Солнце — ближайшая к нам звезда
Одним из главных объектов современных астрономических исследований является Солнце — ближайшая к нам звезда, от которой непосредственно зависит существование жизни на Земле. Она не только центр тяготения Солнечной системы, управляющий движением планет, но и главный энергетический центр.
Великий русский ученый К. А. Тимирязев любил повторять, что человек вправе величать себя сыном Солнца. И это действительно так: Солнце дает Земле свет и тепло. Без солнечных лучей на нашей планете не могла бы возникнуть и развиться жизнь, не мог бы появиться человек. Мы и сегодня почти на каждом шагу пользуемся солнечной энергией — когда едим и когда сжигаем минеральные виды топлива: и в топливе, и в пище сконцентрирована преобразованная энергия нашего дневного светила.
Солнце огромно, в нем сосредоточено около 99% массы всей Солнечной системы. Поперечник Солнца в 110 раз больше поперечника Земли, а масса нашей планеты составляет одну трехсот тридцати трех тысячную массы дневного светила.
Внутри такого шара, как Солнце, могло бы поместиться почти полтора миллиона земных шаров.
По своему физическому состоянию Солнце — типичная звезда. Это раскаленный плазменный шар с поверхностной температурой около 6 тысяч градусов Цельсия, а в недрах Солнца по теоретическим подсчетам температура превосходит 10 миллионов градусов.
Наблюдения показывают, что 70% массы Солнца составляет водород — самый распространенный во Вселенной химический элемент, 28% — гелий и лишь 2% приходится на долю других химических элементов.
Ослепительный диск, который мы наблюдаем на небе, это видимая поверхность Солнца — фотосфера. Над фотосферой расположена хромосфера, названная так за свой красноватый оттенок. В хромосфере происходят бурные движения газа, рождаются гигантские газовые выступы — протуберанцы, поднимающиеся над солнечной поверхностью на сотни тысяч километров. Верхний слой Солнца — так называемая корона — состоит из атомов различных химических элементов, движущихся с огромными скоростями. Во внешней короне присутствуют главным образом атомы водорода, лишившиеся части своих электронов, и ионизованные атомы. В состав короны входит также большое число свободных электронов, а на значительном удалении от Солнца встречаются и мелкие пылинки.
Согласно современным научным представлениям, источником внутризвездной, в том числе и внутрисолнечной, энергии являются термоядерные реакции. При огромных температурах и давлениях ядра атомов водорода — протоны — объединяются в ядра атомов гелия, и при этом выделяется огромное количество энергии.
Солнце вращается, но поскольку оно не является твердым телом, то различные его широтные зоны имеют разные периоды суточного вращения. На экваторе этот период равен 25 земным суткам, в полярных районах — 34 суткам.
Ра — бог солнца в Древнем Египте.
В телескоп хорошо видно, что фотосфера состоит из множества зерен — гранул, которые, то появляются, то исчезают. Этот процесс, получивший название грануляции, связан с вертикальными движениями потоков горячих и охлажденных газов.
В промежутках между гранулами иногда появляются небольшие темные пятнышки — поры. Из таких пор могут возникать солнечные пятна, достигающие иногда очень больших размеров — до 100 тыс. км в поперечнике. Солнечные пятна — это вихревые воронки в фотосфере, обладающие мощными магнитными полями. Их температура намного ниже температуры окружающей фотосферы, именно поэтому они и выглядят темными образованиями. Нередко пятна образуют группы, в ряде случаев окаймленные общей полутенью.
Спустя некоторое время после образования пятен начинается их распад — размеры пятен уменьшаются, и в конце концов они исчезают совсем. Продолжительность существования как отдельных пятен, так и групп колеблется от нескольких суток до нескольких месяцев.
У краев солнечного диска наблюдаются еще и так называемые факелы. Это облака нагретых газов, которые, подобно пятнам, довольно быстро изменяют свою форму и размеры. Внешне они выглядят как светлые области.
Любопытно, что свою зависимость от Солнца люди поняли с незапамятных времен. Они не знали природы дневного светила, не имели ни малейшего представления о закономерностях происходящих на нем явлений, но догадывались, что без Солнца не может быть и жизни. Не удивительно, что наши предки обожествляли Солнце, поклонялись ему, приносили жертвы, — Солнце было одним из самых первых и самых могущественных божеств человечества.
Группа пирамид в Гватемале (IV век н. э.), служивших для установления дней солнцестояния и равноденствия.
Солнечная активность
Перед современной наукой стоит очень важная задача — выяснить закономерности воздействия так называемой солнечной активности на земные процессы. Солнечная активность — совокупность разнообразных физических явлений, протекающих в поверхностных слоях нашего дневного светила. Активность эта не всегда одинакова. Если из года в год на протяжении многих миллионов лет Солнце посылает на Землю приблизительно одно и то же количество света и тепла, то интенсивность его поверхностных явлений подвержена периодическим колебаниям. Многолетние наблюдения позволили установить, что основной цикл солнечной активности длится около 11 лет. Через каждые 11 лет интенсивность физических процессов, протекающих в поверхностных слоях Солнца, достигает своего максимума, а в промежутках между двумя следующими друг за другом максимумами наступает минимум солнечной активности. Но кроме одиннадцатилетнего, видимо, существуют и другие, более длительные циклы, которые накладываются друг на друга и создают сложную картину колебаний солнечной активности.
За последние десятилетия накоплено большое количество данных, свидетельствующих о том, что такие колебания оказывают определенное влияние на ряд геофизических процессов, а также на явления, происходящие в биосфере нашей планеты — то есть в животном и растительном мире Земли, в том числе и в организме человека.
Так, например, многие исследователи приходят к выводу о зависимости между уровнем солнечной активности и различными аномалиями в процессах погоды и климата. В частности, было отмечено, что в периоды максимума солнечной активности происходит усиленный обмен воздушными массами между тропическими и полярными районами нашей планеты. Теплый воздух проникает далеко на север, холодный — на юг. Погода становится неустойчивой, а атмосферные явления приобретают иногда бурный характер.
Длительное сопоставление специальных карт солнечной активности, которые регулярно составляются горной астрономической станцией под Кисловодском, с метеорологическими данными показало, что вскоре после прохождения активных областей через центр солнечного диска в земной атмосфере нередко возникают сильные возмущения, ведущие к образованию циклонов и антициклонов и резким изменениям погоды.
Изображение бога солнца Гелиоса на колеснице (из средневековой рукописи. XII век).
Есть также основания предполагать, что активные явления на Солнце в какой-то мере влияют и на такие геофизические процессы, как извержения вулканов, землетрясения, колебания уровней морей и океанов, и даже на скорость суточного вращения нашей планеты.
Однако физический механизм, связывающий колебания солнечной активности и процессы, протекающие в атмосфере Земли и ее недрах, пока остается неясным. В этом направлении ведутся упорные исследования.
Выяснение механизма, о котором идет речь, представляет огромный научный и практический интерес. Оно не только позволило бы глубже понять взаимосвязь различных мировых процессов, но и имело бы важное значение в борьбе за жизнь и здоровье людей. Вот почему проблема «Солнце — Земля», вне всякого сомнения, относится к числу наиболее актуальных проблем современного естествознания.
Источник
Конспект по астрономии на тему «Солнце»
Ближайшая к нам звезда – это конечно Солнце. Расстояние от Земли до него по космическим параметрам совсем небольшое: от Солнца до Земли солнечный свет идет всего лишь 8 минут.
Солнце – это не обычный желтый карлик, как считали ранее. Это центральное тело солнечной системы, возле которой вертятся планеты, с большим количеством тяжелых элементов. Это звезда, образовавшаяся после нескольких взрывов сверхновых, около которой сформировалась планетная система. За счет расположения, близкого к идеальным условиям, на третьей планете Земля возникла жизнь. Возраст Солнца насчитывает уже пять миллиардов лет. Солнце – это звезда, вокруг которой вращаются планеты солнечной системы, в том числе и наша. 1 а.е. (астрономическая единица) = 150 млн. км – таким же является и среднее расстояние от Земли до Солнца. В Солнечную систему входят восемь больших планет, около сотни спутников, множество комет, десятки тысяч астероидов (малых планет), метеорные тела и межпланетные газ и пыл. В центре всего этого и находится наше Солнце.
Солнце светит уже миллионы лет, что подтверждают современные биологические исследования, полученные из остатков сине-зелено-синих водорослей. Изменись температура поверхности Солнца хотя бы на 10 %, и на Земле, погибло бы все живое. Поэтому хорошо, что наша звезда равномерно излучает энергию, необходимую для процветания человечества и других существ на Земле. В религиях и мифах народов мира, Солнце постоянно занимало главное место. Почти у всех народов древности, Солнце было самым главным божеством: Гелиос – у древних греков, Ра – бог Солнца древних египтян и Ярило у славян. Размеры Солнца впечатляют. Например, масса Солнца в 330 000 раз больше массы Земли, а его радиус в 109 раз больше. Зато плотность нашего звездного светила небольшая – в 1,4 раза больше, чем плотность воды. Движение пятен на поверхности заметил еще сам Галилео Галилей, таким образом доказав, что Солнце не стоит на месте, а вращается.
Конвективная зона Солнца
Радиоактивная зона около 2/3 внутреннего диаметра Солнца, а радиус составляет около 140 тыс.км. Удаляясь от центра, фотоны теряют свою энергию под влиянием столкновения. Такое явление называют — феномен конвекции. Смысл конвекции в том, что более плотный газ распределяется по поверхности, охлаждается и снова идет к центру. Процесс перемешивания в конвективной зоне Солнца осуществляется непрерывно. Глядя в телескоп на поверхность Солнца, можно увидеть ее зернистую структуру — грануляции.
Тонкий слой (400 км) — фотосфера Солнца, находится прямо за конвективной зоной и представляет собой видимую с Земли «настоящую солнечную поверхность». Темные образования на фотосфере можно наблюдать в экваториальной части, а потом они сдвигаются. Сильнейшие магнитные поля, являются отличительно чертой таких пятен. А темный цвет получается вследствие более низкой температуры, относительно окружающей фотосферы.
Хромосфера Солнца (цветная сфера) – плотный слой (10 000 км) солнечной атмосферы, который находится прямо за фотосферой. Хромосферу наблюдать достаточно проблематично, за счет ее близкого расположения к фотосфере. Лучше всего ее видно, когда Луна закрывает фотосферу, т.е. во время солнечных затмений.
Солнечные протуберанцы – это огромные выбросы водорода, напоминающие светящиеся длинные волокна. Протуберанцы поднимаются на огромные расстояние, достигающие диаметра Солнца (1.4 млм км), двигаются со скоростью около 300 км/сек, а температура при этом, достигает 10 000 градусов.
Солнечная корона – внешние и протяженные слои атмосферы Солнца, берущие начало над хромосферой. Длина солнечной короны является очень продолжительной и достигает значений в несколько диаметров Солнца. На вопрос где именно она заканчивается, ученые пока не получили однозначного ответа.
Состав солнечной короны – это разряженная, высоко ионизированная плазма. В ней содержатся тяжелые ионы, электроны с ядром из гелия и протоны. Температура короны достигает от 1 до 2 млн градусов К, относительно поверхности Солнца.
Солнечный ветер – это непрерывное истечение вещества (плазмы) из внешней оболочки солнечной атмосферы. В его состав входят протоны, атомные ядра и электроны. Скорость солнечного ветра может меняться от 300 км/сек до 1500 км/сек, в соответствии с процессами, происходящими на Солнце. Солнечный ветер, распространяется по всей солнечной системе и, взаимодействуя с магнитным полем Земли, вызывает различный явления, одним из которых, является северное сияние.
Масса Солнца: 2∙1030 кг (332 946 масс Земли)
• Диаметр: 1 392 000 км
• Радиус: 696 000 км
• Средняя плотность: 1 400 кг/м3
• Наклон оси: 7,25° (относительно плоскости эклиптики)
• Температура поверхности: 5 780 К
• Температура в центре Солнца: 15 млн градусов
• Спектральный класс: G2 V
• Среднее расстояние от Земли: 150 млн. км
• Возраст: 5 млрд. лет
• Период вращения: 25,380 суток
• Светимость: 3,86∙1026 Вт
• Видимая звездная величина: 26,75m
Источник
Солнце — ближайшая звезда
Солнце
Масса Солнца составляет 99,9% массы всей Солнечной системы. Основными элементами, из которого она состоит, являются водород (73%) и гелий (25%). Из других элементов можно назвать железо, никель, азот, кислород, сера, кремний, углерод, магний, кальций, хром, неон.
Плотность звезды невелика – 1,4 г/см3, а тип её – жёлтый карлик. Если сравнивать Солнце с Землёй, то соотношение диаметра будет 109:1, массы 333 000:1, а объёма 1 300 000:1. Возраст нашего светила — 4,57 миллиард лет.
Положение Солнца в нашей галактике (Млечный Путь) достаточно окраинное. Звезда расположилась посередине спиральных ветвей Персея и Стрельца. В районе нашего проживания обстановка спокойна в течение сотен миллионов лет. Центр галактики расположен примерно в 26000 световых лет, и наше светило облетает вокруг него со скоростью 220 – 240 км/сек за 225 – 250 млн. лет.
Расположение Солнечной системы именно в этом месте способствовали возникновению жизни на Земле. Если бы мы находились ближе к центру галактики, спокойствие нарушали бы близкие звёзды-соседки.
Строение
Поверхность
Видимая поверхность Солнца называется фотосферой. Ее толщина около 300 км. При сильном увеличении можно увидеть, что фотосфера имеет гранулированную структуру. Вещество на Солнце (газ) постоянно перемещается, и в областях, занимаемыми гранулами, оно поднимается к поверхности, а в промежутках между ними — опускается. 
Над фотосферой во время солнечных затмений можно увидеть солнечную атмосферу, состоящую из хромосферы (небольшого слоя красноватого цвета, прилегающего к видимой поверхности) и солнечной короны — разряженной и горячей внешней оболочки. Температура тут достигает до 1 500 000 градусов.
Солнечные пятна
Это тёмные области на Солнце, температура которых ниже, чем температура окружающего вещества фотосферы. Поэтому эти участки выглядят темнее, а самые большие пятна можно увидеть невооружённым глазом. На данный момент с видимой земле стороны пятна выглядят так:
Сравнение размера Земли и солнечного пятна
Внутри Солнца
Дальше вглубь распространяется конвекционная зона — зона, в которой энергия за счет конвекции переносится от центра к более высоким слоям, будто бы перемешиваясь. От центра Солнца к конвекционной зоне энергия переносится излучением. Однако каждый фотон затрачивает миллионы лет для того, чтобы пройти эту зону: свет многократно поглощается веществом и излучается вновь.
В центре располагается плотное и горячее ядро, в котором и происходят ядерные реакции. Около ядра температура достигает до 15 000 000 градусов! Про внутреннее строение солнца много интересного можно узнать в этой статье.
Солнечный ветер
Солнечный ветер — непрерывный поток плазмы солнечного происхождения, распространяющийся от атмосферы Солнца и заполняющий собой Солнечную систему.
Из-за высокой температуры солнечной короны, давление вышележащих слоев не может уравновесить давление вещества короны. Это вещество и выбрасывается в пространство в виде солнечного ветра, распространяясь на расстояние до 100 а.е.
На рисунке пустое поле в центре закрывает пространство в 32 раза больше Солнца. Диаметр изображения — половина диаметра орбиты Меркурия. Точки за Солнцем — звёзды.
Почему светит Солнце
Свечение Солнца – результат выделения огромной энергии, выделяемой в результате протекания термоядерной реакции в её ядре. Вещества тратится мало, энергии выделяется много (в миллионы раз больше, чем при обычном горении).
Солнечное затмение
Солнечное затмение — астрономическое явление, при котором Луна закрывает полностью или частично Солнце от человека на Земле. Во время затмения можно наблюдать солнечную корону.
Как возникло Солнце
В составе Солнца присутствует достаточно много золота и урана. Эти элементы появлялись в в ядрах ранних звёзд, а распространение их происходило из-за взрывов сверхновых. По основной теории Солнце и солнечная система сформировались из газопылевого облака, которое как раз и являлось остатком взрыва сверхновой звезды.
Известны несколько двойников нашей звезды. Они аналогичны по массе, светимости, возрасту, и температуре. Это 18 Скорпиона, 37 Близнецов, Бета Гончих Псов, HD 44594 и HIP56948.
Источник