Ближайшая к нам звезда
Солнце является самым жарким местом в Солнечной системе, поэтому возникает вопрос, какая его температура? Температура на поверхности Солнца составляет примерно 5800 Кельвин, но в центре, температура достигает 15 млн. Кельвин. Почему так происходит?
Что представляет собой Солнце
Оно представляет собой большой плазменный шар из водорода, удерживаемый взаимным притяжением всей своей массы. Эта огромная масса водорода давит на нижележащие слои, поэтому с увеличением глубины, давление растет. Если бы вы могли опуститься в самое ядро Солнца, то в самом его центре, увидели бы, что давление и температура достаточны для запуска реакций ядерного синтеза. Это процесс, в котором протоны объединяются в атомы гелия.
Это происходит только при высоких температурах и под невероятным давлением. Процесс слияния выделяет большое количество энергии и гамма-излучения.
Загадочные «торнадо» на поверхности Солнца
Давление, разогретого до огромных температур, газа в ядре, заставляет его расширяться, при этом останавливается процесс еще большего сжатия. Фактически, оно находится в таком состоянии, когда давление вышележащих слоев, уравновешивается давлением разогретого газа. Солнце находится в идеальном равновесии.
Гравитация старается сжать его как можно сильнее в небольшой шар, и это создает благоприятные условия для ядерного синтеза.
Температура поверхности Солнца определяется путем анализа солнечного спектра. Известно, что является источником энергии всех природных процессов на Земле поэтому ученые определили количественную величину нагретости различных частей нашей звезды.
Интенсивность излучения в отдельных цветовых частях спектра соответствует температуре 6000 градусов. Такова температура поверхности Солнца или фотосферы.
Во внешних слоях солнечной атмосферы — в хромосфере и в короне - наблюдается более высокая температура. В короне она составляет примерно от одного до двух миллионов градусов. Над местами сильных вспышек температура на короткое время может достигать даже пятидесяти миллионов. Из-за высокой нагретости в короне над вспышкой сильно возрастает интенсивность рентгеновского и радиоизлучений.
Расчеты нагретости нашей звезды
Несмотря на то, что из недр Солнца не проникает ни один фотон, мы можем рассчитать температуру в любой точке в недрах звезды. более-менее известны ученым по расчетам. Расчеты показывают, что чем глубже проникать в недра, тем выше нагревается плазма.
Температура повышается с 6000 в фотосфере до 13 миллионов градусов в центре.
Нам известно, что чем выше нагревается вещество, тем быстрее движутся его частицы. Так, например, в фотосфере протоны и атомы водорода движутся со скоростью около 7 км/сек, а легкие электроны — со скоростью 300 км/сек. В короне и в раскаленном солнечном центре скорость протонов составляет около 350 км/сек, а электронов — 15 000 км/сек.
Самая низкая температура на Солнце наблюдается в области солнечных пятен. Большие пятна нагреты ниже 4000 С. Излучение 1 м 2 окружающей пятно белой фотосферы с 6000 градусов примерно в 5 раз интенсивнее излучения 1 м 2 самого пятна. По этой причине пятна нам кажутся темными или даже черными.
Любое тело, упавшее на Солнце, в самый короткий срок разложится на отдельные атомы, из которых отделяются электроны. На звезде материя может существовать исключительно в виде плазмы.
Превращение водорода в гелий как термоядерная реакция
Солнце нагревается и излучает тепло в связи с протекающей внутри термоядерной реакцией.
Термоядерная реакция происходит когда из более лёгких элементов образуются тяжелые. Это происходит только при высоком давлении и нагретости
. Поэтому реакция и называется термоядерной.
Важнейшим процессом, протекающим на Солнце, является превращение водорода в гелий. Именно этот процесс является источником всей энергии Солнца.
Солнечное ядро отличается большой плотностью и очень высокой температурой. Часто имеют место резкие столкновения электронов, протонов и других ядер. Иногда столкновения протонов настолько стремительны, что они, преодолев силу электрического отталкивания, приближаются друг к другу на расстояние своего диаметра. На таком расстоянии начинает действовать ядерная сила, вследствие которой протоны соединяются с выделением энергии.
Четыре протона постепенно соединяются в ядро гелия, причем два протона превращаются в нейтроны, два положительных заряда освобождаются в виде позитронов и появляются две незаметные нейтральные частицы — нейтрино. При встрече с электронами оба позитрона превращаются в фотоны гамма-излучения (аннигиляция).
Энергия покоя атома гелия меньше энергии покоя четырех атомов водорода.
Разница в массах превращается в гамма-фотоны и нейтрино. Общая энергия всех возникших гамма-фотонов и двух нейтрино составляет 28 МэВ. Ученые смогли получить термоядерную энергию
синтезом на Земле создав экспериментальный реактор.
В центре звезды происходит огромное количество подобных превращений. При этом примерно полмиллиарда тонн (точнее 567 миллионов тонн) водорода превращается в гелий. В то же время гелия, возникшего при этом, насчитывается всего лишь 562,8 миллионов тонн, то есть на 4,2 миллиона тонн меньше. Именно этот убыток массы за 1 секунду превращается в солнечное .
Именно такое количество энергии Солнце излучает за одну секунду. Величина эта представляет собой мощность солнечного излучения.
В космическом пространстве много мелких и крупных звёзд. И если говорить о жителях Земли, то самой главной звездой для них является Солнце. Оно состоит на 70% из водорода и на 28% из гелия, на долю металлов приходится менее 2%.
Если бы не Солнце, возможно, не было бы жизни на Земле. Наши предки знали, как сильно их быт и жизнь зависит от небесного светила, поклонялись и обожествляли его. Солнце греки называли Гелиос, а римляне величали его Соль.
Солнце оказывает огромное влияние на нашу жизнь. Это огромный стимул к изучению того, как происходят изменения внутри этого "огненного шара", и как эти изменения могут влиять на нас сейчас и в будущем. Многочисленные научные изыскания дают нам возможность заглянуть в далёкое прошлое планеты. Солнцу около 5 миллиардов лет. Через 4 миллиарда лет оно будет светить намного ярче, чем сейчас. Кроме увеличения светимости и размеров на протяжении многих миллиардов лет, Солнце изменяется и за более короткие промежутки времени.
Известен такой период изменения как солнечный цикл, в моменты которого, наблюдаются минимумы и максимумы Благодаря наблюдениям в течение нескольких десятков лет установлено, что увеличение световой активности и размеров Солнца, начавшееся в далёком прошлом, существует и сейчас. За последние несколько циклов световая активность возросла примерно на 0,1 %. Эти изменения, будь они быстрые или постепенные, определённо, оказывают огромное влияние на землян. Однако механизмы этого влияния изучены еще далеко не в полном объеме.
Температура Солнца в центре звезды очень высокая, около 14 миллиардов градусов. В ядре планеты происходят термоядерные реакции, т.е. реакции деления водородных ядер под давлением, в результате чего выделяется одно ядро гелия и огромное количество энергии. С углублением внутрь температура Солнца должна быстро возрастать. Определить ее можно только теоретически.
Температура Солнца в градусах составляет:
- температура короны - 1500000 градусов;
- температура ядра - 13500000 градусов;
- температура Солнца по Цельсию на поверхности - 5726 градусов.
Огромное количество ученых из разных стран производят исследования строения Солнца, пытаются воссоздать процесс термоядерного синтеза в земных лабораториях. Это делается с той целью, чтобы узнать, как ведёт себя плазма в реальных условиях, чтобы повторить эти условия на Земле. Солнце, на самом деле, огромнейшая естественная лаборатория.
Атмосфера Солнца толщиной около 500 км называется фотосферой. Благодаря конвекционным процессам в атмосфере планеты потоки тепла из низких слоев перемещаются в фотосферу. Солнце вращается, но не так, как Земля, Марс… Солнце в основе своей нетвердое тело.
Аналогичные эффекты вращения Солнца наблюдаются у газовых планет. В отличие от Земли, слои на Солнце имеют различные скорости вращения. Быстрее всего вращается экватор, вращение в один оборот выполняется примерно за 25 дней. При удалении от экватора скорость вращения снижается, и где-то на полюсах Солнца вращение занимает примерно 36 дней. Мощность Солнца составляет около 386 миллиардов мегаватт. Каждую долю секунды около 700 миллионов тонн водорода становятся 695 миллионами тонн гелия и 5 миллионами тонн энергии в виде гамма-лучей. Благодаря тому, что температура Солнца столь высока, успешно идет реакция перехода водорода в гелий.
Солнце также испускает поток низкой плотности заряженных частиц (в основном, это протоны и электроны). Этот поток называется солнечным ветром, который распространяется по всей солнечной системе со скоростью около 450 км/сек. Потоки непрерывно текут от Солнца в космос, соответственно, и в сторону Земли. Солнечный ветер несёт в себе смертельную угрозу для всей жизни на нашей планете. Может иметь драматические последствия для Земли: от скачков линии электропередачи, радиопомех до красивых полярных сияний. Если бы на нашей планете не существовало магнитного поля, то жизнь прекратилась бы за считанные секунды. Магнитное поле создает непроходимый барьер для быстрых заряженных частиц солнечного ветра. В районах северного полюса магнитное поле направлено внутрь Земли, из-за чего ускоренные частицы солнечного ветра проникают гораздо ближе к поверхности нашей планеты. Поэтому на северном полюсе мы наблюдаем полярные Солнечный ветер также может вызывать опасность, взаимодействуя с земной магнитосферой. Это явление называется оказывают сильное влияние на здоровье людей. Особенно эти реакции заметны у пожилых людей.
Солнечный ветер - это ещё не всё, чем может навредить нам Солнце. Большую опасность представляют часто происходящие на поверхности светила. Вспышки излучают огромное количество ультрафиолетового и рентгеновского излучения, которое направлено в сторону Земли. Эти излучения полностью способна поглотить земная атмосфера, но они несут в себе большую опасность для всех объектов, находящихся в космосе. Излучения могут принести вред искусственным спутникам, станциям и другой космической технике. Также излучение неблагоприятно влияет на здоровье космонавтов, работающих в космическом пространстве.
С момента появления Солнце уже использовало около половины водорода в ядре, и будет продолжать излучать ещё в течение 5 миллиардов лет, постепенно увеличиваясь в размерах. Через этот промежуток времени, оставшийся водород в ядре звезды полностью будет исчерпан. К этому времени Солнце достигнет своих максимальных размеров и увеличится в диаметре примерно в 3 раза (по сравнению с нынешней величиной). Оно будет напоминать красный гигантский Часть планет, близко расположенных к Солнцу, сгорят в его атмосфере. В их число войдёт и Земля. К тому времени человечеству придется найти себе новую планету для обитания. После чего температура Солнца начнет падать и, остыв, оно превратится со временем в Однако это все дело весьма далекого будущего...
Солнцем называется звезда, вырабатывающая тепло в результате происходящих в ней термоядерных реакций по преобразованию молекул водорода в инертный газ — гелий. Измеряется температура в градусах и различается в разных его слоях . Благодаря тому, что Земля находится на огромном расстоянии от светила, мы защищены от его испепеляющего воздействия. Чтобы чувствовать себя в безопасности, человечеству необходимо разгадать все его секреты.
Вконтакте
Строение светила
Как выглядит Солнце и из чего состоит. В своей основе это многослойная плазменно-газовая сфера, внутренний объем которой можно разделить на несколько зон с различным составом, свойствами, поведением и характеристиками вещества.
Строение Солнца можно представить следующим образом:
- ядро — гигантская термоядерная «печь», которая генерирует тепло и энергию в виде фотонов. Именно они несут свет на Землю. Радиус ядра не превышает четверти общего радиуса небесного светила; температура в центре солнца достигает 14 миллионов Кельвинов;
- радиационная (излучающая) зона, имеет толщину около трехсот тысяч километров и характеризуется высокой плотностью. Здесь энергия медленно перемещается к поверхности . По сути это и есть область термоядерного синтеза;
- конвективная зона, где энергия перемещается значительно быстрее на поверхность или в фотосферу;
- над поверхностью начинается зона вихревых газов солнечной атмосферы.
Сферы и их особенности
Фотосфера — самый тонкий и глубинный слой, расположенный выше поверхности Солнца, его можно наблюдать в непрерывном спектре видимого света. Высота фотосферы приблизительно 300 км. Чем глубже слой фотосферы, тем он становится горячее.
Хромосфера — внешняя оболочка , окружающая фотосферу. Ее толщина составляет примерно 10 000 км, и она отличается неоднородной структурой. Корона — внешняя и потому необычайно разреженная часть атмосферы, которую можно увидеть в период полного затмения. Имеет температуру более миллиона градусов.
Атмосфера подвержена постоянным резонансным колебаниям примерно каждые 5 минут . Распространяясь в верхних слоях атмосферы, волны передают им часть энергии, газы других слоев (хромосферы и короны) нагреваются. Поэтому верхняя часть фотосферы на Солнце оказывается самой «холодной».
Внимание! Плотность, температура и давление внутри гигантского термоядерного реактора уменьшаются по мере удаления от ядра.
Температура солнца в градусах различна в каждой из его сфер, так температура Солнца на поверхности составляет 5 800 градусов Цельсия, солнечной короны – 1 500 000 , температура ядра солнца – 13 500 000.
Сила излучения
Мощность излучения очень большая: примерно 385 миллиардов мегаватт. Почти мгновенно 700 млн тонн водорода превращаются в 695 млн тонн гелия и 5 млн тонн гамма-лучей. Из-за высокой температуры звезды синтез, трансформирующий водород в гелий протекает с формированием солнечной энергии и излучением потока фотонов. Такой поток принято называть солнечным ветром , который распространяется со скоростью более 450 км/с.
Благодаря излучению поддерживается жизненные процессы на Земле, определяется ее климат. Формально свечение имеет практически белый цвет, однако, приближаясь к земной поверхности, становится желтого оттенка - это результат рассеивания света и поглощения коротковолновой части спектра .
Солнечный ветер имеет и другое определение — корональные выбросы массы (КВМ), представляющие собой колоссальный фронт радиоактивных ионизированных заряженных частиц , направляемых в космическую бездну и испепеляющих все на своем пути.
Когда фотоны добираются до поверхностных слоев, они заставляют вращаться внешние слои звезды, в результате чего образуются мощные магнитные противостояния и ударные волны.
Разогнавшись до невероятных скоростей газы также генерируют сильные магнитные поля, которые при вращении звезды сталкиваются и вырываются с поверхности.
В космическое пространство извергаются магнитные петли огромного размера . Некоторые из этих образований настолько большие, что Земля смогла бы пройти через них с огромным запасом.
От них отрывается и уносится на огромной скорости сгусток высокорадиоактивной ионизированной плазмы. Это и есть КВМ. Он может повредить космические аппараты и даже угрожать жизни астронавтов. Такой убийственный фронт иногда достигает Земли за 16 часов. Для сравнения: на быстром космическом корабле полет занял бы годы, а солнечному ветру на этот путь нужны всего лишь считанные часы.
Важно! Солнечный ветер представляет смертельную угрозу для существования всего живого на нашей планете. Если бы не было у Земли магнитного поля, создающего непроходимый барьер для частиц, жизнь прервалась бы за пару секунд.
Возникновение
Существуют разные теории возникновения солнца. Вот одна из них. В безграничном пространстве миллионы лет собирались пыль и газ, под действием гравитации и давления произошел рост тепла, что привело к ядерному синтезу и взрыву. Сначала из огромного скопления материала сформировалась звезда , затем близкие к ней планеты.
Многие задаются вопросом, сколько же нашему Солнцу лет и как оно образовалось. Точный возраст светила, конечно, выяснить невозможно. Считается, что единственная звезда в системе появилась 4,57 млрд лет назад.
Существует гипотеза, что срок существования звезды на главной последовательности не превышает 10 млрд лет . Это значит, что сейчас она находится практически посередине своего жизненного периода и по истечении срока своего существования ее свечение станет намного ярче, а температура будет стремительно падать, и светило достигнет этапа красного гиганта. Затем его внешняя оболочка начнет расширяться, а после терять массу. Это может привести к тому, что поверхностные слои могут достигнуть орбиты Земли.
Диаметр диска
Поскольку звезда — это газовый шар, который вращается, то его форма чуть сплюснута по полюсам. Согласно научным исследованиям, на поверхности солнца вообще не имеется твёрдых участков, поэтому термин «диаметр» характеризует размер одного из слоев атмосферы.
Основываясь на астрономических наблюдениях при помощи оптического эффекта «Четок Бейли», этот параметр определяют как диаметр фотосферы - зоны лучистой передачи энергии .
Полученный таким методом средний радиус Солнца составляет 695 990 км. Следовательно, диаметр солнца в километрах составляет 1 млн 392 тыс.
Существует и другой способ вычисления размеров солнечного светила — использование методов гелиосейсмологии с изучением поверхностных гравитационных f-волн, образованных на солнце.
Данные, полученные «сейсмическим» методом показывают иное значение радиуса - 695 700 км , а диаметр солнца в километрах — 1 391 400. Данная величина меньше радиуса фотосферы примерно на 300 км.
Важно! Несмотря на незначительные отличия между двумя значениями (около 0,04%), изменение установленной ранее величины может привести к переоценке других параметров, за исключением плотности и температуры.
Скорость вращения
Нетвердое тело вращается совсем не так, как планеты. У разных слоев звезды свои скорости вращения. Самая большая – в районе экватора, один оборот занимает около 25 дней. Чем дальше расположен слой от экватора, тем скорость его вращения меньше. Так, полюса совершают один оборот примерно за 36 дней . Именно поэтому светило обладает миллионами магнитных полюсов, а не двумя, как наша планета.
Внимание ! Восход и заход в тропических странах вблизи происходит словно по графику - в одно время, каждый день, в течение года. Поэтому сутки в тропиках делятся поровну: продолжительность дня и ночи равна 12 часам.
Внешняя оболочка и ее строение
Поверхностью у принято называть внешние слои, которые сотрясаются чудовищной силы взрывами, выбросами и извержениями Температура солнца в градусах здесь составляет 6000 С⁰.
На поверхности Солнца существует множество необычных образований разного размера, наиболее известные из которых пятна — участки темного цвета , обозначающие места выхода сильных магнитных полей в атмосферу солнца. Вся поверхность солнца покрыта, так называемыми конвективными клетками.
Внимание! На поверхности Солнца случаются частые вспышки, сопровождаемые выбросами высокотемпературной плазмы и газа.
Такая солнечная активность может иметь негативные последствия для нашей планеты. Тем более, что такой процесс носит внезапный и непредсказуемый характер и может длиться от нескольких часов до нескольких суток. То, что многие люди привыкли называть магнитными бурями , негативно влияющие на состояние человека.
Ученым важно знать не только температуру Солнца в градусах по Цельсию и его диаметр в километрах, но и другие характеристики, чтобы отслеживать активность небесной звезды.
Температура на поверхности Солнца в градусах по Цельсию составляет в среднем 5726 градусов, короны – 1500 тысяч и ядра 13,5 млн градусов.
Сегодня можно наблюдать за космической погодой в режиме онлайн , узнавать какова температура Солнца в градусах. Состояние светила оказывает значительное влияние на космическую погоду в нашей системе. Ее определяют по нескольким параметрам:
- потокам ионизированной плазмы,
- жесткого излучения и вспышек,
- силе солнечного ветра.
Температура разных слоев солнца
Строение солнца и другие интересные факты
Вывод
Развитие астрономии дало возможность определять далекую перспективу небесных тел и облегчило сбор информации для метеослужб . Сегодня появилась возможность проводить исследование новых планет, растет уровень безопасности Земли, разрабатываются способы защиты от возможных столкновений с астероидами и другими небесными телами.
Солнце — центр нашей Солнечной системы, представляет особой газовый шар, в центре которого, в ходе термоядерных реакций превращения водорода в гелий вырабатывается тепло. Высвобождающаяся энергия покидает Солнце через видимую нам поверхность — турбулентную фотосферу. Температура поверхности Солнца отлична в различных областях и слоях. Температура верхних слоев 5800 градусов Цельсия, температура солнечной короны — 1 500 000 градусов Цельсия, температура ядра — 13 500 000 градусов Цельсия. Над поверхностью Солнца существует сложная атмосфера, которая состоит из фотосферы, хромосферы, короны и солнечного ветра.
Хотя древние китайцы зафиксировали темные образования на Солнце еще 2 тыс. лет назад, только Галилей понял, что эти пятна перемещаются по поверхности Солнца по мере его вращения и исчезают. В 1828 г. Генрих Швабе из Дессау (Германия) искал гипотетическую планету Вулкан, которая, как он предполагал, могла существовать между Солнцем и Землей. Однако вместо этого он обнаружил, что число солнечных пятен периодически растет и уменьшается. В среднем цикл солнечной активности, определяемый по числу солнечных пятен, составляет 11 лет. На Земле указателем цикла солнечной активности являются годичные кольца деревьев.
Типичное солнечное пятно состоит из темной тени, окруженной более светлой полутенью, хотя нередко полутень окружает не одну тень. Пятна возникают при усилении магнитного поля, подавляющего поток энергии наружу. В действительности солнечные пятна не такие темные. Тень на 2000 градусов Цельсия холоднее, чем фотосфера, и кажется темной на фоне более ярких соседних областей.
Солнечные пятна могут иметь различную форму и размеры, часто образуя группы. Большая группа может иметь 100 тыс. км в поперечнике, что в 8 раз больше диаметра Земли! Даже гораздо меньшие солнечные пятна легко обнаружить в небольшой телескоп. При наблюдениях солнечной активности необходимо помнить о технике безопасности.
Строение Солнца. Подробная схема
С вращением Солнца группы солнечных пятен перемещаются с одного края диска на другой примерно за 10 суток. Наблюдать солнечные пятна, пожалуй, не менее интересно, чем ночное небо. По иронии, проблема наблюдений в дневное время связана с самим Солнцем. Оно нагревает землю и воздух, вызывая турбулентные потоки и тем самым ухудшая качество изображения по сравнению с ночными условиями.
На видео, в высоком разрешении, в различных режимах съемки, можно понаблюдать, как выглядит Солнце, а также увидеть процессы, происходящие на поверхности:
