Как устроено Солнце?
» Солнце » Как устроено Солнце?
Солнце, подобно луковице, состоит из нескольких сферических слоев. Вещество в них отличается по своим свойствам, а энергия там распространяется посредством разных физических процессов. Первым идет ядро, затем область лучистого переноса энергии, далее конвективная зона и, наконец, атмосфера. В атмосфере также выделяют несколько областей: фотосферу, хромосферу и корону.
Ядро — это центральная область Солнца радиусом около 150 000 км. В этом объеме сосредоточена примерно половина солнечной массы и выделяется практически вся энергия, которая поддерживает свечение Солнца. Материя ядра сильно сжата тяжестью внешних слоев, поэтому само оно очень тяжелое: плотность вещества в ядре в 150 раз больше плотности воды (примерно 150 т/м3).
В центральной части Солнца — температура 15 млн °С и сверхвысокие давления. Здесь протекают термоядерные реакции, в результате которых высвобождается огромное количество энергии и образуются ядра новых химических элементов. Эта энергия представляет собой электромагнитное излучение сверхкоротких длин волн.
Просачивание (перенос) излучения из центра Солнца к поверхности совершается крайне медленно. При этом от слоя к слою гамма-кванты слабеют. Сперва они превращаются в кванты рентгеновских лучей, затем в ультрафиолетовые. То есть частота и энергия излучения по мере продвижения к поверхности светила уменьшаются. Пройдут тысячи лет, прежде чем родившиеся в недрах гамма-кванты выйдут из него фотонами видимого света.
Электромагнитная энергия из ядра поступает в область лучистого переноса энергии (радиационную зону). Эта область достигает длины до 70% радиуса Солнца и представляет собой оболочку из газа очень высокой температуры. Здесь энергия распространяется путем поглощения и излучения веществом квантов. При этом коротковолновое гамма-излучение превращается в рентгеновское с большей длиной волны. Плотность, температура и давление уменьшаются по мере удаления от ядра, и в этом же направлении идет поток энергии. В целом этот процесс крайне медленный. По мере удаления от ядра температура газа понижается.
Конвективная область — это сферическая оболочка, лежащая выше радиационной зоны. Толщина этой оболочки составляет 1/10 часть радиуса Солнца. Плазма конвективной области подвижна, солнечное вещество здесь кипит и перемешивается. Отсюда внутреннее тепло Солнца перетекает по столбам горячего газа к поверхности светила. Там происходит потеря тепла, газ охлаждается и погружается обратно к центру.
Конвективная зона начинается примерно на расстоянии 0,7 радиуса от центра и простирается практически до самой видимой поверхности Солнца (фотосферы), где перенос основного потока энергии вновь становится лучистым. Иными словами, доставленная на поверхность энергия передается дальше в виде излучения.
Вырываясь на поверхность Солнца, столбы горячего газа, несущие тепло к его поверхности, как бы взрыхляют ее, как кроты, роющие свои ходы к поверхности земли. Поэтому поверхность Солнца похожа на рыхлую почву. Ширина таких неровностей достигает тысячи километров, а время «выравнивая» составляет от 8 до 20 мин. При рассмотрении с расстояния поверхность Солнца выглядит как бурлящее море, состоящее из отдельных ячеек горячего газа — гранул.
Как уже отмечалось, солнечная атмосфера включает несколько областей (в направлении к поверхности): фотосферу, хромосферу и корону. Первая наслаивается на конвективную область и имеет толщину 300 км. Температура газа на границе с конвективной областью — приблизительно 10 000°С, а температура верхней области фотосферы гораздо ниже — 5000°С.
Фотосфера — это светящаяся оболочка Солнца. Когда мы смотрим на наше светило, то видим именно фотосферу. Излучение Солнца, которое известно как солнечный свет, представляет собой смесь электромагнитных волн от инфракрасных (ИК) до ультрафиолетовых (УФ) лучей. Оно включает в себя видимый свет, который находится между ИК- и УФ-излучением в электромагнитном спектре.
Слой атмосферы Солнца, который находится над фотосферой, называется хромосферой. Он имеет красновато-фиолетовый цвет. Хромосферу можно наблюдать во время солнечных затмений — огненные языки, которые видны вокруг лунного диска, закрывающего Солнце.
Хромосфера состоит из разряженных газов. Плотность вещества в ее верхней части очень мала — приблизительно 10—12 г/см3. Толщина хромосферы — 10 000—15 000 км, а температура огненных языков в десятки раз больше температуры в фотосфере. Она повышается от 5500 до 10 000°С. В верхней части хромосферы температура солнечного вещества достигает порядка 20 000°С.
Самая внешняя часть атмосферы Солнца — солнечная корона. Она обладает огромной протяженностью: простирается на миллионы километров, что соответствует нескольким солнечным радиусам. Корона состоит из разряженных ионизованных газов, температура которых выше, чем в других частях солнечной атмосферы, и составляет миллион градусов. Частицы вещества в солнечной короне движутся с огромными скоростями.
Очень высокая температура солнечной короны возникает в результате того, что в нее из глубинных оболочек звезды выбрасывается огромное количество пылающего солнечного вещества (газов и плазмы), которое нагревает солнечную корону.
Корону можно наблюдать во время солнечного затмения. Ее яркость невелика по сравнению с фото- и хромосферой. Самая яркая часть называется внутренней короной. Она находится от поверхности Солнца на высоте более одного солнечного радиуса.
Корона имеет лучистую структуру, то есть обладает слабым свечением. Сила этого свечения приблизительно такая же, как у свечения Луны в полнолуние. Вещество солнечной короны, выбрасываемое в межзвездное пространство, называют солнечным ветром.
Солнечный ветер представляет собой почти постоянный поток элементарных частиц (электронов, протонов, нейтрино) и ядер различных атомов. Этот поток проходит сквозь дыры в солнечной короне и выбрасывается под воздействием сильного магнитного поля в космическое пространство. По мере удаления от Солнца скорость солнечного ветра возрастает. Около Земли она может достигать 400—500 м/с. Солнечный ветер уходит далеко за пределы Солнечной системы. При его усилении принято говорить о магнитных бурях — сильном выбросе частиц Солнцем.
Источник
Тест по астрономии «Основы астрономии»
Содержимое публикации
11 класс. Основы астрономии.
1.Сопоставьте термины с их значением: 1) Определенный период той или иной степени освещенности Луны
2) Время, за которое Луна совершает полный оборот вокруг Земли 3) Промежуток времени между двумя последовательными новолуниями
А. Синодический период Б. Сидерический период В. Фаза Луны
2. Возраст Солнечной системы. 1) составляет порядка 5 млрд лет2) составляет порядка 50 млрд лет
3) составляет порядка 700 млн лет 4) на данный момент неизвестен
3.Найдите расстояние (в км) между центром Земли и центром масс, вокруг которого вращается система Земля-Луна.Запишите число:
4. Параллакс это. 1) Расстояние 2) Время 3) Угол 4) Скорость смещения
5.Как называется система отсчета, используемая для описания движения тел в Солнечной системе?
1) Инерциальная2) Геоцентрическая3) Гелиоцентрическая4) Геостационарная
6.Расположите меры расстояния в порядке возрастания: 1)Световой год 2)Парсек 3)Астрономическая единица
7.Назовите вторую по удаленности от Солнца планету1) Меркурий2) Венера 3) Земля4) Луна
8.Выберете планеты, относящиеся к газовым гигантам:1) Марс2) Сатурн3) Уран4) Плутон
9.Луна является.. 1) астероидом 2) планетой 3) спутником
10.Найдите ускорение свободного падения на Луне (в м/с 2 ). Запишите число:
11. Лунные затмения возникают, когда. 1) Солнце заслоняет собой Луну от Земли 2) Луна оказывается между Солнцем и Землей 3) Земля оказывается между Солнцем и Луной
12.Что такое светимость?1) Мощность излучаемой энергии2) Интенсивность излучения3) Количество энергии, выделяемое Солнцем за одни солнечные сутки4) Характеристика яркости
13.Зная светимость Солнца и принимая расстояние от Венеры до Солнца, равным 108 млн км, найдите интенсивность солнечного излучения на поверхности Венеры (в Вт/м 2 ). Запишите число:
14.Что изменяет солнечная активность? 1) Количество протуберанцев 2) Химический состав Солнца
3) Количество пятен на Солнце 4) Температуру фотосферы 5) Форму солнечной короны
15.Сопоставьте объекты с температурой: 1) 10-15 млн К2) 15-25 тыс. К3) 6000 К4) 1,5-2 млн К
А)Фотосфера Б)Протуберанец В)Солнечная корона Г)Солнечное ядро
16. Возраст Солнца. 1) составляет примерно 10 млрд лет2) составляет примерно 5 млрд лет
3) составляет примерно 1 млрд лет 4) на данный момент неизвестен
17.Оцените порядок отношения массы Солнца к массе Земли:1) сотни2) тысячи3) десятки тысяч
4) сотни тысяч 5) миллионы
18.Полярные сияния возникают. 1) в результате вспышек на Солнце2) из-за солнечного ветра
3) из-за солнечных затмений 4) из-за продолжительности полярной ночи
19.Перечислите частицы или элементы, которые появляются в результате протекания водородного цикла на Солнце:1) Нейтрино2) Нейтроны3) Позитроны4) Гелий5) Кислород
20.Распределите слои Солнца, по мере удаления от поверхности. 1)Ядро 2)Фотосфера
3)Зона лучистого переноса 4)Конвективная зона
21.Возраст наблюдаемой Вселенной. 1) составляет около 4 млрд лет 2) составляет около 14 млрд лет
3) составляет около 40 млрд лет 4) определить нельзя
22.Расположите эпохи эволюции Вселенной в хронологическом порядке: 1)Инфляция 2)Планковская эпоха 3)Доминирование темной энергии 4)Доминирование вещества 5)Доминирование излучения
23. Найдите гравитационный радиус черной дыры (в км), масса которой равна 10 33 кг.Запишите число:
24.Ближайший к Земле квазар имеет красное смещение 0,158. Найдите скорость (в км/с), с которой этот квазар удаляется от Земли. Запишите число:
25.Найдите расстояние (в Мпк) от Земли до галактики, красное смещение которой равно 0,13.Запишите число:
26. Выберите теорию или модель, которая на данный момент не согласуется с наблюдениями
1) Теория Большого взрыва2) Теория Большого сжатия3) Модель горячей Вселенной
4) Темная энергия 5) Теория нестационарной Вселенной
27. Как называется наука, изучающая эволюцию Вселенной? 1) Астрофизика2) Астрология
3) Космология 4) Физика небесных тел
28.Звезда главной последовательности имеет массу в полтора раза больше массы Солнца. Во сколько раз светимость этой звезды превосходит светимость Солнца?Запишите число:
29.Из предложенных вариантов выберете два наиболее близких типа объектов: 1) Пульсар 2) Черная дыра
3) Сверхгигант 4) Нейтронная звезда
30. Расположите этапы эволюции звезд, начиная с самого раннего: 1)Газопылевое облако 2)Красный гигант 3)Протозвезда 4)Звезда главной последовательности 5)Белый карлик
1) (1 б.) Верные ответы:
2) (1 б.) Верные ответы: 1;
3) (2 б.): Верный ответ: 4670.; Верный ответ: 4670,1.;
4) (1 б.) Верные ответы: 3;
5) (1 б.) Верные ответы: 3;
6) (1 б.) Верные ответы:
7) (1 б.) Верные ответы: 2;
8) (1 б.) Верные ответы: 2; 3;
9) (1 б.) Верные ответы: 3;
10) (1 б.): Верный ответ: 1,6.; Верный ответ: 1,62.; 11) (1 б.) Верные ответы: 3;
12) (1 б.) Верные ответы: 1;
13) (1 б.): Верный ответ: 2626,66.; Верный ответ: 2626,7.; Верный ответ: 2627.;
14) (1 б.) Верные ответы: 1; 3; 5;
15) (1 б.) Верные ответы:
16) (1 б.) Верные ответы: 2;
17) (1 б.) Верные ответы: 4;
18) (1 б.) Верные ответы: 2;
19) (1 б.) Верные ответы: 1; 3; 4;
20) (1 б.) Верные ответы:
21) (1 б.) Верные ответы: 2;
22) (1 б.) Верные ответы:
23) (1 б.): Верный ответ: 1482.; Верный ответ: 1482,2.;
24) (1 б.): Верный ответ: 47400.;
25) (1 б.): Верный ответ: 520.;
26) (1 б.) Верные ответы: 2;
27) (1 б.) Верные ответы: 3;
28) (1 б.): Верный ответ: 4,86.; Верный ответ: 4,9.; Верный ответ: 5.; Верный ответ: 5,1.;
Источник
Строение Солнца
По современным представлениям, Солнце состоит из ряда концентрических сфер, или областей, каждая из которых обладает специфическими особенностями. Схематический разрез Солнца показывает его внешние особенности вместе с гипотетическим внутренним строением. Энергия, освобождаемая термоядерными реакциями в ядре Солнца, постепенно прокладывает путь к видимой поверхности светила. Она переносится посредством процессов, в ходе которых атомы поглощают, переизлучают и рассеивают излучение, т.е. лучевым способом. Пройдя около 80 процентов пути от ядра к поверхности, газ становится неустойчивым, и дальше энергия переносится уже конвекцией к видимой поверхности Солнца и в его атмосферу. Внутреннее строение Солнца
Внутреннее строение Солнца слоистое, или оболочечное, оно состоит из ряда сфер, или областей. В центре находится ядро, затем область лучевого переноса энергии, далее конвективная зона и, наконец, атмосфера. К ней ряд исследователей относят три внешние области: фотосферу, хромосферу и корону. Правда, другие астрономы к солнечной атмосфере относят только хромосферу и корону. Остановимся кратко на особенностях названных сфер.
Ядро — центральная часть Солнца со сверхвысоким давлением и температурой, обеспечивающими течение ядерных реакций. Они выделяют огромное количество электромагнитной энергии в предельно коротких диапазонах волн.
Область лучистого переноса энергии — находится над ядром. Она образована практически неподвижным и невидимым сверхвысокотемпературным газом. Передача через нее энергии, генерируемой в ядре, к внешним сферам Солнца осуществляется лучевым способом, без перемещения газа. Этот процесс надо представлять себе примерно так. Из ядра в область лучевого переноса энергия поступает в предельно коротковолновых диапазонах — гамма излучения, а уходит в более длинноволновом рентгеновском, что связано с понижением температуры газа к периферической зоне.
Конвективная область Солнца
Фотосфера
Фотосфера — это нижний из трех слоев атмосферы Солнца, расположенный непосредственно на плотной массе невидимого газа конвективной области. Фотосфера образована раскаленным ионизированным газом, температура которого у основания близка к 10000° К (т. е. абсолютная температура), а у верхней границы, расположенной примерно в 300 км выше, порядка 5000° К. Средняя температура фотосферы принимается в 5700° К. При такой температуре раскаленный газ излучает электромагнитную энергию преимущественно в оптическом диапазоне волн. Именно этот нижний слой атмосферы, видимый как желтовато-яркий диск, зрительно воспринимается нами как Солнце.
Через прозрачный воздух фотосферы в телескоп отчетливо просматривается ее основание — контакт с массой непрозрачного воздуха конвективной области. Поверхность раздела имеет зернистую структуру, называемую грануляцией . Зерна, или гранулы, имеют поперечники от 700 до 2000 км. Положение, конфигурация и размеры гранул меняются. Наблюдения показали, что каждая гранула в отдельности выражена лишь какое-то короткое время (около 5-10 мин.), а затем исчезает, заменяясь новой гранулой. На поверхности Солнца гранулы не остаются неподвижными, а совершают нерегулярные движения со скоростью примерно 2 км/сек. В совокупности светлые зерна (гранулы) занимают до 40 процентов поверхности солнечного диска.
Процесс грануляции представляется как наличие в самом нижнем слое фотосферы непрозрачного газа конвективной области — сложной системы вертикальных круговоротов. Светлая ячея — это поступающая из глубины порция более разогретого газа по сравнению с уже охлажденной на поверхности, а потому и менее яркой, компенсационно погружающейся вниз. Яркость гранул на 10-20 процентов больше окружающего фона указывает на различие их температур в 200-300° С.
Образно грануляцию на поверхности Солнца можно сравнить с кипением густой жидкости типа расплавленного гудрона, когда со светлыми восходящими струями появляются пузырьки воздуха, а более темные и плоские участки характеризуют погружающиеся порции жидкости.
Исследования механизма передачи энергии в газовом шаре Солнца от центральной области к поверхности и ее излучение в космическое пространство показали, что она переносится лучами. Даже в конвективной зоне, где передача энергии осуществляется движением газов, большая часть энергии переносится излучением.
Таким образом, поверхность Солнца, излучающая энергию в космическое пространство в световом диапазоне спектра электромагнитных волн, — это разреженный слой газов фотосферы и просматривающаяся сквозь нее гранулированная верхняя поверхность слоя непрозрачного газа конвективной области. В целом зернистая структура, или грануляция, признается свойственной фотосфере — нижнему слою солнечной атмосферы.
Хромосфера солнца
Хромосфера. При полном солнечном затмении у самого края затемненного диска Солнца видно розовое сияние — это хромосфера. Она не имеет резких границ, а представляет собой сочетание множества ярких выступов или языков пламени, находящихся в непрерывном движении. Хромосферу сравнивают иногда с горящей степью. Языки хромосферы называют спикулами. Они имеют в поперечнике от 200 до 2000 км (иногда до 10000) и достигают в высоту нескольких тысяч километров. Их надо представлять себе как вырывающиеся из Солнца потоки плазмы (раскаленного ионизированного газа).
Установлено, что переход от фотосферы к хромосфере сопровождается скачкообразным повышением температуры от 5700 К до 8000 — 10000 К. К верхней же границе хромосферы, находящейся приблизительно на высоте 14000 км от поверхности солнца, температура повышается до 15000 — 20000 К. Плотность вещества на таких высотах составляет всего 10-12 г/см3, т. е. в сотни и даже тысячи раз меньше, чем плотность нижних слоев хромосферы.
Источник
➤ Adblockdetector