Внутреннее строение Солнца
Внутреннее строение Солнца гораздо сложнее, чем мы можем себе представить. Днем на небосводе мы видим лишь небольшую часть внешней оболочки нашей звезды, но что творится под ней, увидеть невозможно. Внутри звезды находятся громадные слои плазмы, в которых протекают различные термоядерные процессы. Температура там достигает нескольких десятков миллионов градусов по Цельсию, что позволяет Солнцу обеспечивать энергией не только нашу планету, но и все остальные, вращающиеся вокруг него.
Внутри звезды существуют несколько областей, которые сильно отличаются друг от друга. Сразу под оболочкой находится конвективная зона, в которой протекают потоки плазмы, далее расположена область лучистого переноса, распределяющая энергию между остальными слоями звезды. В центре Солнца находится ядро, в котором протекают бурные термоядерные реакции. А сейчас давайте подробнее поговорим о каждой составляющей внутреннего строения Солнца.
Изображение Солнца в разрезе
Солнечное ядро
Ядро нашей звезды является самым горячим местом не только в ней, но и во всей Солнечной системе. Оно занимает четверть всего объема Солнца. Его температура в самом центре достигает 14 миллионов градусов по Цельсию, а плотность – около 150 000 кг/м 3 .
В солнечном ядре беспрерывно протекают различные термоядерные реакции, формирующие миллионы тонн элементарных частиц каждую секунду. Синтез этих частиц выделяет колоссальное количество энергии, которая не только нагревает всю звезду, но и распространяется далеко за ее пределы, доходя до планет в виде света и солнечного ветра. Наша Земля потребляет мизерное количество всей энергии, исходящей от Солнца. Чтобы поглощать и распределять все солнечное излучение, понадобится оборудование небывалых масштабов, например, известная многим Сфера Дайсона.
Изображение Солнца с разделением составляющих
Как известно, вечных двигателей во Вселенной не существует, и солнечное ядро не исключение. Когда-нибудь в нем перестанут протекать термоядерные реакции, так как запасы водорода звезды будут исчерпаны. Тогда Солнце начнет расширяться до тех пор, пока не превратиться в красного гиганта. За это время звезда успеет поглотить несколько планет нашей системы, включая Землю. Затем солнечное ядро разогреется до 100 миллионов градусов по Цельсию, внешняя оболочка превратится в туманность, а ядро – в белого карлика, который начнет постепенно гаснуть и будет делать это в течение миллиардов лет. На этом Солнечная система официально погибнет. Но переживать не стоит, так как водорода в Солнце хватит еще на 6,5 миллиардов лет термоядерных реакций.
Зона лучистого переноса
Следующая область Солнца распределяет энергию, образующуюся при протекании термоядерных реакций. Зона лучистого переноса почти такая же плотная, как и само ядро, а ее температура колеблется между 2 и 7 миллионами градусов по Цельсию в зависимости от приближения к ядру. Интересно то, что перераспределение энергии происходит не один раз, поэтому первый ядерный фотон, появившийся после сразу реакции, доходит до конвективной зоны только через пару сотен тысяч лет.
Внутреннее строение Солнца
Конвективная зона
На границе между внешней оболочкой и областью лучистого переноса находится конвективная зона. Здесь плотность уже заметно ниже, чем в ядре, а температура держит на уровне около 5000-5400°C. В этой зоне происходит смешивание горячих и более холодных потоков плазмы, которое называется конвекцией. Именно этот процесс ответственен за образование магнитного поля звезды. Также в конвективной зоне проходит ионизация атомов водорода и гелия. Именно так и образуется солнечный ветер, который вызывает на нашей планете магнитные бури и северное сияние.
Источник
Внутреннее строение солнца
Внутреннее строение Солнца можно условно разделить на три зоны по характеру процессов, которые связаны с выделением и передачей энергии.
Солнечное ядро
Ядро – это центральная часть звезды. Оно имеет радиус 150 – 175 тыс. км, что составляет 20 – 25% солнечного радиуса. Ядро, по сути, является термоядерным реактором, ибо реакции такого типа в нём и происходят. Плотность ядра в 150 раз превышает плотность воды, а температура центра его больше 14 000 000° К. Скорость вращения звезды вокруг своей оси в ядре заметно выше, нежели на поверхности. Каждую секунду посредством термоядерной реакции в излучение обращаются 4,26 млн. тонн вещества. Но топлива солнечной кочегарки достаточно для нескольких миллиардов лет работы.
Зона лучистого переноса
В этой зоне перенос энергии происходит главным образом с помощью излучения и поглощения фотонов. При этом направление каждого конкретного фотона, излучённого слоем плазмы, никак не зависит от того, какие фотоны плазмой поглощались, поэтому он может как проникнуть в следующий слой плазмы в лучистой зоне, так и переместиться назад, в нижние слои. Из-за этого промежуток времени, за который многократно переизлучённый фотон (изначально возникший в ядре) достигает конвективной зоны, может измеряться миллионами лет. В среднем этот срок составляет для Солнца 170 тыс. лет
Конвективная зона
Следующую, внешнюю, область Солнца занимает конвективная зона. Ближе к поверхности Солнца температуры и плотности вещества уже недостаточно для полного переноса энергии путём переизлучения. Возникает вихревое перемешивание плазмы, и перенос энергии к поверхности (фотосфере) совершается преимущественно движениями самого вещества.
С одной стороны, вещество фотосферы, охлаждаясь на поверхности, погружается вглубь конвективной зоны. С другой стороны, вещество в нижней части получает излучение из зоны лучевого переноса и поднимается наверх, причём оба процесса идут со значительной скоростью. Такой способ передачи энергии называется конвекцией, а подповерхностный слой Солнца толщиной примерно 200 000 км, где она происходит, — конвективной зоной. По мере приближения к поверхности температура падает в среднем до 5800 К, а плотность газа до менее 1/1000 плотности земного воздуха.
Источник
Конвективная зона
Зона конвекции — область Солнца (или более обще, звезды) в которой перенос энергии из внутренних районов во внешние происходит главным образом путём активного перемешивания вещества — конвекции.
Содержание
Расположение и строение
Выше зоны конвекции расположена фотосфера, ниже — зона лучистого переноса. Наглядным аналогом процессов, происходящих в конвективной зоне, является подогрев воды в сосуде. Пламя нагревает нижние слои воды, и они в результате теплового расширения вытесняются вверх другими, холодными и более тяжёлыми слоями. Аналогичный процесс происходит и в Солнце, где источником энергии служит солнечное ядро с происходящими в нем термоядерными реакциями.
Движение вещества в конвективной зоне происходит не хаотично, а в виде устойчивых ячеек циркуляции шестигранной формы — по оси ячейки вещество поднимается, а у периферии опускается. Кроме того, по вертикали конвекция разбивается на слои, толщина которых близка к толщине «однородной атмосферы», где плотность меняется в e = 2,7 раза. Поэтому размер ячеек меняется по мере движения к поверхности звезды. У основания конвективной зоны образуются гигантские ячейки размером около половины радиуса звезды, в промежуточных слоях их размер уменьшается, а в верхнем слое их размер составляет несколько сотен км. На поверхности Солнца видны следы всех слоёв ячеек, в виде гранул и более крупных структур (супергрануляция).
Скорость конвекции зависит от глубины. У основания конвективной зоны она мала (десятки м/c), под фотосферой она достигает значений 1-2 км/с.
Физические процессы в конвективной зоне
Движение вещества в конвективной зоне тесно связано с процессами ионизации и рекомбинации атомов водорода и гелия, и во многом обусловлено ими.
Конвективные зоны звёзд различной массы
Обычная конвективная зона
Солнце, а также звёзды главной последовательности, имеющие среднюю массу и близкий спектральный класс, обладают конвективной зоной, которая занимает приблизительно треть объёма звезды. Когда горячая плазма поднимается к верхней границе конвективной зоны, она охлаждается за счёт излучения энергии в фотосферу, остывает и погружается вглубь, где нагревается излучением лучистой зоны, после чего цикл повторяется. Поскольку зона ядерных реакций отделена от зоны перемешивания вещества зоной лучистого переноса, то гелий практически не выносится в поверхностные слои Солнца, а накапливается в его ядре.
Конвективная зона на Солнце и сходных звёздах представляет собой зону частично ионизованных водорода и гелия. Конвективная зона простирается до глубины, где водород и гелий полностью ионизованы. Чем ниже температура звезды, тем толще её конвективная зона, у холодных красных звёзд её толщина достигает половины радиуса. Наоборот, у более горячих звёзд спектрального класса А водород заметно ионизован уже на поверхости, поэтому уже на небольшой глубине и водород и гелий полностью ионизованы, следовательно толщина конвективной зоны у таких звёзд мала.
Ядерная конвективная зона
У массивных звёзд ранних спектральных классов (O и B) синтез гелия осуществляется не протон-протонным, а азотно-углеродным циклом. Скорость этой реакции очень сильно зависит от температуры, поэтому температура внутри ядра по мере движения к центру звезды очень быстро возрастает. Большой температурный градиент внутри ядра создаёт условия для формирования ещё одной, внутриядерной зоны конвекции, которая лежит под зоной лучистого переноса, и в которой происходит активное перемешивание массы вещества, участвующего в ядерных реакциях. Это приводит к равномерному выгоранию водорода по всему ядру, что существенно влияет на ход эволюции таких звёзд.
Звёзды без лучистой зоны
У звёзд главной последовательности, имеющих малую массу (менее 0,26 массы Солнца) — красных карликов, зона конвекции занимает весь объём звезды. Лучистая зона отсутствует и у молодых звёзд малой массы (до трёх масс Солнца), ещё не завершивших процесс гравитационного сжатия и находящихся на подходе к главной последовательности. У красных гигантов зона конвекции также простирается непосредственно до ядра.
Ссылки
- Конвекция — Физика Космоса: Маленькая энциклопедия
 Солнце | ||
|---|---|---|
| Структура | Ядро·Зона лучистого переноса· Конвективная зона |  |
| Атмосфера | Фотосфера·Хромосфера·Солнечная корона | |
| Расширенная структура | Гелиосфера (Гелиосферный токовый слой·Граница ударной волны) ·Гелиосферная мантия·Гелиопауза· Головная ударная волна | |
| Относящиеся к Солнцу феномены | Солнечное затмение·Солнечная активность (Солнечные пятна·Солнечные вспышки·Корональные выбросы массы) ·Солнечная радиация (Вариации солнечного излучения) ·Корональные дыры· Корональные петли ·Факелы·Гранулы·Флоккулы·Протуберанцы и волокна·Спикулы·Супергрануляция·Солнечный ветер·Волна Мортона | |
| Связанные темы | Солнечная система·Солнечное динамо·Звёздная эволюция | |
| Спектральный класс: G2 | ||
Wikimedia Foundation . 2010 .
Смотреть что такое «Конвективная зона» в других словарях:
конвективная зона — Солнца, слой толщиной 150 200 тыс. км, расположенный непосредственно под фотосферой; вещество этого слоя, находясь в конвективном движении, переносит энергию из глубин Солнца к его поверхности; ячеистая структура конвективных потоков во многом… … Энциклопедический словарь
КОНВЕКТИВНАЯ ЗОНА — Солнца, слой толщ 150 200 т. км, расположенный непосредственно под фотосферой; в во этого слоя, находясь в конвсктивиом движении, переносит энергию из глубин Солнца к его поверхности; ячеистая структура конвективных потоков во многом определяет… … Естествознание. Энциклопедический словарь
КОНВЕКТИВНАЯ ЗОНА Солнца — слой толщиной 150 200 тыс. км, расположенный непосредственно под фотосферой; вещество этого слоя, находясь в конвективном движении, переносит энергию из глубин Солнца к его поверхности; ячеистая структура конвективных потоков во многом определяет … Большой Энциклопедический словарь
Зона конвекции — Зона конвекции область Солнца (или более обще, звезды) в которой перенос энергии из внутренних районов во внешние происходит главным образом путём активного перемешивания вещества конвекции. Содержание 1 Расположение и строение 2 Конвективные… … Википедия
Зона лучистого переноса — Строение Солнца Зона лучистого переноса средняя зона Солнца. Располагается непосредственно над солнечным ядро … Википедия
Зона радиации — Строение Солнца Зона лучистого переноса средняя зона Солнца. Располагается непосредственно над солнечным ядром. Выше зоны лучистого переноса находится конвективная зона. Нижней границей зоны считают линию, ниже которой происходят ядерные реакции … Википедия
КОНВЕКТЙВНАЯ ЗОНА — звезды область звезды с развитой конвекцией, являющейся осн. фактором переноса тепла и выравнивания хим. состава. У звёзд главной последовательности с массами имеются конвективные оболочки, толщина к рых увеличивается с уменьшением массы, так что … Физическая энциклопедия
Солнце — У этого термина существуют и другие значения, см. Солнце (значения). Солнце … Википедия
Светило — Солнце Основные характеристики Среднее расстояние от Земли 1,496×1011 м (8,31 световых минут) Видимая звёздная величина (V) −26,74m … Википедия
Звезда — У этого термина существуют и другие значения, см. Звезда (значения). Плеяды Звезда небесное тело, в котором идут, шли или будут идти … Википедия
Источник