Как рождается энергия Солнца. За счет чего солнце излучает энергию

Сегодня наука шагнула далеко вперед, и Солнце уже не кажется нам таким загадочным. Это не особый и уникальный объект, это звезда. Как и тысячи других звезд, которые мы видим на ночном небе. Но другие звезды находятся так далеко от нас, что с Земли они выглядят как маленькие огоньки. Солнце находится гораздо ближе к нам, и его сияние гораздо более заметно.

Путешествие из центра Солнца

Согласно общепринятым оценкам, Солнце эволюционировало 4,59 миллиарда лет назад. Правда, в последнее время астрономы заговорили о возрасте 6-7 миллиардов лет, но пока это только гипотезы. Конечно, наше Солнце не возникло из ниоткуда. Его мать представляла собой огромное облако газовой пыли, состоящее в основном из молекулярного водорода. Молекулы водорода медленно сжимались и деформировались под действием собственного веса, пока не образовали плоский диск. Возможно, произошли космические события, которые усилили гравитационную неустойчивость облака и вызвали его коллапс (это могла быть встреча с гигантской звездой или взрыв сверхновой). В центре диска появилась сфера раскаленной плазмы с температурой поверхности в несколько тысяч градусов, преобразующая часть его гравитационной энергии в тепло.

Яркость новорожденного продолжала уменьшаться, все больше и больше нагревая его внутренности. Через несколько миллионов лет их температура достигла 10 миллионов градусов Цельсия, где началась самоподдерживающаяся термоядерная реакция. Молодые звезды эволюционировали в нормальные основные звезды. Материя вблизи и вдали от диска конденсировалась в холодные тела, планеты и

Это очень распространенная обычная желтая звезда класса G2. Каждые 225-250 миллионов лет она совершает полный оборот по почти круговой орбите радиусом 26 000 световых лет вокруг центра типичной крупной спиральной галактики с пассивным ядром, не излучающим сильного потока энергии. Но именно эта рутина делает нас счастливыми. Холодные и теплые звезды (и вблизи активных галактических центров) гораздо меньше подходят на роль колыбели жизни, во всяком случае, жизни на основе углерода. Изображение из журнала

Очень распространенные нормальные желтые звезды класса G2. Каждые 225-250 миллионов лет она совершает полный оборот по почти круговой орбите радиусом 26 000 световых лет вокруг центра типичной большой спиральной галактики с пассивным ядром, не излучающим мощный поток энергии. Но именно эта рутина делает нас счастливыми. Холодные и теплые звезды (а также звезды вблизи активных галактических центров) гораздо меньше подходят на роль колыбели жизни, по крайней мере, для углерода. Изображение: popularmechanics.

Детали паспорта Солнца следующие Возраст — 4,59 млрд лет — Масса — 1,989 x 1030 кг — Средний радиус — 696 000 км — Средняя плотность — 1,409 г/см3 (в четыре раза плотнее поверхности) — Фактическая температура поверхности (Солнце излучает как идеальное черное тело) — 5503°C (в пересчете на абсолютную температуру — 5778 Кельвина) — Общая излучательная способность — 3. 83 x 1023 кВт.

Нет строго определенных дней, так как Солнце не вращается полностью вокруг своей оси. Поверхность экваториального пояса полностью вращается за 27 земных суток, а зона патрулирования — за 35 суток. Осевое вращение внутренней части Солнца является более сложным, и его детали пока не известны.

В химическом составе солнечного вещества, естественно, преобладают водород (около 72% по массе) и гелий (26%). Чуть менее 1% составляет кислород, 0,4% — углерод и около 0,1% — неон. Выражая эти соотношения в атомных числах, мы находим, что на каждый миллион атомов водорода приходится 98 000 атомов гелия, 850 атомов кислорода, 360 атомов углерода, 120 атомов неона, 110 атомов азота, 40 атомов железа и кремния соответственно.

Солнечная механика

Многослойную структуру солнца часто сравнивают с луковицей. Это соотношение не очень хорошее, так как сами слои пронизаны сильным вертикальным потоком материи и энергии. Однако в качестве первого подхода это приемлемо. Солнце светит за счет термоядерной энергии, вырабатываемой в его ядре. Температура там достигает 15 млн °C, плотность 160 г/см3 и давление 3,4 х 1011 атм. В этих адских условиях происходят различные цепочки термоядерных реакций, составляющих протон-протонный цикл (p-p цикл). Название происходит от первой реакции, в которой два протона сталкиваются с образованием ядер дейтронов, позитронов и электронных нейтрино.

  Когда скучаешь по человеку: характеристика и особенности эмоционального состояния, причины, советы психологов. Почему скучаешь по человеку

Процессы на Солнце напрямую влияют на судьбу нашего Солнца. По мере уменьшения запасов водорода ядро постепенно сжимается и становится горячее, увеличивая яркость Солнца. С тех пор как он стал звездой мейнстрима, он уже вырос на 25-30%, и этот процесс будет продолжаться. Примерно через 5 миллиардов лет температура ядра достигает нескольких сотен миллионов градусов, и в этот момент Солнце сгорает в своем центре (производя углерод и кислород). В этот момент водород на периферии смещается, и зона горения немного перемещается к поверхности. Солнце теряет свою гидростатическую устойчивость, и его внешний слой быстро расширяется, превращаясь в гигантское, но не такое яркое светило, красный гигант. Яркость этого гиганта будет на два порядка больше, чем у нынешнего Солнца, но продолжительность его жизни будет короче. В центре ядра быстро накопится большое количество углерода и кислорода, но отсутствие температуры не позволит ему взорваться. Внешний слой гелия продолжает гореть, постепенно расширяясь и, соответственно, охлаждаясь. Скорость плавления дубителя очень быстро увеличивается при повышении температуры и уменьшается при ее понижении. В результате внутренняя часть красного гиганта начинает быстро пульсировать, в конечном итоге выбрасывая свою атмосферу в космос со скоростью десятки километров в секунду. Сначала разрушающаяся звездная оболочка светится ярко-синим и зеленым светом под ионизирующим ультрафиолетовым излучением нижележащего звездного слоя — на этой стадии она называется планетарной туманностью. Однако через тысячи или десятки тысяч лет туманность остывает, темнеет и рассеивается в пространстве. Ядерные элементы совершенно не деформируются, ядро светится только от накопленной тепловой энергии, становясь все холоднее и темнее. Такие остывающие остатки мертвых звезд солнечного типа называются белыми карликами.

В ходе этих превращений (а их несколько) водород сгорает, образуя различные изотопы периодической таблицы, такие как гелий, бериллий, литий и бор. Последние три элемента подвергаются либо ядерным реакциям, либо распаду, но Солнце остается — скорее его основной изотоп, гелий-4, в результате чего четыре протона создают ядро гелия, два позитрона и два нейтрино. Позитроны быстро исчезают вместе с электронами, а нейтрино покидают Солнце, практически не реагируя на проблему. Каждая реакция в p-p цикле высвобождает 26,73 мегаэлектронвольт в виде кинетической энергии в образующихся частицах и гамма-лучах.

Если бы первичные облака состояли только из элементов, образовавшихся во время Большого взрыва (водород и SUN-4, очень маленький понедельник, смесь Sun-3 и лития-7), то эти реакции закончились бы полностью. Однако состав первичного материала гораздо богаче, и присутствие железа в солнечной атмосфере является неопровержимым доказательством. Этот элемент, как и ближайшие соседние элементы таблицы Менделеева, появляется только в гораздо более массивных и ярких телах, температура которых достигает миллиарда градусов. Солнце не входит в их число. Если есть железо, то это связано с тем, что первичное облако уже загрязнено этим металлом и многими другими элементами. Сверхновая является составной частью Солнца и уже заражена этим металлом в первичном облаке, а также многими другими элементами.

  Что такое охват в Инстаграме и какими методами его можно увеличить. Как повысить охват в инстаграме.

Лучистый перенос

Внешний край ядра находится на расстоянии около 150 000 км от центра Солнца (радиус 0,2). В этой зоне температура опускается примерно до 9 миллионов градусов Цельсия. При последующем охлаждении реакция цикла протон — протон прекращается — протон преодолевает электростатическую внешнюю видимость и не имеет кинетической энергии для слияния во второе ядро. Реакция цикла CNO там не идет, потому что температурный порог еще выше. Поэтому на пределе ядра солнечное ядро оказывается в вакууме.

Ядро окружено толстым сферическим слоем, в результате чего вертикальный уровень солнечного радиуса составляет 0,7. Это зона радиации. По мере продвижения от внутренней к внешней части зоны плотность уменьшается в сотни раз с 20 до 0,2 г/см3. Внешний слой плазмы холоднее внутреннего, но градиент температуры недостаточно велик, чтобы создать вертикальные токи, переносящие тепло от нижних слоев к верхним (этот механизм переноса тепла называется синагогой). В гиперъядерном слое нет синагог и не существует. Энергия, выделяемая в ядре, проходит через него в виде количеств электромагнитного излучения.

Солнце вращается вокруг своей оси, но не как единое целое. На этом рисунке показана вычислительная модель, основанная на доплеровских измерениях вращения части Солнца, собранных Солнечной обсерваторией (SOHO). Цвета указывают на скорость вращения (в порядке убывания: красный, желтый, зеленый, синий). Полосы горячей плазмы, движущиеся с разными скоростями, образуют

Солнце развивается вокруг своей оси, но не полностью. На этом рисунке показана вычислительная модель, основанная на доплеровских измерениях скорости вращения частей Солнца, полученных с помощью солнечной обсерватории (SOHO). Цвета указывают на скорость вращения (в порядке убывания: красный, желтый, зеленый, синий). Полосы теплой плазмы, движущиеся с различными скоростями, образуют «ленты», на границах которых происходит возмущение локального магнитного поля, что приводит к наиболее частому появлению солнечных пятен. Фотография ‘Популярные механизмы’.

Как насчет этого. Гамма-лучи, рожденные в центре ядра, рассеиваются в его сущности и постепенно теряют свою энергию. Они достигают границ ядра в виде мягких рентгеновских лучей (длина волны один нанометр, энергия 400-1300 эВ). Существа в них почти непрозрачны для них, и фотоны могут проникать в плазму на 1/100 градуса. Соревнуясь с ионами водорода и солнечного света, кванты приписывают себе энергию. Она тратится частично на поддержание кинетической энергии частицы на прежнем уровне, а частично повторно измеряется как новый квант. Таким образом, фотон постепенно рассеивается в существе, умирает и медленно возрождается. Поскольку вероятность того, что блуждающие кванты уйдут вверх (плотность материи ниже), выше, чем вниз, лучистая энергия течет из глубины зоны к ее внешним границам.

Материя неподвижна в зоне переноса излучения и поэтому полностью вращается вокруг солнечной оси. Но только на время. По мере продвижения фотонов к поверхности Солнца расстояние между столкновениями ионов увеличивается. Это означает, что солнечный материал на более теплых глубинах теплее, чем на малых глубинах, и поэтому разница в кинетической энергии между излучающими и поглощающими частицами больше. В результате плазма становится нестабильной, создавая условия для естественного движения материала. Зона переноса излучения преобразуется в зону конвекции.

Звезды живут за счет гравитации — именно поэтому они большие и огромные. Для того чтобы звезда сжалась и выделила невероятное количество энергии, достаточное для слияния, требуется огромная сила тяжести. Это секрет звезд — и именно поэтому они сияют.

Зона лучистого переноса

Эта зона расположена сразу после ядра и простирается до 0,7 солнечного излучения. В этом слое нет теплопроводности, но солнечный материал настолько горячий и плотный, что тепловое излучение легко передает сильное тепло от ядра наружу. Он состоит в основном из ионов водорода и гелия, которые испускают фотоны, проходящие небольшие расстояния и поглощаемые другими ионами.

  Полное руководство по партнерскому маркетингу: для начинающих. Affiliate marketing что это.

Чтобы не пропустить ничего интересного из мира высоких технологий, подписывайтесь на наш канал Telegram News. Там вы узнаете много нового.

Температура в этом слое низкая — от около 7 миллионов градусов Цельсия вблизи ядра до около 2 миллионов градусов Цельсия на границе зоны конвекции. Плотность также в несколько сотен раз ниже — от 20 г/см³ вблизи ядра до 0,2 г/см³ у верхней границы.

Конвективная зона

Это внешний слой Солнца и представляет собой все, что находится выше 70% внутреннего радиуса Солнца (достигая примерно 200 000 км от поверхности). Температура здесь ниже, чем в зоне излучения, и более тяжелые атомы не полностью ионизированы. В результате перенос тепла излучением менее эффективен, а плотность плазмы достаточно низка, чтобы обеспечить конвекцию.

Поэтому восходящие тепловые элементы передают большую часть тепла на внешнюю сторону фотосферы Солнца. Когда эти ячейки поднимаются чуть ниже фотосферы, материал охлаждается, и его плотность увеличивается. Это заставляет их опускаться к основанию зоны конвекции, где они забирают больше тепла и продолжают цикл конвекции.

На поверхности Солнца температура падает примерно до 5700 °C. Возмущенные синагоги в этом слое Солнца также вызывают явления, порождающие магнитные северные и южные полюса на поверхности Солнца.

Солнечные пятна также появляются в этом слое и выглядят темнее, чем окружающие области. Эти пятна соответствуют концентрациям магнитного потока, которые вызывают конвекцию и снижают температуру поверхности по сравнению с окружающим материалом.

Фотосфера

Наконец, существует фотосфера — видимая поверхность Солнца. Именно здесь солнечный свет и тепло излучаются, поднимаются к поверхности и распространяются в пространстве. Температурный диапазон этого слоя составляет 4 500-6 000°C. Поскольку верхняя часть фотосферы холоднее нижней, Солнце выглядит ярче в центре и темнее по бокам. Это явление известно как темный край.

Толщина фотосферы составляет несколько сотен километров, и в этой области Солнце становится непрозрачным для видимого света. Причиной этого является уменьшение количества отрицательно заряженных ионов водорода (H-), которые склонны поглощать видимый свет. Напротив, видимый свет, который мы видим, возникает в результате реакции между электронами и атомами водорода с образованием ионов H-.

Подписывайтесь на наш канал на ЯндексЗене. Там вы найдете много интересного, чего нет даже на нашем сайте.

Энергия, высвобождаемая фотосферой, уходит в космос и достигает атмосферы Земли и других планет нашей Солнечной системы. На Земле верхний слой атмосферы (озоновый слой) фильтрует большую часть солнечного ультрафиолетового излучения, но часть его может достигать поверхности. Эта энергия поглощается воздухом и земной корой, нагревая планету и являясь источником энергии для живых организмов.

Солнце находится в центре биологических и химических процессов на Земле. Без него жизненные циклы растений и животных прекратились бы, циркадные ритмы всей земной жизни разрушились бы, и жизнь на Земле прекратила бы свое существование. Важность солнца была признана с доисторических времен, во многих культурах солнце считалось божеством (и часто главным божеством в их пантеоне).

Однако только в последние несколько столетий мы начали понимать процессы, которые питают Солнце. Благодаря постоянным исследованиям физиков, астрономов и биологов мы теперь понимаем, как Солнце генерирует энергию и как она течет по Солнечной системе. Изучение известной Вселенной с ее различными звездными системами и экзопланетами также помогает провести параллели с другими типами звезд.

Оцените статью
Бизнес блог