Почему солнце желтого цвета, а звезды белого
«Я в этот мир пришел,
Чтоб видеть Солнце и синий кругозор.
Я в этот мир пришел,
Чтоб видеть Солнце и выси гор».
Наша планета и земные жители не могут существовать без привычного, теплого солнечного шара. Человеку грустно при пасмурной погоде, а когда солнышко весело переливается на небе – огненное светило вселяет надежду и уверенность, что все будет хорошо. А почему Солнце желтое? Вы задумывались об этом?
Что такое Солнце
Солнечная звезда – раскаленный шар из газа, центральная фигура солнечной системы. Центр скопления планет, небесных тел, состоящих из тяжелых элементов. Водород в составе Солнца сжат под воздействием сил притяжения. Внутри светила непрерывно протекает термоядерная реакция, создающая из водорода гелий.
Солнечная звезда возникла после серии взрывов сверхновых пять миллиардов лет назад. Благодаря идеальному расположению к Солнцу на третьей планете зародилась жизнь. Это Земля.
Гелий просачивается и излучается сквозь фотосферу (тонкий поверхностный слой звезды) в космическое пространство. У звезды есть пограничная атмосфера – солнечная корона, сливающаяся с межзвездной средой. Мы не видим корону, так как газ сильно разрежен. Она становится видимой при затмениях.
У главного светила солнечной системы 11-ний цикл активности. В этот период увеличивается/уменьшается численность солнечных пятен (затемненные зоны фотосферы), вспышек (ослепительные свечения хромосферы), протуберанцев (водородные облака, конденсируемые в короне).
Хромосфера – слой-граница между фотосферой и короной. Человек видит его при солнечных затмениях в виде ярко-красного ободка. Масса светила постепенно уменьшается. Некоторую часть веса звезда теряет при преобразовании водорода в гелий (синтезируя энергию).
Тепло, радующее людей – потерянная звездная масса (солнечные лучи). Вес теряется и из-за ветров на Солнце, регулярно выдувающих электроны и протоны звезды в космос.
Почему небесное светило желтое?
Объяснить причину приятного, теплого оттенка солнечной звезды способен не каждый человек. Для научного объяснения нужны знания о структуре небесных тел, свойствах земной атмосферы, способностях человеческого глаза. Объяснение, почему Солнце желтого цвета дается с двух позиций.
Красивая иллюзия
На самом деле цвет солнечной звезды – белый. Но человеческие глаза упрямо преподносят оттенок желтым. Такое у людей цветовое восприятие световых волн. Когда через земную атмосферу проходят солнечные лучи, они теряют часть светового спектра, но длину волны сохраняют.
Природа обустроила человеческий глаз хитрым способом. Мы воспринимаем лишь три цвета: синий, красный, зеленый.
Одни спектральные излучения длинные, другие короче. Короткий спектр волн рассеиваются с большей скоростью, люди их воспринимают более чутко. Самый короткий цветовой спектр состоит из синих волн. Поэтому небо кажется благородного синего оттенка.
Белые лучи Солнца длиннее. Когда они проникают в атмосферу и сливаются с синим спектром – получается желтый цвет, который мы видим. Чем пронзительнее оттенок неба – тем ярче, желтее кажется светило. Обратите внимание – такой оптический эффект заметен после дождя в безоблачную погоду.
А зимой, когда небосклон хмурый, безрадостный, солнце тускнеет и воспринимается людьми как белесоватый круг.
Говорит астрономия
Какого цвета Солнце с точки зрения астрономов? Теплое светило – «желтый карлик». Это тип звезды, определяющий размеры. По сравнению с иными звездами Галактики, солнечная звезда крошечная, а гамма ее цветового сияния – желтая.
Цвет сияния звезды зависит от размеров, удаленности от Земли, особенностями химических реакций, происходящих внутри.
Юная звезда имеет яркое свечение и длинные световые импульсы определенной частоты. Такие «новорожденные» звездочки обладают искрящимся белым с синевой сиянием (юные звезды белые). У нашей солнечной леди средних лет лучи другой частоты и воспринимаются людьми как желтые.
Для астрономов солнечный цвет важен. С помощью специального прибора спектроскопа ученые изучают путем спектрального раскладывания другие звезды. Определяют состав (метал либо гелий с водородом, оставшиеся в космосе после Большого взрыва). Понимают температуру поверхности светил.
- Холодные звезды красного цвета (Глизе, Арктур, Цефей, Бетельгейзе).
- У горячих (Ригель, Дзета Ориона, Альфа Жирафа, Тау Большого Пса) свечение приятного голубоватого оттенка.
За пределами атмосферы Солнце выглядит белой звездой. Цвет завораживающих небесных красавиц удивительно разнообразен. От бело-голубого до багряно-красного. Чем звезда горячее, тем длиннее волновой диапазон.
У синего оттенка по сравнению с красным спектральные волны короче. Поэтому горячие звезды сильнее излучают в синем диапазоне и кажутся голубыми, а холодные мощнее пробивают красный спектр, мы видим их в красном оттенке.
Интересный факт. Почему солнце желтое, объяснили в 1871 году. Физик из Англии Джон Рэлей создал теорию молекулярного рассеивания светового пучка. Закон, где объясняется интенсивность света, рассеянного воздухом, назвали в его честь – закон Рэлея.
Объяснение для детей
Ум детишек любознательный и пытливый. Юный «почемучка» задает тысячи вопросов. Иногда взрослые теряются, подбирая ответ так, чтобы малышу стало понятнее. Как объяснить очевидные вещи маленькому человеку (почему светит солнце, отчего оно желтое, а небо синее)? Как подобрать слова, чтобы не отпугнуть заумными фразами, а подтолкнуть кроху-исследователя к изучению и познанию? В объяснении учитывайте возраст ребенка.
Объясняем малышам. Маленьким деткам рассказывать про спектры цветов, световые волны рановато. Придумайте увлекательную сказку, чтобы удовлетворить любопытство крохи.
«На свете жил один сказочный волшебник. Он любил рисовать, и все время носил волшебные краски. Каждое утро он раскрашивал небо в голубой цвет, а солнышко в желтый, чтобы людям было весело, тепло и радостно. У кудесника есть старшая фея-сестра. Она следит за ним, а по вечерам, когда детки устают, фея укутывает небо, солнышко в темное покрывало и раскидывает звездочки, чтобы малышам снились чудесные сны.
Когда волшебнику грустно, плачут и его краски. Тогда голубой цвет неба размывается, пряча солнышко. Становится грустно, но ненадолго. На помощь волшебнику приходит фея-сестрица, рисует разноцветную радугу и вновь раскрашивает солнышко, даря ему золотой луч. Ведь волшебники не умеют печалиться!»
Или такую историю: «Жили-были волшебные краски. Они любили гулять, и каждый день выходили на улицу. Один раз они проснулись утром, выбежали во двор – а там все серое, унылое! Не беда, – сказали краски, – мы вернем цвета! Синяя раскрасила небо, лужи, речку – пусть детки плещутся в водичке!
Желтая отправилась разукрашивать солнышко, чтобы оно стало тепленьким и согрело всех вокруг. Зеленая украсила травку, деревья, черная – камушки, землю. Потом краски вместе раскрасили цветочки – посмотри, какие они разноцветные! На славу поработали красочки, устали, спать пошли. А на улице все так и осталось раскрашенное – ведь краски-то волшебные!»
Деткам постарше. Более взрослым детям можно объяснить, почему Солнце кажется желтым, взрослым языком, но доступными словами:
«Помнишь радугу? Она состоит из семи цветов. Но в радуге цвета идут по отдельности, друг за другом. Свет солнечной звезды – та же радуга, но у яркой звездочки цвета соединенные, смешанные. Солнышко находится от нас далеко и запускает к нашей планете солнечные лучи.
У неба есть атмосфера, она похожа на решето. Солнечный свет, доходя до Земли, «разбрызгивается на отдельные цвета (как у радуги). Лучики проходят через небесное «решето» по-разному. Они быстро, а другие цвета такие ленивые, что даже не доходят до нас и «застревают» в атмосфере-ситечке. Самые стойкие, сильные – синие и желтые лучики. Поэтому Солнце желтое, а небо голубое. Мы так их видим».
Придумывайте свои варианты ответов, включайте фантазию, пробуждайте в себе сказочников!
«Разноцветная» звезда
Если вы относитесь к числу наблюдательных людей, то знаете, что Солнце бывает другого цвета. Не только желтого или белесого. Перед тем, как покинуть либо взойти на небосклон солнечная звезда светит оранжевым, лиловым или красноватым оттенком.
Почему светило красное на закате и розовое на рассвете? Наша планета вращается вокруг оси, удаляясь и приближаясь к Солнцу. В вечернее, утреннее время Земля занимает наиболее удаленное расстояние от горячей звезды.
Для того чтобы вечером или утром долететь до земной поверхности солнечные лучи затрачивают больше времени на путешествие. По дороге они быстрее рассеиваются, перемешиваясь с большим количеством цветовых волн синего оттенка. Поэтому в это время Солнце бывает другого цвета.
Если горячую звезду закроет черное облако пепла или дыма (во время сильного пожара, извержения вулкана) – светило обретет лилово-фиолетовый, пугающий оттенок. Чем больше пыли в воздухе, тем насыщеннее становится оттенок звезды. Микроскопические пылевые частички пропускают только фиолетовые и красные световые волны, остальной спектр они «забирают», поглощают.
То же происходит, когда повышается влажность воздуха. Водяной пар пропускает только красные спектральные волны. Поэтому в период высокой влажности, перед сильным дождем солнечная звезда приобретает красный оттенок.
Не пугайтесь, когда привычное желтое солнышко предстает перед нами в другом цветовом обличье. Это «шутки» человеческого зрительного восприятия, оптический эффект. Любой оттенок Солнца объясним, и не несет никакой угрозы людям.
Источник
Когда и как погаснет Солнце
Жизнь на нашей планете была бы невозможна, если бы не жёлтый шар, который восходит на востоке каждое утро. Звезда по имени Солнце – жёлтый карлик, благодаря теплу и свету которого мы существуем. Под жёлтыми карликами принято понимать небольшие звёзды, не такие горячие, как голубые. Примерная температура светил колеблется от пяти до шести тысяч кельвинов. В среднем их размер варьируется: они могут составлять как четыре пятых нашего Солнца, так и на пятую часть превышать его габариты.
В Солнечной системе звезда только одна (собственно, отсюда и название), но в системах других планет их часто бывает две, а иногда и больше. Считается, что в группах им сосуществовать комфортнее. Жёлтых карликов во Вселенной несчётное множество. И Солнце не является среди них чем-то необычным, оно не обладает совершенно никакими отличительными характеристиками и из других систем, должно быть, выглядит так же, как для нас другие звёзды. Тем не менее, для землян Солнце всегда будет являться особенным.
Если принять на веру Теорию Большого Взрыва, согласно которой вся Вселенная образовалась примерно четырнадцать миллиардов лет назад, то можно посчитать, что наша звезда находится «в самом расцвете сил». По примерным подсчётам, Солнцу сейчас около пяти миллиардов лет. Значит, оно появилось позже, чем первые звёзды, на девять миллиардов лет.
За счёт чего мы существуем? За счёт постоянной активности на Солнце, благодаря которой на звезде неустанно протекают термоядерные реакции. В процессе превращения водорода в гелий высвобождается огромное количество энергии, за счёт которой солнце светит и греет. Правда, чтобы солнечная энергия была полезна, нужно находиться на расстоянии 150 миллионов километров от Солнца. Более близкие расстояния (например, как между Венерой и светилом или между ним и Меркурием) губительны.
Сам огненный шар достигает в диаметре 1,4 миллиона километров. Для нас эта цифра кажется фантастической, но всё относительно. В масштабах целой Вселенной, где полно газовых гигантов, такой показатель достаточно посредственен. Весит Солнце в триста тридцать три раза больше, чем наша планета.
Несмотря на свой значительный диаметр, только 200 тысяч километров из него занимает ядро. Оно гораздо горячее и нагревается до четырнадцати миллионов кельвинов. Именно здесь протекают химические реакции. За пределами ядра происходит лучистый перенос. Этот процесс представляет собой многократное переизлучение фотонов, и он может длиться миллионами лет – настолько долог путь фотонов в верхние зоны звезды.
Выше – конвективная зона. Это своего рода огромный солнечный миксер, в котором происходит вихревое смешивание потоков фотонов между собой. В верхних слоях плазма заметно остывает, вследствие чего потоки утягивают ею вниз, где она набирает температуру заново.
Ещё выше – солнечная атмосфера. С Земли мы видим главным образом её, так как именно отсюда исходит большая часть излучения. Из атмосферы то и дело выбрасывает колоссальные потоки энергии, но в силу слишком яркого света газового шара мы этого не видим. Часть, в которую происходят «выбросы», именуется солнечной короной. Её возможно отчётливо разглядеть в период затмений.
Как только техника стала позволять, земляне не упускают из виду солнце. Ведётся постоянное изучение его характеристик. Вокруг звезды огромное количество всевозможных спутников, измеряющих основные показатели и отслеживающих активность на её поверхности. К сожалению, по вполне объективным причинам отправить на него исследователей или хотя бы станцию физически невозможно, но учёные подобрались к нему максимально близко: станция расположилась на орбите Меркурия.
И поскольку Солнце – не первый и не последний жёлтый карлик во Вселенной, его этапы развития можно отследить, а на их основании можно сделать прогнозы о его дальнейшей судьбе. Стоит чётко понимать, что жизненный цикл на Земле закончится гораздо раньше, чем звезда претерпит все изменения, а потому любые догадки носят чисто теоретический характер: их в любом случае никто не сможет подтвердить.
Скорее всего, в самом начале активных перемен на нашем источнике света жизнь на Земле (а может быть, и вся планета) погибнет. Примерно через один миллиард лет Солнце начнёт светить гораздо ярче: активность повысится, и это вызовет сильнейший парниковый эффект на нашей планете. Нет уверенности, что это однозначно убьёт всё живое, поскольку в морских глубинах живые существа всё ещё могут продолжить нормально существовать.
Но даже звезда не является вечным двигателем. Запасы водорода в ядре медленно, но верно, будут сокращаться, в связи с чем она станет светить гораздо ярче, чем сейчас. Через три с половиной миллиарда лет этот показатель превзойдёт современный на сорок процентов. Соответственно, меньше гелия – меньше диаметр ядра, но больше внешний диаметр звезды. Что касается Земли, то на ней будет происходить то же, что на Венере сейчас.
Запасы водорода подойдут к концу где-то через шесть с половиной миллиардов лет. На этом этапе Солнце будет горячее и ярче уже в два раза. А спустя восемь миллиардов лет шар станет настолько горячим, что все термоядерные реакции станут протекать уже не в ядре, а на внешних оболочках. К этому моменту Солнце уже полностью поглотит Землю и по праву станет являться звездой-красным гигантом.
Есть и другое предположение: возможно, орбита Земли изменится, и она станет находиться гораздо дальше, чем сейчас, и ещё какое-то время продолжит своё существование. Тем не менее, уж если в то время на Земле ещё останется какое-то подобие воды и атмосферы, то в силу медленного вращения Солнца и участившихся приливов и их сорвёт с поверхности. При условии, что сама планета просто не упадёт на гиганта.
Получается, уже безжизненная Земля, на которой не останется ничего, скончается примерно через восемь миллиардов лет. Дальше Солнце продолжит существование за счёт оставшихся ресурсов, но топливо не бесконечно: красные гиганты живут недолго, так что ещё сотни миллионов лет – и на оболочке звезды начнёт хаотично взрываться гелий. Это чревато, потому что подобные взрывы просто разорвут все верхние слои Солнца.
Кстати, сорванная поверхность светила породит ничто иное как туманность. Именно туманности – самые красивые участки Вселенной. Их часто изображают на космических полотнах. Двух одинаковых туманностей не существует. Каждая из них обладает собственной протяжённостью, формой, цветом. Должно быть, в этот момент наша система будет выглядеть особенно красивой.
Всё, что останется после пульсаций на оболочке звезды, — солнечное ядро, состоящее из углерода в алмазном состоянии. Размером оно будет практически как Земля, но гораздо плотнее и тяжелее – большая масса возможна только у нейтронной звезды или чёрной дыры. Это маленький белый карлик, но какой! Очень яркий и горячий. Он будет медленно умирать и охлаждаться – этот процесс может занять миллиарды лет, что свойственно всем белым карликам. Но в конце концов Солнце – если к тому моменту кто-то узнает в этом карлике
Солнце – погаснет навсегда
Но почему нашему солнышку не стать сверхновой? Сверхновая – это звезда, которая взрывается яркой вспышкой, становясь на десять-двадцать порядков ярче, чем она была, а затем медленно погасает. Кажется, что она берётся из ниоткуда, но на самом деле это не так.
Сверхновыми чаще всего действительно становятся именно белые карлики, находящиеся в тесных системах. Пока что будущее Солнце вполне подходит под это определение. Но тонкость состоит в том, что эти белые карлики в своей системе находятся не одни, а с более крупной звездой – обычно красным гигантом.
Выходит так, что из-за энергетического притяжения между двумя звёздами карлик постепенно перетягивает на себя часть энергии, и она образует вокруг последнего аккреционный диск. На нём энергия нестабильна, и вещество периодически может внезапно взрываться. Именно эти взрывы по всей площади диска и рождают сверхновую.
Взрывы могут длиться всего несколько дней, а потом в течение нескольких лет звезда постепенно гаснет. Процесс стихийного взрыва достаточно цикличен и так, постепенно, звезда всё наращивает и наращивает газовую оболочку, одновременно с этим становясь ярче в десять, а то и в сто тысяч раз.
Но Солнцу едва ли предоставится возможность стать сверхновой, потому что оно находится в своей системе в одиночку. Нет более крупной звезды, у которой оно могло бы перетянуть активное вещество для подкрепления своих сил. А значит, скорее всего, оно так и останется постепенно гаснущим белым карликом.
Процесс угасания может занять просто неприличное число времени – до десяти квадриллионов лет. Что произойдёт после этого? Солнце станет чёрным карликом. Стоит понимать, что эта стадия является конечной в цикле жизни небольшой звезды, но она в большей степени теоретическая – всё-таки, наш опыт покорения космоса не настолько богат, чтобы однозначно утверждать, что погасшие звёзды, которых больше не видно, обладают теми или иными параметрами. Но чисто логически, они должны существовать. Сложность в том, что процесс их угасания занимает просто неприличное количество времени, и с точностью утверждать, что такие объекты есть в непосредственной близости от солнечной системы, нельзя.
Если опираться на Теорию Большого Взрыва, то таких объектов и вовсе ещё не может существовать: они просто не успели образоваться с момента создания Вселенной. Тем не менее, теоретически на поверхность чёрного карлика уже можно высадиться. К моменту его образования поверхность звезды остынет где-то до 5 кельвинов. Гравитация на Солнце будет очень сильной, а плотность едва ли позволит бурить поверхность или ещё каким-то образом оставить на ней свой след.
Ещё одно интересное предположение: все звёзды станут чёрными карликами примерно (в рамках Вселенной, конечно) в один промежуток времени. Тогда настанет конец Вселенной. Эта эпоха прозвана учёными Эпохой Вечной Тьмы, что очень точно отражает суть вещей: источников света уже попросту нет, энергия звёзд иссякла, и ей неоткуда взяться.
Есть ещё один этап, который возможен для чёрных карликов – это взрыв чёрных карликов, который образует сверхновых чёрных карликов, но он носит ещё более теоретический характер, чем сам тип таких звёзд. Этот взрыв предполагает превращение алмазного карлика в железного посредством пикноядерного синтеза. Происходит это так: под воздействием собственной колоссальной массы звезда вновь перерождается. И вот на этой стадии, скорее всего, и Солнцу, и всей Вселенной придёт конец.
Таким образом, мы видим, что полный цикл угасания нашего огненного шара занимает свыше десяти квадриллионов лет, и это лишь примерная цифра, поскольку настолько заглянуть вперёд никто из учёных не способен. Сначала, через один миллиард лет, Солнце станет ярче на одиннадцать процентов, чего уже будет достаточно для сильнейшего парникового эффекта на поверхности Земли.
Через три с половиной миллиарда лет оно будет ярче на сорок процентов, и жизнь на Земле будет по определению невозможной. Солнце активно начнёт сжигать топливо, и вместо водорода в ядре постепенно станет перерабатывать углерод и кислород либо же водород с верхних слоёв оболочки.
Через шесть с половиной миллиардов лет светило станет больше в два раза, поглотит Меркурий, Венеру и Землю. Начнёт активно разрастаться за счёт расхода топлива с внешних оболочек и станет красным гигантом. Красный гигант просуществует совсем недолго – всего 100 миллионов лет, а затем станет белым карликом: верхние слои просто сорвёт, и останется только алмазное ядро. Белый карлик будет гаснуть свыше 10 квадриллионов лет, и такое число не укладывается в голове. В конце концов, он всё же остынет и превратится в чёрного карлика.
Солнце не сможет стать сверхновой, потому что ему неоткуда черпать вещество для создания аккреционного диска. Сверхновым карликом ему тоже не стать, потому что для этого у него недостаточно крупная масса.
Источник