Хим состав атмосферы солнца

Атмосфера и химический состав Солнца: описание и структура

Когда мы наблюдаем солнечный летний пейзаж, нам кажется, что вся картина будто залита светом. Однако если посмотреть на солнце при помощи специальных приборов, то мы обнаружим, что вся поверхность его напоминает гигантское море, где бушуют огненные волны и перемещаются пятна. Каковы же основные составляющие солнечной атмосферы? Какие процессы происходят внутри нашей звезды и какие вещества входят в ее состав?

Общие данные

Солнце – это небесное тело, являющееся звездой, причем единственной в Солнечной системе. Вокруг него вращаются планеты, астероиды, спутники и другие космические объекты. Химический состав Солнца примерно одинаков в любой его точке. Однако он существенно изменяется по мере приближения к центру звезды, где находится его ядро. Ученые обнаружили, что солнечная атмосфера делится на несколько слоев.

Какие химические элементы входят в состав Солнца

Не всегда человечество располагало теми данными о Солнце, которые сегодня имеет наука. Когда-то сторонники религиозного мировоззрения утверждали, что мир невозможно познать. И в качестве подтверждения своих идей они приводили тот факт, что человеку не дано узнать, каков химический состав Солнца. Однако прогресс в науке убедительно доказал ошибочность таких взглядов. Особенно продвинулись ученые в деле исследования звезды после изобретения спектроскопа. Химический состав Солнца и звезд ученые изучают при помощи спектрального анализа. Так, они выяснили, что состав нашей звезды весьма разнообразен. В 1942 году исследователи обнаружили, что на Солнце присутствует даже золото, хотя его и не так много.

Другие вещества

Главным образом в химический состав Солнца входят такие элементы, как водород и гелий. Их преобладание характеризует газообразную природу нашей звезды. Содержание других элементов, например, магния, кислорода, азота, железа, кальция незначительно.

При помощи спектрального анализа исследователи выяснили, каких веществ точно нет на поверхности этой звезды. Например, хлора, ртути и бора. Однако ученые предполагают, что эти вещества, помимо основных химических элементов, входящих в состав Солнца, могут находиться в его ядре. Практически на 42% наша звезда состоит из водорода. Примерно 23% приходится на все металлы, которые есть в составе Солнца.

Немного интересных фактов

Как и большинство параметров других небесных тел, характеристики нашей звезды рассчитываются лишь теоретически при помощи вычислительной техники. В качестве исходных данных служат такие показатели, как радиус звезды, масса и ее температура. В настоящее время ученые определили, что химический состав Солнца представлен 69 элементами. Большую роль в этих исследованиях играет спектральный анализ. Например, благодаря ему был установлен состав атмосферы нашей звезды. Также была обнаружена интересная закономерность: набор химических элементов в составе Солнца удивительно похож на состав каменных метеоритов. Этот факт – важное свидетельство в пользу того, что эти небесные тела имеют общее происхождение.

Огненный венец

Солнечная корона представляет собой слой сильно разреженной плазмы. Температура ее достигает 2 млн кельвинов, а плотность вещества превосходит плотность земной атмосферы в сотни миллионов раз. Здесь атомы не могут быть в нейтральном состоянии, они постоянно сталкиваются и ионизируются. Корона является мощным источником ультрафиолетового излучения. Вся наша планетная система подвержена воздействию солнечного ветра. Его изначальная скорость равна практически 1 тыс км/сек, однако по мере удаления от звезды она постепенно уменьшается. Скорость солнечного ветра у поверхности земли равна приблизительно 400 км/сек.

Общие представления о короне

Солнечный венец иногда называют атмосферой. Однако он является лишь ее внешней частью. Проще всего корону наблюдать во время полного затмения. Тем не менее зарисовать ее будет очень трудно, ведь затмение длится всего лишь несколько минут. Когда же была изобретена фотография, астрономы смогли получить объективное представление о солнечной короне.

Уже после того как были сделаны первые снимки, исследователям удалось обнаружить области, которые связаны с повышенной активностью звезды. Корона Солнца имеет лучистую структуру. Она является не только самой горячей частью его атмосферы, но и по отношению к нашей планете находится ближе всего. Фактически, мы постоянно находимся в ее пределах, ведь солнечный ветер проникает в самые отдаленные уголки солнечной системы. Однако от ее радиационного воздействия мы защищены земной атмосферой.

Ядро, хромосфера и фотосфера

Центральная часть нашей звезды называется ядром. Его радиус равен примерно четверти общего радиуса Солнца. Вещество внутри ядра очень сжато. Ближе к поверхности звезды находится так называемая конвективная зона, где происходит движение вещества, порождающее магнитное поле. Наконец, видимая поверхность Солнца называется фотосферой. Она представляет собой слой толщиной более 300 км. Именно из фотосферы на Землю приходит солнечное излучение. Температура ее достигает приблизительно 4800 кельвинов. Водород здесь сохраняется практически в нейтральном состоянии. Над фотосферой расположена хромосфера. Ее толщина составляет порядка 3 тыс. км. Хотя хромосфера и корона Солнца находятся над фотосферой, четких границ между этими слоями ученые не проводят.

Протуберанцы

Хромосфера имеет очень низкую плотность и по силе излучения уступает солнечной короне. Однако здесь можно наблюдать интересное явление: гигантские языки пламени, высота которых составляет несколько тысяч километров. Они носят название солнечных протуберанцев. Иногда протуберанцы поднимаются на высоту до миллиона километров над поверхностью звезды.

Исследования

Протуберанцам свойственны те же показатели плотности, что и хромосфере. Однако они располагаются непосредственно над ней и окружаются ее разреженными слоями. Впервые в истории астрономии протуберанцы наблюдались исследователем из Франции Пьером Жансеном и его английским коллегой Джозефом Локьером в 1868 г. Их спектр включает в себя несколько ярких линий. Химический состав Солнца и протуберанцев очень схож. Главным образом в нем представлен водород, гелий и кальций, а присутствие других элементов незначительно.

Некоторые протуберанцы, просуществовав определенный промежуток времени без видимых изменений, внезапно взрываются. Их вещество с гигантской скоростью, достигающей нескольких километров в секунду, выбрасывается в близлежащее космическое пространство. Внешний вид хромосферы часто меняется, что свидетельствует о различных процессах, происходящих на поверхности Солнца, в том числе и о движении газов.

В областях звезды с повышенной активностью можно наблюдать не только протуберанцы, но и пятна, а также усиление магнитных полей. Иногда при помощи специальной аппаратуры на Солнце обнаруживаются вспышки особенно плотных газов, температура которых может достигать огромных величин.

Хромосферные вспышки

Иногда радиоизлучение нашей звезды увеличивается в сотни тысяч раз. Такое явление называют хромосферной вспышкой. Оно сопровождается образованием пятен на поверхности Солнца. Сначала вспышки были замечены в виде повышения яркости хромосферы, однако впоследствии оказалось, что они представляют собой целый комплекс различных явлений: резкого повышения радиоизлучения (рентгеновского и гамма-излучения), выброса массы из короны, протонных вспышек.

Делаем выводы

Итак, мы выяснили, что химический состав Солнца представлен большей частью двумя веществами: водородом и гелием. Конечно, есть и другие элементы, но их процент невысок. Кроме того, ученые не обнаружили никаких новых химических веществ, которые бы входили в состав звезды и при этом отсутствовали бы на Земле. В солнечной фотосфере происходит формирование видимого излучения. Оно в свою очередь имеет колоссальное значение для поддержания жизни на нашей планете.

Солнце является раскаленным телом, которое непрерывно испускает белый свет. Его поверхность окружена облаком газов. Их температура не настолько высока, как у газов внутри звезды, однако и она впечатляет. Спектральный анализ позволяет на расстоянии узнать, каков химический состав Солнца и звезд. А поскольку спектры многих звезд очень похожи на спектры Солнца, это означает, что их состав примерно одинаков.

Сегодня процессы, происходящие на поверхности и внутри главного светила нашей планетарной системы, включая исследование его химического состава, изучаются астрономами в специальных солнечных обсерваториях.

Источник

Хим состав атмосферы солнца

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.

Читайте также: Как всходит солнце схема

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.

Основные характеристики Солнца:
Масса	2∙10 30 кг
Радиус	696 000 км
Светимость	3,86∙10 26 Вт
Видимая звездная величина	–26,75 m
Спектральный класс	G2 V
Эффективная температура поверхности	5780 К
Возраст	Около 5 млрд лет

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 .

Химический состав Солнца примерно такой же, как и у большинства других звезд. Примерно 75 % – это водород, 25 % – гелий и менее 1 % – все другие химические элементы (в основном, углерод, кислород, азот).

Основной источник энергии – протон-протонный цикл. Это очень медленная реакция (характерное время протекания – 7,9∙10 9 лет), так как она обусловлена слабым взаимодействием. Суть реакции состоит в том, что из четырех протонов получается ядро гелия.

Строение Солнца удалось уточнить с помощью гелиосейсмологии (колебания поверхности Солнца – отзвук тех волн, которые распространяются в его глубинах). Атмосфера Солнца состоит из фотосферы, хромосферы и короны.

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.

Над хромосферой находится корона – самая разреженная и самая горячая часть атмосферы Солнца, размеры которой превышают размеры более низких слоев в сотни раз.

Основной характеристикой солнечной активности является число Вольфа , равное сумме общего количества пятен и удесятеренного количества групп пятен (одиночное пятно также считается группой) : Цикл солнечной активности повторяется в среднем через 11 лет.

Солнце – это звезда, которая образовалась после взрывов сверхновых, состоящая не только из водорода и гелия, но и содержащая железо и другие элементы, звезда, около которой есть планеты, содержащие много тяжелых элементов. Около Солнца смогла сформироваться планетная система, на третьей планете которой – Земле – возникла жизнь.

Источник

Атмосфера и химический состав солнца

Атмосфера Солнца при обычных условиях невидима, так как ее свечение слишком слабо по сравнению с фоном дневного неба, на который она проектируется. Во время солнечных затмений Луна загораживает яркую фотосферу, солнечные лучи больше не освещают воздух, фон неба темнеет и атмосфера Солнца, окружающая его, становится видима даже невооруженным глазом. При помощи особых приборов атмосферу Солнца за последнее время стало возможно изучать и вне затмения (лучше всего с гор, где воздух чище и небо днем темнее).

Атмосфера Солнца состоит из трех слоев, которые резко не разграничены. Самый близкий к фотосфере и самый плотный, но очень тонкий слой называется обращающим слоем. Следующий, более обширный и более разреженный слой называется хромосферой (по-гречески хромоc означает «цвет»). Хромосфера имеет красноватый оттенок. Третий, самый обширный и разреженный слой атмосферы Солнца называется солнечной короной. Он представляется нам в виде лучистого сияния с перламутровым оттенком.

Время от времени из хромосферы выбрасываются вверх облака или фонтаны раскаленного газа, называемые протуберанцами (Рисунок 89). Выброшенные вверх газы протуберанца через некоторое время оседают вниз и часто лишь во время этого нисходящего движения приобретают яркое свечение. В явлениях на Солнце большую роль играют вертикальные движения газов, в частности турбуленция, а также магнитные силы. Вследствие этого протуберанцы очень часто возникают как уплотнения вещества в солнечной короне и затем двигаются не вверх, а вниз к поверхности Солнца.

Обращающий слой и хромосфера состоят из разреженного газа, более холодного, чем фотосфера (их температура составляет около 5000°). Поэтому хромосфера и обращающий слой поглощают из света фотосферы, проходящего через них, свет только с определенными длинами волн и вызывают появление в спектре Солнца темных линий. На краю Солнца, где за обращающим слоем и хромосферой нет источника света, дающего непрерывный спектр, мы наблюдаем их собственный спектр, состоящий из ярких линий. Эти линии находятся в тех же местах спектра обращающего слоя, где и темные линии при поглощении света в непрерывном спектре фотосферы.

Темные линии в спектре называются фраунгоферовыми по имени немецкого ученого Фраунгофера, обнаружившего их. В спектре самого обращающего слоя, наблюдаемом во время полного солнечного затмения, они обращаются из темных в яркие: отсюда этот слой и получил свое название. Хромосфера, более разреженная, чем обращающий слой, содержит не все химические элементы, входящие в состав последнего, а лишь более легкие или более легко увлекаемые вверх при процессах, происходящих на Солнце. Это главным образом водород, гелий и кальций.

Таким образом, устанавливая химический состав Солнца по ярким линиям спектра разных слоев его атмосферы либо по темным линиям общего спектра Солнца, мы узнаем химический состав именно атмосферы Солнца, а не его недр, так как темные линии вызваны поглощением света газами атмосферы. До настоящего времени среди газов и паров солнечной атмосферы обнаружено около (2/3) известных на Земле химических элементов. Среди атомов этих элементов более 80% по числу составляют атомы легчайшего из газов — водорода, около 18% — атомы гелия, а атомов всех остальных элементов сравнительно очень мало. Не обнаруженные еще на Солнце химические элементы на Земле встречаются также в очень малых количествах, а элементов, неизвестных на Земле, на Солнце не обнаружено. Все это еще раз доказывает материальное единство Земли и других небесных тел, общность законов физики и химии во Вселенной.

В 1868 г. в спектре Солнца обнаружили желтую линию, которая тогда не была еще найдена в спектрах земных веществ. Ее приписали особому солнечному веществу, которое назвали гелием (по-гречески гелий — «солнечный»). Позднее гелий был открыт и на Земле.

Солнечная корона (Рисунок 90) состоит в основном из наэлектризованного газа и электронов, отражающих свет Солнца. Спектр газов во внутренних частях короны, состоящий из ярких линий, очень долго не поддавался расшифровке. Лишь недавно выяснилось, что это спектр известных уже нам элементов, главным образом железа, никеля и кальция, атомы которых лишены многих электронов и светятся в особых условиях, которые существуют в солнечной короне и не встречаются в природных условиях на Земле.

Разгадка линий спектра гелия и солнечной короны является примером того, что рано или поздно наука находит объяснение явлениям, сколь бы загадочными и неразрешимыми они ни казались сначала.

Части Солнца — фотосфера, обращающий слой и хромосфера (Рисунок 91) — настолько раскалены, что состоят лишь из атомов химических элементов. Только в области солнечных пятен, где температура понижена до 4500°, атомы могут вступать в простейшие химические соединения — в двухатомные молекулы (циан, окись углерода, окись титана и др.).

При более высоких температурах даже простейшие молекулы вследствие частных и сильных соударений распадаются на составные части — на атомы.

В плоскости земной орбиты Солнце окружено еще тонким слоем пылинок, отражающих солнечный свет. В результате этого мы видим с Земли после захода Солнца и перед его восходом отходящий от него по небу вдоль эклиптики длинный светящийся конус, называемый зодиакальным светом. Он виден лучше всего в тропических странах, где эклиптика пересекается с горизонтом под большим углом.

Источник

➤