Как рождается энергия Солнца?
Есть одна причина, по которой Земля является единственным местом в Солнечной системе, где существует и процветает жизнь. Конечно, ученые подозревают, что под ледяной поверхностью Европы или Энцелада может тоже существовать микробная или даже водная форма жизни, также ее могут найти и в метановых озерах Титана. Но до поры до времени Земля остается единственным местом, которое обладает всеми необходимыми условиями для существования жизни.
Одна из причин этому заключается в том, что Земля расположена в потенциально обитаемой зоне вокруг Солнца (так называемой «зоне Златовласки»). Это означает, что она находится в нужном месте (не слишком далеко и не слишком близко), чтобы получать обильную энергию Солнца, в которую входит свет и тепло, необходимые для протекания химических реакций. Но как именно Солнце обеспечивает нас энергией? Какие этапы проходит энергия на пути к нам, на планету Земля?
Ответ начинается с того, что Солнце, как и все звезды, может вырабатывать энергию, поскольку является, по сути, массивным термоядерным реактором. Ученые считают, что оно началось с огромного облака газа и частиц (т. е. туманности), которое коллапсировало под силой собственной тяжести — это так называемая теория туманности. В этом процессе родился не только большой шар света в центре нашей Солнечной системы, но и водород, собранный в этом центре, начал синтезироваться с образованием солнечной энергии.
Технически известный как ядерный синтез, этот процесс высвобождает огромное количество энергии в виде тепла и света. Но на пути из центра Солнца к планете Земля эта энергия проходит через ряд важных этапов. В конце концов, все сводится к слоям Солнца, и роль каждого из них играет важную роль в процессе обеспечения нашей планеты важнейшей для жизни энергией.
Ядро Солнца — это область, которая простирается от центра до 20-25% радиуса светила. Именно здесь, в ядре, производится энергия, порождаемая преобразованием атомов водорода (H) в молекулы гелия (He). Это возможно благодаря огромному давлению и высокой температуре, присущим ядру, которые, по оценкам, эквивалентны 250 миллиардам атмосфер (25,33 триллиона кПа) и 15,7 миллионам градусов по Цельсию, соответственно.
Конечным результатом является слияние четырех протонов (молекул водорода) в одну альфа-частицу — два протона и два нейтрона, связанных между собой в частицу, идентичной ядру гелия. В этом процессе высвобождается два позитрона, а также два нейтрино (что меняет два протона на нейтроны) и энергия.
Ядро — единственная часть Солнца, которая производит значительное количество тепла в процессе синтеза. По сути, 99% энергии, произведенной Солнцем, содержится в пределах 24% радиуса Солнца. К 30% радиуса синтез почти целиком прекращается. Остаток Солнца подогревается энергией, которая передается из ядра через последовательные слои, в конечном счете достигая солнечной фотосферы и утекая в космос в виде солнечного света или кинетической энергии частиц.
Солнце высвобождает энергию, преобразуя массу в энергию со скоростью 4,26 миллиона метрических тонн в секунду, что эквивалентно 38,460 септиллионам ватт в секунду. Чтобы вам было понятнее, это эквивалентно взрывам 1 820 000 000 «царь-бомб» — самой мощной термоядерной бомбы в истории человечества.
Зона лучистого переноса
Эта зона находится сразу после ядра и простирается на 0,7 солнечного радиуса. В этом слое нет тепловой конвекции, но солнечная материя очень горячая и достаточно плотная, чтобы тепловое излучение запросто передавало интенсивное тепло из ядра наружу. В основном она включает ионы водорода и гелия, испускающие фотоны, которые проходят короткое расстояние и поглощаются другими ионами.
Конвективная зона
Это внешний слой Солнца, на долю которого приходится все, что выходит за рамки 70% внутреннего радиуса Солнца (и уходит примерно на 200 000 километров ниже поверхности). Здесь температура ниже, чем в радиационной зоне, и тяжелые атомы не полностью ионизированы. В результате радиационный перенос тепла проходит менее эффективно, и плотность плазмы достаточно низка, чтобы позволить появляться конвективным потокам.
Из-за этого поднимающиеся тепловые ячейки переносят большую часть тепла наружу к фотосфере Солнца. После тог, как эти ячейки поднимаются чуть ниже фотосферической поверхности, их материал охлаждается, а плотность увеличивается. Это приводит к тому, что они опускаются к основанию конвективной зоны снова — где забирают еще тепло и продолжают конвективный цикл.
На поверхности Солнца температура падает до примерно 5700 градусов по Цельсию. Турбулентная конвекция этого слоя Солнца также вызывает эффект, который вырабатывает магнитные северный и южный полюса по всей поверхности Солнца.
Именно в этом слое также появляются солнечные пятна, которые кажутся темными по сравнению с окружающей область. Эти пятна соответствуют концентрациям потоков магнитного поля, которые осуществляют конвекцию и приводят к падению температуры на поверхности по сравнению с окружающим материалом.
Фотосфера
Наконец, есть фотосфера, видимая поверхность Солнца. Именно здесь солнечный свет и тепло, излученные и поднятые на поверхность, распространяются в космос. Температуры в этом слое варьируются между 4500 и 6000 градусами. Поскольку верхняя часть фотосферы холоднее нижней, Солнце кажется ярче в центре и темнее по бокам: это явление известно как затемнение лимба.
Энергия, испускаемая фотосферой, распространяется в космосе и достигает атмосферы Земли и других планет Солнечной системы. Здесь, на Земле, верхний слой атмосферы (озоновый слой) фильтрует большую часть ультрафиолетового излучения Солнца, но пропускает часть на поверхность. Затем эта энергия поглощается воздухом и земной корой, согревает нашу планету и обеспечивает организмы источником энергии.
Солнце находится в центре биологических и химических процессов на Земле. Без него жизненный цикл растений и животных закончился бы, циркадные ритмы всех земных существ были бы сорваны, и жизнь на Земле перестала бы существовать. Важность Солнца была признана еще в доисторические времена, и многие культуры рассматривали его как божество (и зачастую помещали его в качестве главного божества в свои пантеоны).
Однако только в последние несколько столетий мы начали понимать процессы, которые питают Солнце. Благодаря постоянным исследованиям физиков, астрономов и биологов, мы теперь можем понять, как Солнце производит энергию и как она проходит через нашу Солнечную систему. Изучение известной Вселенной с ее разнообразием звездных систем и экзопланет также помогает нам провести аналогию с другими типами звезд.
Источник
Кто-то крадет земное тепло.
До сих пор ученые не могут понять, куда делась значительная часть тепловой энергии, которую Земля за последние десять лет получила от Солнца. Одни исследователи считают, что пропажу следует искать в океанических глубинах — тепло ушло именно туда. Другие говорят, что вообще никакой потери не было, имела место быть банальная ошибка в расчетах.
Эту историю можно смело назвать преступлением века. Которое до сих пор никто не может толком раскрыть. А суть его очень и очень проста — каждые сутки на планете кто-то крадет… ее тепло! Причем размер хищения не маленький — речь идет о сотнях триллионов джоулей. Ученые пока не могут даже и предположить, где искать этого воришку. Хотя версии, конечно же, есть.
Однако, почему, собственно говоря, все вдруг так обеспокоились из-за этого? Ну, во-первых, уже давно стало понятно, что сейчас с климатом что-то происходит. Поэтому весьма важно знать тепловой баланс планеты — ведь только на этом основании можно делать какие-то более или менее достоверные прогнозы. Во-вторых, если такая «недостача» действительно имеет место быть, то это ставит под сомнения правомерность использования многих методик, которым ученые доверяют.
Ну, и наконец, для тех, кто придерживается весьма спорной «антропогенной» версии о глобальном потеплении, подобная потеря вообще катастрофична — получается, раз планета аккумулировала меньше тепла, чем должна была, согласно их расчетам, то никакого потепления нет вообще. А это значит, что большое количество научных групп, работающих над данной проблемой, в ближайшем будущем могут остаться без финансирования (ибо зачем тратить деньги на исследование проблемы, которой нет). Поэтому для этих ученых вдвойне выгодно побыстрее отыскать «пропавшее тепло», пока ведомства, занимающиеся финансированием их исследований, не отыскали недочеты в их версии развития событий.
Но почему вообще кто-то заговорил о пропавшем тепле? На самом деле, впервые это предположение высказали ученые Кевин Тренберт и Джон Фасулло из Национального центра атмосферных исследований США, которые в 2010 году опубликовали в журнале Science статью, содержащую результаты их исследований. Они провели простую операцию — сопоставили данные о том, сколько тепла поступило от Солнца на Землю за период с 2004 по 2008 год, с тем количеством тепловой энергии, которую удалось зафиксировать датчикам на нашей планете за тот же период. И обнаружили серьезное несовпадение.
Ну, а как вообще все это можно измерить? На самом деле, такие методики есть, и ими пользуются далеко не первый год. Начнем с того, что поступающее от Солнца тепло благодаря системе спутников можно измерить достаточно точно. Ну, а дальше нужно получить данные о температуре атмосферы (это делается с помощью других спутников, зондов и метеостанций), о нагреве земной поверхности (это также делается на метеостанциях) и о температуре океана — то есть всех оболочек Земли, где это тепло аккумулируется.
Самое сложное — это, конечно же, измерить тепло, рассеянное в Мировом океане. А ведь данное количество знать весьма важно — согласно многим моделям, в нем удерживается 90 процентов попавшей на Землю тепловой энергии. До недавнего времени подобные данные поступали в основном с исследовательских судов и глубоководных зондов. Однако с 2003 года функционирует всемирная сеть автоматических инструментов «Арго», насчитывающая свыше трех тысяч буев, постоянно следящих за температурой в двухкилометровом слое океана.
Так вот, Трентберг и Фасулло в своих расчетах аккумуляции тепла океаном в первую очередь ориентировались именно на данные «Арго». И вот тут-то и случилась «недостача» — «Арго» показала, что в океане за это время было запасено на несколько сотен триллионов джоулей тепла меньше, чем должно было быть. По образному выражению одного из авторов работы, Джона Фасулло: «Это можно сравнить с ситуацией, когда с вашего банковского счета исчезает 1 000 долларов, хотя вы взяли оттуда лишь 300 долларов».
Итак, куда же делось тепло? Сами Фасулло и Трентберг решили, что, возможно, оно ушло в более глубокие слои океана, где измерить его точное количество, увы, до сих пор весьма и весьма затруднительно. Но каким образом? Ведь обычно именно теплая, прогретая вода держится у поверхности, поскольку она менее плотная и тяжелая. То есть для того, чтобы она ушла вниз, ее следует охладить. Как видите, замкнутый круг получается.
Впрочем, не исключено, что эту самую теплую воду регулярно «утаскивают» на дно живые существа. Подобное было описано для медуз в некоторых тропических лагунах — мигрируя ночью на глубину, они «уносят» в своих телах прогретую за день воду с поверхности (подробнее об этом читайте в статье «Глобальное потепление устроили… медузы!»). А ведь в океане обитает весьма много живых существ, которые совершают постоянные миграции. Может быть, это они «крадут» тепло? Увы, исследований в этой области пока весьма и весьма недостаточно, поэтому точно сказать о том, происходит ли это на самом деле, пока нельзя.
В то же время недавняя работа группы американских исследователей под руководством Нормана Лойба показала, что, возможно, их предшественники просто совершили ошибку при расчетах. Хотя сами они не виноваты в этом — просто нельзя было безоговорочно доверять данным, полученным от «Арго». И вот почему — развертывание этой системы происходило постепенно. Ну, а поскольку новые инструменты всегда работают по-иному, нежели старые, то естественно, что изменились многие параметры — например, распределение точек измерения, их плотность, и т. п. В результате возникла некоторая неопределенность, не поддающаяся оценке.
Сейчас же исследователи воспользовались данными других систем, работающих параллельно «Арго» — тех же самых исследовательских судов и зондов. В результате они установили, что эта самая неопределенность в течение переходного периода развертывания «Арго» и впрямь была довольно большой. Отсюда и произошла кажущаяся «потеря» океанического тепла — исключительно из-за того, что измерения проводились в других местах, с другим интервалом и т.п.
В действительности же, отмечают авторы данной работы, разница между количеством тепла в океане и итоговым теплоэнергетическим балансом Земли не столь уже велика. Более того, ее нельзя назвать статистически значимой, речь идет не о сотнях триллионов джоулей, а всего лишь о нескольких тысячах. Это говорит о том, что недостающая энергия не пропала без вести и по-прежнему находится там, где ей и положено быть — в Мировом океане. Просто ее не удалось правильно подсчитать.
Однако в то же время есть данные и в пользу гипотезы Фасулло и Трентберга. Дело в том, что, согласно подсчетам той же группы Лойба, средняя температура на глубине Мирового океана все-таки возросла. Поэтому исключать того, что какая-то часть тепла все-таки ушла вниз, нельзя. Другое дело, что она не столь значительна, как предполагалось ранее. Поэтому для того, чтобы более точно оценить эту «потерю», нужно провести новые исследования…
Добавьте «Правду.Ру» в свои источники в Яндекс.Новости или News.Google, либо Яндекс.Дзен
Быстрые новости в Telegram-канале Правды.Ру. Не забудьте подписаться, чтоб быть в курсе событий.
Источник
Куда пропадает энергия? Как перестать её терять?!
У каждого человека есть запас энергии, который ему необходим для полноценной жизни. Конечно, иногда выдаются тяжелые дни и люди устают — это норма . Но если усталость становится хронической — это отклонение.
Бывают случаи, когда человек не знает, почему энергии нет. И работа вроде хорошая и семья в порядке на первый взгляд, но сил встать и что-то делать просто нет. Почему?
В данной статье я расскажу о том, что такое энергия, куда она уходит и почему её начинает не хватать, что делать чтоб перестать терять энергию, и что делать чтоб её получать.
Что такое энергия?
Энергия — это жизненно необходимый ресурс человечества. Многие при слове энергия воображают электричество и ток, возможно молнию и т. д. И это правильно, да, энергия чаще всего состоит из электричества (не будем углубляться в физику тепловой и иной энергии). Наше тело наполнено нейронными связями, они же в свою очередь общаются именно благодаря электричеству в теле. Так что можно сказать, что каждый человек это генератор энергии и её аккумулятор.
Почему энергия жизненно необходима? Все просто! Мы живем только благодаря энергии, если бы ее не было, мы не смогли бы сделать первый вдох при рождении, а значит нас бы просто не было. Как известно первый вдох происходит рефлекторно, рефлексы срабатывают благодаря нервным окончаниям, которые в свою очередь передают электрические импульсы почти моментально. Но если нет электрических импульсов, то ни одна система не сработает.
Вот и получается что без энергии нас бы просто не было.
Куда уходит энергия и почему?
Как мы уже выяснили, энергия это ресурс, и как любой ресурс он имеет свойство заканчиваться.
Возможно я вас удивлю, но все ресурсы исчерпаемы. Даже солнечная энергия, которую считают неисчерпаемой, рано или поздно кончится, просто произойдет это через миллионы лет.
Но если энергия заканчивается, значит мы куда-то её тратим. Но куда? Дом, работа, дети (если есть), телевизор, интернет и др. Казалось бы, когда все это только начиналось, таких проблем не было, энергии хватало и еще оставалось.
Наша энергия улетает в мир, причем иногда просто так и без нашего желания. Иногда нашу энергию просто воруют. Энергия поддерживает чужие установки в нашем сознании. Мы забываем восполнять энергию.
Всё это причины великой потери ресурсов, предлагаю разобрать каждую.
Энергия улетает в мир
Наша энергия задействуется в нескольких сферах сразу. Когда мы дома, мы думаем о работе, представляя начальника и гору бумаг. На работе думаем о доме, гора немытой посуды таинственным образом появляющаяся когда ты приходишь с работы, готовка, уборка и куча бумаг с работы которые ты не успел разобрать.
Знакомая ситуация? А ведь все это затраты, причем очень большие. Представьте что на мысль об одном деле человек тратит 1 единицу энергии, предположим, что в день у каждого 20 единиц. Базовые потребности (поддержание тела и мыслительных операций в норме) занимает 6 единиц.
Получается у нас 6 обязательных единиц и 14 свободных. Вернемся к ситуации с работой:
Собираясь на работу думаете о том, что будет много бумажной волокиты -1 единица, думаете как быстрей добраться на работу -1(а если еще и опаздываете то еще -2 — страх и мысли о том как оправдываться), а если работа не любимая еще и думаете как от нее избавиться или избежать -1, вы работаете -1единица, думаете о доме (уборка, готовка и все остальное, делить не будем) еще -1, понимаете что не успеваете закончить работу (начинаете торопиться с оглядкой на часы т.е. думать о времени) -1 ед, осознаете, что не успели и придется неизвестно как тащить кипу бумаг домой -1 ед, думаете как нести все домой (таки, машина, или пешком) -1ед, дома думаете о том, что можно было все сделать на работе -1 ед, проблемы с домашними делами (поработать не получается и по дому не успеваете) -1, не успеваете сделать за вечер и думаете, как закончить утром -1, понимаете, что утром не закончить и придется оправдываться перед начальником -1, ложитесь спать со страхом завтрашнего дня -1.
Это уже -15 единиц энергии, при том что мы не делили обязанности на пункты.
Итого, остается у нас уже базовых меньше 6 единиц, учитывая что мы много думаем, ходим, разговариваем они тоже тратятся. И вот к вечеру мы разряжены в 0. И так каждый день. А ведь стресс, ругань и страх тратят больше чем 1 единицу. Получается каждый день мы уходим в минус.
Так вот и появляется хроническая усталость.
В психологии чаще всего выделяют 2 причины нехватки энергии (это зависит от того в каком направлении работает психолог)
1 — это незакрытые гештальты (ниже объясню что это такое).
2 — это неудовлетворенные потребности.
Незакрытые гештальты это какое-то незаконченное событие от которого осталось много вопросов, то, о чем мы неосознанно, но постоянно думаем.
Представьте, что существует идеальная пара и все у них хорошо, но вот девушка решает бросить парня не объясняя причины, просто уходит и всё. Парень же остается в непонимании, что произошло, почему так получилось. Он думает что не так, в нем ли проблема, или просто она его разлюбила, или это неудачная шутка. и все эти мысли он будет перебирать еще очень долго, и на это будет тратиться энергия (при том очень много). это и есть незакрытый гештальт.
Думаю это словосочетание более понятно. Когда потребности не удовлетворены человек постоянно о них думает и энергия так же утекает сквозь пальцы.
Вот и получается, что больше всего энергии мы тратим именно в мыслительной деятельности. Поэтому и появляется усталость, переходящая в хроническую форму.
По этой причине люди часто находятся в недоумении (ничего не делал но устал).
Источник