Выход энергии из недр на поверхность Солнца
Изучая различные виды излучения Солнца, ученые смогли «заглянуть» внутрь нашего светила и составить довольно точное представление о его строении (рис. 36.1).
Термоядерные реакции происходят только в ядре Солнца, радиус которого составляет около одной трети радиуса Солнца.
Условия, при которых находится вещество в ядре Солнца, трудно представить по «земным меркам»: например, его плотность примерно в 20 раз больше плотности железа, хотя оно находится в газообразном состоянии! Но это, конечно, не обычный газ: атомы (не говоря уже о молекулах) при такой температуре существовать не могут — их роль исполняют атомные ядра (в основном водорода и гелия) и электроны. Но вспомните, что ядра в сотни тысяч раз меньше атомов, и вы увидите, что даже при такой огромной плотности ядрам и электронам «просторно» в ядре Солнца, то есть их действительно можно рассматривать как газ (еще точнее — как плазму, то есть ионизированный газ).
Из ядра Солнца вырываются рожденные в термоядерных реакциях 
кванты огромной энергии. И если бы они достигли Земли, то сразу погубили бы все живое.
К счастью, эти кванты поглощаются следующими, менее горячими слоями Солнца, которые переизлучают энергию уже в виде квантов меньшей энергии — и так далее. При этом средняя энергия квантов становится все меньше, но самих квантов становится все больше, так как их суммарная энергия, согласно закону сохранения энергии, остается неизменной. Так, «по эстафете», каждая порция энергии прокладывает себе путь сквозь еще одну треть радиуса Солнца, которую называют лучистой зоной (рис. 36.1).
Во внешней области Солнца, толщиной тоже примерно в треть его радиуса, перенос энергии наружу осуществляется уже не излучением, а веществом, поэтому эта область называется зоной конвекции. Нагретые массы газа поднимаются к поверхности Солнца и, охлаждаясь там вследствие излучения, опускаются снова вниз, то есть существует постоянная циркуляция вещества.
Итак, «путешествие» каждой порции энергии из недр Солнца к его поверхности — очень сложный процесс. И очень долгий: чтобы «выкарабкаться» из недр Солнца на его поверхность, каждой порции энергии требуется около миллиона лет.
Так что сегодня мы греемся в лучах Солнца, энергия которых «родилась» в те времена, когда человек еще только возникал как биологический вид. Однако сами эти лучи были испущены совсем недавно: они долетели до нас всего за 8 минут.
Источник
Какими способами осуществляется перенос энергии из недр Солнца наружу?
Внутри звезды по имени Солнце преобладает процесс лучистого переноса энергии. А вот в наружных слоях уже происходит конвекция. В солнечном ядре находится почти вся масса этой планеты (точнее звезды) оно очень горячее и отдает свою энергию другим планетам солнечной системы, которые вращаются вокруг него, а также и вокруг своей оси. Собственно, ядро и производит и аккумулирует всю солнечную энергию.
Ядерные реакции,в ходе которых выделяется энергия идут глубоко в недрах Солнца, только там есть для этого условия. Для того, чтобы эта энергия достигла поверхности Солнца и была излучена в пространство необходимы механизмы переноса энергии из недр звезды к ее поверхности. И тут работают два механизма: лучистый перенос и конвекция.
Упрощенно: лучистый перенос это многочисленное переизлучение фотонов, до тех пор, пока они не достигают конвективной зоны. Дальше — конвекция — перемещение небольших объемов вещества (упрощенно, это похоже на кипение при нагреве снизу — существуют конвективные потоки).
На пальцах все не очень сложно и достаточно понятно. Но на самом деле механизмы переноса энергии из недр звезд — один из ключевых вопросов астрофизики. И есть ряд допущений и вопросов в этой области, которые заставляют ученых вновь и вновь возвращаться к этому вопросу. Окончательная точка в этой теме еще долго не будет поставлена.
В центральной части Солнца, которая называется ядром, располагается источник его энергии. Из-за тяжести внешних слоёв вещество, находящееся внутри Солнца сжато (чем глубже, тем сильнее). К центру одновременно с ростом давления и температуры, плотность возрастает. Температура в ядре может достигать пятнадцать млн. К, поэтому выделяется энергия как результат слияния атомов лёгких и атомов более тяжёлых химических элементов. В недрах Солнца из четырёх атомов водорода образуется один атом гелия. В ядре сосредоточена практически половина солнечной массы, энергия горячего ядра выходит наружу.
Механизма два — лучистый перенос и конвекция. Во внутренних слоях преобладает лучистый перенос, ближе к поверхности, где плотность вещества уже намного меньше, чем в центральных областях, преимущественный механизм — конвекция.
В зоне лучистого переноса (ядро и несколько сот тысяч км над ядром, до глубины примерно 0,3 радиуса Солнца, если считать от его «поверхности») перенос энергии — это поглощение и испускание гамма-квантов. Перемещения вещества при этом практически нет — разве что обычная диффузия, но не конвекция. Развиться конвективным потокам не даёт давление.
Выше зоны лучистого переноса находится конвективная зона. Остывшее в поверхностных слоях вещество погружается вниз, навстречу ему поднимается горячее и поэтому более лёгкое вещество. Конечно, не надо представлять себе дело так, что вещество из поверхностных слоёв опускается непосредственно в самый низ конвективной зоны — эти потоки скорее напоминают эстафету, где каждое «колечко» конвекции обменивается энергией с другим, которое крутится ещё ниже.
Энергия от ядра Солнца передается с помощью двух способов: лучеиспусканием и конвекцией.
В ядре этой звезды синтезируется энергия, которая затем передается квантами в следующий слой уже не столь горячий. Этот «путь энергии» называется именно как «лучистой зоной.
Попадая в следующую зону излучение больше не происходит, а происходит перемещение энергии путем конвенции.
Два швейцарских конструктора и ученых Пикар и Боршберг, начиная с 2002 года занимались разработкой самолетов на солнечных батареях. Вначале ими был создан самолет «Соляр Импульс — 1, а потом самолет для кругосветного полета «Соляр Импульс — 2».
Ну, во-первых, не все время темно) Во время полярной ночи(которая, к слову, длится максимум 2 месяца в самых северных городах России) есть период, когда светло(это где-то часа 2). + потом еще месяца 2 короткий день(т.е. светло где-то часов 6). Но в принципе — привыкаешь) человек ко всему привыкает) Можно включать свет(если уж совсем плохо) — не очень, но помогает)
Главное — кушать больше витаминок, повесить что-нибудь яркое и красивое на стену) Можно просто постоянно поддерживать во время полярной ночи новогоднюю атмосферу, тогда вообще сказка будет)
После своего предшественника «Соляр Импульс — 1» который был создан в 2013 году, новый «Соляр Импульс — 2 замахнулся на кругосветное путешествие на солнечных батареях. Этот самолет поднялся в воздух в Абу — Даби в Арабских эмиратах. Вот так он выглядит.
Фото и видио можно посмотреть здесь.
Технология производства солнечных батарей слишком сложна, чтобы ее можно было подробно описать на данном ресурсе. Но в общем она не отличается от производства других полупроводниковых приборов: из монокристаллов (или крупнокристаллических слитков) особо-чистого кремния, как правило, p-типа, то есть легированный бором или алюминием, режутся тонкие пластины, после чего они полируются, травятся и на них формируются полупроводниковые структуры — p-n переход с одной стороны, p-p+ переход с обратной стороны (путем диффузии или ионной имплантации с последующим отжигом). Затем формируются контактная решетка из слоев титана, палладия и серебра с лицевой стороны и слой серебра-палладия с обратной, и наконец, на поверхность напыляется просветляющий слой.
Таким образом получается простейший солнечный элемент, типа тех, что серийно производились в 1980-е годы в СССР. С тех пор структура солнечных элементов значительно усложнилась — применяется многослойное просветление и текстурирование поверхности кремния (так называемый «черный кремний»), заметно увеличивающее эффективность светосбора, более сложная полупроводниковая структура, более совершенные системы токосъема.
Источник
Какими способами осуществляется перенос энергии Солнца наружу? Чем объясняется изменение яркости цефеид
Перенос энергии из внутренних слоёв Солнца в основном происходит путём поглощения электромагнитного излучения, приходящего снизу, и последующего переизлучения. В результате понижения температуры при удалении от Солнца постепенно увеличивается длина волны излучения, переносящего большую часть энергии в верхние слои. Перенос энергии движением горячего вещества из внутренних слоёв, а охлаждённого внутрь (конвекция) играет существенную роль в сравнительно более высоких слоях, образующих конвективную зону Солнца, которая начинается на глубине порядка 0,2 солнечных радиуса и имеет толщину около 108 м. Скорость конвективных движений растёт с удалением от центра Солнца и во внешней части конвективной зоны достигает (2-2,5) х103 м/сек. В ещё более высоких слоях (в атмосфере Солнца) перенос энергии опять осуществляется излучением. В верхних слоях атмосферы Солнца (в хромосфере и короне) часть энергии доставляется механическими и магнитогидродинамическими волнами, которые генерируются в конвективной зоне, но поглощаются только в этих слоях. Плотность в верхней атмосфере очень мала, и необходимый отвод энергии за счёт излучения и теплопроводности возможен только, если кинетическая энергия этих слоёв достаточно велика. Наконец, в верхней части солнечной короны большую часть энергии уносят потоки вещества, движущиеся от Солнца, так называемый солнечный ветер. Температура в каждом слое устанавливается на таком уровне, что автоматически осуществляется баланс энергии: количество приносимой энергии за счёт поглощения всех видов излучения, теплопроводностью или движением вещества равно сумме всех энергетических потерь слоя.
http://referat-doklad.ru/na_temu/4361_referat_na_temu_kosmicheskie_obekty/
В 1596 г. немецкий астроном-любитель Давид Фабриций (1564-1617гг.) наблюдал в созвездии Кита довольно яркую звезду, блеск которой увеличивался на протяжении 20 дней. После этого звезда вдруг начала тускнеть и через некоторое время стала невидимой для невооруженного глаза. Астроном назвал её «Мирой» —
что значит «Удивительная». Впоследствии оказалось, что у этой звезды яркость меняется в 1600 раз на протяжении 331,6 суток.
В 1784 г. Гудрайк обнаружил, что четвёртая по яркости звезда в созвездии Цефея (Дельта Цефея) регулярно меняет свой блеск,
разгораясь и затухая с периодом в 5,4 суток. Такие светила астрономы назвали пульсирующими переменными звёздами, или цефеидами: в честь открытой Гудрайком звезды.
Цефеиды — это достаточно старые звёзды, превратившиеся в процессе эволюции в красных гигантов. Они уже переработали в своих ядерных «топках» большую часть водорода, превратив его в гелий. В процессе пульсации цефеиды то сжимаются, то снова увеличиваются. В результате изменяются площадь и температура поверхности звезды, что влияет на интенсивность её блеска. Среди цефеид различают долгопериодические (классические) и короткопериодические.
Долгопериодические (классические) цефеиды — это переменные звёзды высокой светимости, меняющие яркость в пределах одной звёздной величины с периодами от 1 до 70 суток. Блеск таких звёзд в минимуме отличается от их блеска в максимуме не более чем в 2,5 раза. Эти цефеиды имеют жёлтый или оранжевый цвет. Температуры их внешних оболочек примерно около 4000-6000 К.
Звёзды, подобные Мире Кита, — долгопериодические гигантские переменные. Это красные гиганты, меняющие свой блеск с периодом от 90 до 730 суток. Амплитуда их блеска — более 2,5 звёздных величин. Поверхность у таких звёзд достаточно «холодна»: в максимуме блеска их температура достигает 2500 градусов, в минимуме — 1800.
Короткопериодические цефеиды меняют свою яркость с периодом от 80-90 мин. до 12 ч. Изменение блеска происходит у таких звёзд так же, как и у классических цефеид. Средние температуры их внешних слоёв — 7000-8500 К. Типичный представитель короткопериодических цефеид, RR Лиры, старая звезда примерно такой же массы, как Солнце.
Источник