Состав солнца водород 71 гелий 2 остальные химические элементы 27
Физические параметры Солнца 
Масса Солнца 1,989× 1030 кг, в 333434 раз превышает массу Земли и в 750 раз — всех планетных тел Солнечной системы.
Радиус Солнца 695990 км, в 109 раз больше земного.
Средняя плотность солнечного вещества 1409 кг/м3, в 3,9 раза ниже плотности Земли. Ускорение силы тяжести на экваторе 279,98 м/с2 (28 g).
Экватор Солнца наклонен под углом 7,2º к плоскости эклиптики.
Сидерический период вращения на экваторе равен 25,38 суток и увеличивается по направлению к полюсам (до 32 суток на широте 60њ ). Внешним слоям Солнца присуще дифференцированное вращение, свойственное жидким и газообразным телам. Солнце обладает магнитным полем со сложной структурой средней напряженностью 1-2 Гс.
Возраст Солнца около 5 млрд. лет.
Видимая звездная величина (блеск) Солнца -26,6m.
Мощность общего излучения Солнца 374× 1021 кВт,
среднее значение солнечной постоянной 0,13 Дж/с× см2.
Светимость Солнца 4× 1020 Вт.
Земля получает 1/2000000000 часть солнечной энергии:
на площадку в 1 м2, перпендикулярную солнечным лучам за пределами земной атмосферы приходится 1,36 кВт лучистой энергии.
Температура видимой поверхности (фотосферы) Солнца 5770 К.
Спектральный класс Солнца G2, абсолютная звездная величина + 4,96m.
Химический состав Солнца: водород — 71 %, гелий — 26,5 %, остальные элементы 2,5 %. Солнце не содержит в своем составе неизвестных на Земле химических элементов.
Агрегатное состояние солнечного вещества – ионизированный атомарный газ (плазма). Вглубь Солнца, с увеличением температуры и давления, степень ионизации растет вплоть до полного разрушения атомов в ядре Солнца.
Почему светит Солнце
Для человечества Солнце было, есть и всегда будет звездой «дорогой, любимой, единственной». Но с формальной точки зрения оно является звездой довольно заурядной. Казалось бы, в сравнении со столь интересными объектами, как нейтронные звезды, черные дыры или квазары, Солнцу особенно нечем похвастать в плане «физики переднего края». Однако это не так — именно ему мы обязаны одним из важнейших открытий последних лет.
В шестидесятые годы прошлого века нейтринная астрономия делала первые шаги, и единственным доступным наблюдению объектом было Солнце (первым, и пока единственным, объектом вне пределов Солнечной системы, от которого был зафиксирован нейтринный сигнал, явилась сверхновая звезда, вспыхнувшая в Большом Магеллановом облаке в 1987 г.). К этому времени уже появились модели внутреннего строения звезд, позволяющие на основе описания протекающих в их недрах термоядерных реакций рассчитывать суммарное энерговыделение и, следовательно, светимость звезды. Естественным объектом, на котором можно эти модели можно было апробировать и калибровать, является Солнце, светимость которого известна очень хорошо (примерно 3.85 x 10 26 Вт). И вот, по мере накопления информации о потоке солнечных нейтрино, все яснее и яснее стала вырисовываться серьезная проблема — поток нейтрино, предсказываемый на основе стандартной модели Солнца исходя из его светимости, в несколько раз превышал реально регистрируемый поток. И никакие вариации параметров модели не позволяли добиться согласия с экспериментом.
Было высказано множество гипотез, в том числе и довольно экзотических. Можно было стремиться серьезно пересмотреть стандартную модель Солнца, можно было поступить и изящнее. Например, предположить, что сравнительно недавно (по звездным масштабам) в результате перемешивания вещества в недрах Солнца изменились условия протекания ядерных реакций, что и за собой повлекло падение потока нейтрино, в то время как электромагнитное излучение от Солнца еще осталось на прежнем, «дореформенном» уровне. Ведь если для нейтрино солнечное вещество практически прозрачно, то для фотонов ситуация совершенно иная: излучаемые в процессе термоядерных реакций гамма-кванты фактически заперты в центре звезды. Лишь через миллионы лет их отдаленные «потомки», гораздо более низкоэнергетичные фотоны, достигают поверхности звезды и получают возможность уйти в окружающее пространство. Поэтому наблюдаемую нейтринную аномалию можно было бы объяснить, предполагая, что поток нейтрино определяется нынешним состоянием солнечных недр, а наблюдаемая интенсивность элекромагнитного излучения — тем, каково оно было миллионы лет назад.
В числе довольно экзотических гипотез долгие годы числилось предположение о том, что наблюдаемый эффект является следствием нейтринных осцилляций (взаимопревращений нейтрино разных сортов). Действительно, детекторы регистрировали лишь один тип нейтрино — электронные нейтрино (именно они испускаются в происходящих в недрах Солнца процессах ядерных реакций). Достаточно предположить, что на пути от Солнца к Земле значительная часть электронных нейтрино превращается в мюонные, не регистрируемые нейтринными детекторами, чтобы объяснить наблюдаемое расхождение экспериментальных и расчетных данных. Гипотеза эта была всем хороша кроме «одной малости» — она требовала, чтобы нейтрино имели массу, в то время как в рамках фундаментальной конструкции физики элементарных частиц, так называемой Стандартной модели, нейтрино является частицей безмассовой. Такая цена за объяснение наблюдаемой аномалии казалась большинству ученых слишком дорогой, гораздо легче было предположить, что неверна гораздо менее фундаментальная «стандартная модель Солнца».
Однако верным оказалось именно революционное предположение о нейтринных осцилляциях; к настоящему моменту зарегистрированы осцилляции и солнечных нейтрино, и «земных» (реакторных) антинейтрино. И сейчас для физики элементарных частиц настало время отдавать астрофизике долги.
Итак, основным механизмом, за счет которого светится большая часть звезд в течении основного времени своей жизни, является превращение водорода в гелий в процессе термоядерных реакций. Четыре протона могут образовать альфа-частицу различными путями — в процессе протон-протонного и углеродно-азотного циклов. В первом из них сначала синтезируется дейтерий, потом — 3 He, в последней реакции взаимодействуют два ядра 3 He, в результате чего образуется sup>3He и два протона (этот вариант завершения протон-протонного цикла наиболее вероятный, но не единственный). В углеродно- азотном цикле реакция начинается со столкновения протона с ядром углерода 12 C (при этом образуется радиоактивный изотоп 13 N) и заканчивается образованием опять же 12 C и 4 He при столкновении 15 N с протоном. При протекании любой из этих цепочек ядерных реакций происходит испускание нейтрино. Особенно высокоэнергетичные и, следовательно, легче детектируемые нейтрино образуются в одной из побочных ветвей протон-протонного цикла (при бета-распаде 8 B).
Источник
Состав солнца водород 71 гелий 2 остальные химические элементы 27
Солнце – ближайшая к нам звезда. Расстояние от Земли до Солнца равно 1 а. е. (149,6 млн км) – свет идет до Солнца всего 8 минут.
Размеры Солнца во много раз превышают не только размеры больших планет, но и расстояния от большинства спутников до планет. Радиус Солнца в 109 раз, а масса – в 330 000 раз больше радиуса и массы Земли.
 |
| |||||||||||||||||
В центре Солнца температура достигает 15 миллионов градусов, а давление в 200 миллиардов раз выше, чем у поверхности Земли. Газ сжат здесь до плотности около 150 000 кг/м 3 .
 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Фотосферой называется та часть атмосферы Солнца, в которой образуется видимое излучение. Ее толщина составляет всего 700 км. В фотосфере наблюдаются гранулы (светлые мелкие образования, размером 1000–2000 км), пятна (холодные области фотосферы, температура пятен около 3500–4500 К, размеры крупных пятен могут превышать 100000 км), факелы (светлые образования, окружающие пятна, температура факелов может достигать 8000 К, размеры – 30000 км). Выше фотосферы расположена хромосфера Солнца, протяженностью 10000–15000 км. Над хромосферой могут наблюдаться протуберанцы – причудливой формы арки, фонтаны, облака.
Состав СолнцаОсновными 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 СолнцаКонечно, 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 СолнцаВнутренняя 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 переносаНад 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 переносаВыше 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. АтмосфераАтмосфера Солнца состоит из следующих слоев: ФотосфераНижний 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. ХромосфераНад 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. КоронаВерхний 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 СолнцаУ 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 СолнцаВозраст 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 путьСолнце 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 СолнцаИзначально 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 ➤ Adblockdetector |
