оказывается, звезды никогда не падают, они как были, так и
Какие части света не учитываются при делении земной суши на Старый Свет и Новый Свет?
Какие части света не учитываются при делении земной суши на Старый Свет и Новый Свет? Старый Свет – это общее название трех, известных еще древним людям частей света: Европы, Азии и Африки. Возникло это название после открытия Америки, которую назвали Новым Светом.
Почему солнечный свет полезен для здоровья?
Почему солнечный свет полезен для здоровья? Каждый человек инстинктивно ощущает, что жить при свете лучше. Но знаете ли вы, что это научно обосновано? Давайте рассмотрим, что происходит, когда мы подставляем свое тело солнечным лучам. Солнечный свет уничтожает
Свет Светом в узком смысле термина называют электромагнитные волны в интервале частот, воспринимаемых глазом человека: 7,5 ‘1014–4,3 ‘1014 Гц. Длина волн варьируется от 760 нм (красный свет) до 380 нм (фиолетовый
Свет Свет, 1) в узком смысле то же, что и видимое излучение, т. е. электромагнитные волны в интервале частот, воспринимаемых человеческим глазом (7,5·1014—4,3·1014 гц, что соответствует длинам волн в вакууме от 400 до 700 нм). С. очень высокой интенсивности глаз воспринимает в
Почему в бизнес-центрах не выключают свет на ночь?
Почему в бизнес-центрах не выключают свет на ночь? ДМИТРИЙ ГРАНОВПрезидент компании ОАО «Сити» (управляющая компания «Москва-Сити»)Существует такая теория, которая давно и не в России родилась, что, когда люди видят большие здания без света, у них создается ощущение,
Свет далекой звезды
Свет далекой звезды Название повести (1963) советского писателя Александра Борисовича Чаковского (р. 1913).Иносказательно о воспоминаниях, далеких образах, которые делают жизнь светлее, вселяют надежду, навевают добрые
Какие части света не учитываются при делении земной суши на Старый Свет и Новый Свет?
Какие части света не учитываются при делении земной суши на Старый Свет и Новый Свет? Старый Свет – это общее название трех, известных еще древним людям частей света: Европы, Азии и Африки. Возникло это название после открытия Америки, которую назвали Новым Светом.
Источник