Звезда по имени Солнце: bp21

bp21

Звезда по имени Солнце

Dec 01, 2010 18:06

Слово "звезда" для меня на чувственном уровне означает нечто очень восторженное, грандиозно недосягаемое. Звездное небо для меня - одна из величайших загадок, сверкающее волшебство и глубочайшая бездна... При любой возможности я стою под его созвездиями, иногда подолгу, смотрю в бесконечность, представляю далекие прекрасные миры, любуюсь, наслаждаюсь и ... думаю. Кто Я, откуда Я, куда Я, зачем Я?... Хм, впрочем, так (эти вопросы) было раньше. А сейчас я знаю ответы. Поэтому сегодня, стоя под звездным куполом с ответами, я каждой клеточкой своего тела, каждой "ниточкой" своих чувств ощущаю единение с этим мерцающим далекими огоньками пространством, с Космосом или... Как бы точнее выразиться... Межпространсвенность...

Однако же вернемся в наш четырехмерный мир (три измерения пространства + время) и дождемся утра, точнее, главной для нас звезды, называемой Солнце. Если Земля наша Мать, то кто наш Отец? Солнце! Именно оно питает нас своей энергией (свет и тепло), без которой жизнь на Земле была бы просто невозможна. Ведь солнечный свет запускает механизм фотосинтеза в зеленых частых растений, а также определяет климат Земли. Кроме того мы состоим из того же первичного вещества, из которого когда-то после взрыва сверхновой (предшествующей Солнцу звезды) образовалось наше светило (то есть, почти все атомы, из которых построены органические молекулы клеток растений и животных, возникли или когда-то побывали в недрах разных звезд). Таким образом, Солнце и Земля состоят в единстве, которое породило жизнь в хорошо известной нам земной форме. Мы все в единстве.

Солнце - это звезда, одна из 200 - 300 миллиардов в нашей галактике. Звезда рядовая, среди остальных ничем особым не выделяющаяся, разве что нами (гуманоидной цивилизацией на одной из ее планет). Такие звезды называют нормальными. Солнце - одиночная звезда (в космосе много двойных и кратных систем звезд, это когда 2 или более звезды вращаются вокруг единого гравитационного центра.) Солнце - единственная для нас дневная звезда. Все остальные звезды в его лучах не видны, настолько оно близко и ярко светит.

Фотографии Солнца. Справа Солнце в сравнении с Землей. Фото из Wikipedia

Земля находится на расстоянии примерно 150 000 000 (сто пятьдесят миллионов) километров от Солнца. Поскольку это расстояние - важнейший масштаб в Солнечной системе, его принимают в качестве одной из основных единиц измерения расстояний в астрономии и называют астрономической единицей (а.е.). Свет от Солнца достигает поверхности Земли за время чуть более 8 минут. Диаметр Солнца - 1 400 000 км или 109 диаметров Земли. Масса составляет 2 х 1027 тон или 332 946 масс Земли.

Трехмерные фотографии Солнца в светофильтре

Солнце настолько огромно, что содержит в себе 99,87 % от суммарной массы всей Солнечной системы (планеты и их спутники, карликовые планеты и их спутники, астероиды, метеороиды, кометы и космическая пыль).

Солнце является огромным плазменным шаром. Иными словами, оно состоит из "смеси" заряженных частиц - ядер атомов водорода и гелия, а также электронов. На долю водорода приходится 73 % от массы и 92 % от объёма, на долю гелия - 25 % от массы и 7 % от объёма. Лишь 2 % массы дают другие химические элементы (железо, никель, кислород, азот, кремний, сера, магний, углерод и др.). Средняя плотность этого кипящего плазменного шара примерно в 4 меньше плотности Земли. Поэтому поверхность звезды вращается неравномерно: экватор совершает оборот за 25 земных суток, а полюса - за 34 дней. Детальный анализ позволил выявить неоднородности вращения солнечного вещества, как если бы в нем, помимо общего вращения, происходили крутильные колебания отдельных слоев. В отличие от поверхности, солнечное ядро вращается однородно, как твердое тело.

По спектральной классификации Солнце относится к типу G2V («жёлтый карлик»). Температура поверхности Солнца достигает 6000 Kельвина, поэтому Солнце светит почти белым светом. Относительно холодными участками считаются солнечные «темные пятна» - их температура составляет 4000 градуса по Кельвину. Из-за того, что атмосфера Земли рассеивает и поглощает некоторое количество коротковолновой части спектра, прямой свет Солнца у поверхности Земли приобретает жёлтый оттенок. Температура короны Солнца равна 1 500 000 градусов Кельвина, а в ядре - 13 500 000 К, а давление достигает сотни миллиардов атмосфер. Средняя плотность кипящего плазменного шара, которым является Солнце, раза в 4 меньше плотности Земли.

Строение Солнца. Солнечное ядро радиусом примерно 150 000 километров, в котором идут термоядерные реакции, занимает центральную часть. Над ядром находится зона лучистого переноса, в которой энергия переносится с помощью переизлучения фотонов. Однако каждый фотон затрачивает миллионы лет для того, чтобы пройти эту зону: свет многократно поглощается веществом и излучается вновь. Ближе к поверхности Солнца возникает вихревое перемешивание плазмы и перенос энергии к поверхности совершается преимущественно движениями самого вещества (конвекция). Поэтому подповерхностный слой Солнца, толщиной примерно 200 000 км называется конвективной зоной. Атмосфера Солнца делится на фотосферу (слой толщиной 320 км - всего несколько тысячных долей радиуса Солнца, излучающий свет и образующий видимую поверхность Солнца), хромосферу (внешняя, красноватого цвета оболочка толщиной около 10 000 км, окружающая хорошо видимую фотосферу) и корону (последняя внешняя оболочка высокоионизованной плазмы с очень высокой температурой, 5 000 000 градусов, видимая невооружённым глазом только во время полного солнечного затмения и простирающаяся до расстояния в пять радиусов Солнца).

Поверхность Солнца - пузырчатая. Эти пузыри, или пена, называются солнечной зернистостью. Благодаря конвекции в солнечной атмосфере, тепловая энергия из нижних слоев переносится в фотосферу, придавая ей пенистое строение. В 1960-х годах астрономы обнаружили, что верхний слой атмосферы Солнца примерно один раз в пять минут поднимается и опускается. Так что Солнце словно вибрирует.

Солнце - огромный плазменный шар.
Эти фотографии большого размера можно посмотреть здесь: http://habrahabr.ru/blogs/DIY/107251/

У Солнца сильное магнитное поле. Это связано с тем, что солнечная плазма имеет высокую электропроводность, в ней возникают электрические токи и, как следствие, магнитные поля. Оно мощнее земного в 6 000 раз. В районах солнечных пятен магнитное поле Солнца особенно сильно.

Петли магнитного поля в солнечных пятнах в ультрафиолетовом свете

Напряжённость магнитного поля циклически меняется, достигая минимума и максимума приблизительно в течение примерно 11 лет. В это время происходит переполюсовка (смена полярности магнитных полей в пятнах и у полюсов). Поэтому магнитный цикл оказывается 22-х летним. Эти изменения называется солнечной активностью. По этой причине на Солнце происходят солнечные вспышки, которые вызывают на Земле полярные сияния и геомагнитные бури. С солнечной активностью связано наличие или отсутствие солнечных пятен. Самые мощные магнитные поля наблюдаются в группах солнечных пятен в максимуме солнечного цикла. В XVII веке солнечная активность резко снизилась. Тот период в Северной Европе называют малым ледниковым.

Само возникновение пятен связано с магнитными процессами. Пятна появляются парами в тех местах, где линии искаженного магнитного поля выходят из поверхности и входят в нее. Пара пятен при этом образует пару полюсов поля - южный и северный. В годы повышенной солнечной активности магнитное поле искажено сильнее и пятен на Солнце больше. В годы "спокойного" Солнца пятна могут отсутствовать совсем. После появления пятна могут просуществовать от нескольких часов до нескольких месяцев. Форма и размеры пятен бывают различными. Их температура на 1000- 1500 градусов ниже, чем у остальной поверхности Солнца, и лишь поэтому они кажутся темными. Поэтому "холодными" пятна можно считать только относительно остальной поверхности Солнца.

Солнце вырабатывает энергию (светит) благодаря происходящему внутри него термоядерному синтезу, в процессе которого водород превращается в гелий. Каждую секунду в ядре Солнца около 4 миллионов тонн вещества превращается в лучистую энергию в виде солнечного излучения (фотонов света и солнечного ветра - ионизированных частиц, распространяющихся в окружающее межпланетное пространство) и потока солнечных нейтрино.

Солнце очень активно. Каждую секунду Солнце производит в 100 000 раз больше энергии, чем человечество произвело за всю свою историю. Вся энергия, скрытая в горючих ископаемых (нефти, угле, торфе, газе), - тоже изначально была излучена Солнцем. Во время затмений видны протуберанцы - выбросы вещества разного размера, а также вспышки. Они представляют собою мощные выбросы энергии и вещества. Температура вспышек выше средней температуры поверхности. Возникновение вспышек связано с неоднородностями (искажениями) магнитного поля. Вспышки порождают усиление солнечного ветра.

Протуберанцы - огромные выбросы плазмы

Излучает Солнце свою энергию во всех длинах волн. Но не равномерно. 48% энергии излучения приходится на видимую область спектра, при этом максимум соответствует желто-зеленому цвету. Около 45% энергии уносят инфракрасные лучи. На гамма-лучи, рентгеновское, ультрафиолетовое и радио излучение приходится лишь 8%. Однако излучение солнца столь сильно в совокупности с различными потоками заряженных частиц (солнечным ветром), что оно очень ощутимо на расстояниях даже в сотни солнечных радиусов. От вредного влияния излучения Солнца нас защищает магнитосфера и атмосфера Земли.

Солнце в рентгеновских лучах

Как возникло Солнце и Солнечная система? Солнце является молодой звездой третьего поколения. Наиболее распространённая теория возникновения Солнечной системы предполагает, что Солнце появилось в результате взрыва сверхновой звёзды (или нескольких) и, таким образом, образовалось из останков звёзд первого и второго поколений (из гигантской газопылевой туманности). После взрыва под действием сил гравитации и внутреннего давления произошло быстрое сжатие облака молекулярного водорода, его разогрев до температур, при которых в центре смогли начаться термоядерные реакции, и вскоре загорелась новая звезда.

Нынешний возраст Солнца равен приблизительно 4,57 миллиарда лет (эта оценка сделана с помощью компьютерных моделей звёздной эволюции). Звезда такой массы, как Солнце, должна существовать на главной последовательности примерно 10 миллиардов лет. Таким образом, сейчас Солнце находится примерно в середине своего жизненного цикла. По мере того, как выгорит весь водород (он превратится в гелий), наступит естественная смерть Солнца. Его масса недостаточна для того, чтобы его эволюция завершилась взрывом сверхновой. Вместо этого, через 4-5 миллиардов лет оно превратится в звезду типа красный гигант. По мере того, как водородное топливо в ядре будет выгорать, его внешняя оболочка будет расширяться, а ядро - сжиматься и нагреваться. Примерно через 7,8 миллиарда лет, когда температура в ядре достигнет приблизительно 100 миллионов градусов, в нём начнётся термоядерная реакция синтеза углерода и кислорода из гелия. Оно начнёт терять массу и сбрасывать оболочку. После прохождения фазы красного гиганта, термические пульсации приведут к тому, что внешняя оболочка Солнца будет сорвана и из неё образуется планетарная туманность. А в ее центре останется сформированная из очень горячего ядра Солнца новая звезда типа белый карлик, которая в течение многих миллиардов лет будет постепенно остывать и угасать.

Предполагается, что расширяющиеся внешние слои Солнца в то время достигнут современной орбиты Земли. А дальше, одни считают, что Земля просто сгорит в солнечной короне, а вторые, что Земля перейдёт на более далёкую от Солнца орбиту (по причине потери им своей массы) и, таким образом, избежит поглощения внешними слоями солнечной плазмы.
Георгий Козулько
Беловежская пуща

(Свои отзывы, мысли, идеи, вопросы, замечания или несогласия пишите в комментариях внизу (анонимным пользователям при отправке комментария иногда необходимо еще в отдельном окошке ввести кодовый английский текст с картинки) или присылайте на мой электронный адрес: kazulka@tut.by)

Ниже для любознательных некоторые ссылки с информацией и фотографиями Солнца:

(Этот пост в Интернете находится по адресу http://bp21.livejournal.com/Вставьте имя сайта.html)

Космос