Радиационная зона солнца это

Вселенная сегодня

Новости космоса и астрономии

Внутренняя часть Солнца. Фотография предоставлена: NASA.

Отсюда с Земли, Солнце похоже на гладкий шар огня, и до открытия солнечных пятен космическим кораблем Galileo, астрономы даже полагали, что оно было идеальным шаром без дефектов. Тем не менее, мы теперь знаем, что Солнце, как Земля, на самом деле состоят из нескольких слоев, каждый из которых служит своей собственной цели. Это такая структура Солнца, которая приводит в действие эту массивную печь и поставщика всей земной жизни и энергии.

Из чего состоит Солнце?

Если бы вы могли разделить Солнце на части, и сравнить эти разные элементы, вы бы обнаружили, что Солнце состоит из водорода (74%) и гелия (около 24%). Астрономы считают, что любой элемент тяжелее гелия будет металлом. Оставшееся количество Солнца составляет железо, никель, кислород, кремний, серу, магний, углерод, неон, кальций и хром. Фактически, Солнце имеет 1% кислорода; а все остальное — это оставшийся 1%.

Остатки сверхновой NR 0509-67.5. Сверхновые предоставляли более тяжелые элементы в Солнце. Фотография предоставлена: NASA/ESA/CXC.

Откуда появились эти элементы? Водород и гелий появились от Большого Взрыва. В ранние моменты Вселенной, первый элемент, водород, образовался из супа элементарных частиц. Давление и температуры были все еще сильны, что вся Вселенная имела одни и те же условия как в ядре звезды. Водород синтезировался в гелий, пока Вселенная не охладилась достаточно, что эта реакция не могла бы больше происходить. Соотношения водорода и гелия, которые мы видим во Вселенной в наши дни, было создано в эти первые моменты после Большого Взрыва.

Другие элементы были созданы в других звездах. Звезды постоянно синтезируют водород в гелий в своих ядрах. Как только водород в ядре выработается, они переключатся на ядерный синтез все более и более тяжелых элементов, как гелий, литий, кислород. Большинство более тяжелых металлов, которые мы видим в Солнце образовались в других звездах в конце их жизней.

Самые тяжелые элементы, как золото и уран, образовались, когда звезды, во много раз более массивные нашего Солнца, детонировали во взрывах сверхновых. В доли секунды, когда образовывалась черная дыра, элементы сталкивались вместе при интенсивном тепле и давлении для образования самых тяжелых элементов. Взрыв распространил эти элементы по всему региону, где они могли бы способствовать образованию новых звезд.

Наше Солнце состоит из элементов, оставшихся от Большого Взрыва, элементов, образовавшихся из умирающих звезд, и элементов, созданных в сверхновых. Это довольно удивительно.

Цепочка протон-протон, которая питает ядерный синтез внутри ядра нашего Солнца. Предоставлено: Ian O’Neill.

Хотя Солнце главным образом просто шар из водорода и гелия, оно на самом деле разбито на отчетливые слои. Слои Солнца были созданы, потому что температуры и давления увеличиваются, когда вы движетесь к центру Солнца. Водород и гелий ведут себя по-разному при различных изменяющихся условиях.

Давайте начнем с самого внутреннего слоя Солнца, ядра. Это самый центр Солнца, где температуры и давления такие высокие, что может происходить ядерный синтез. Солнце объединяет водород в атомы гелия, и эта реакция отдает свет и тепло, которые мы видим здесь на Земле. Плотность ядра в 150 раз больше плотности воды, а температуры, как полагают, доходят до 13,600,000 градусов Кельвина.

Астрономы полагают, что ядро Солнца простирается от центра до около 0.2 солнечного радиуса. И внутри этого региона температуры и давления такие высокие, что атомы водорода разрываются на части для образования отдельных протонов, нейтронов и электронов. При всех этих свободно плавающих частицах Солнце способно преобразовывать их в атомы гелия.

Эта реакция экзотермическая. Это означает, что реакция отдает огромное количество тепла — 3.89 х 10 33 эрг энергии каждую секунду. Давление света всей этой энергии, текущей из ядра Солнца такое, что останавливает его от стягивания внутрь себя.

Массивный выброс корональной массы. Эта фотография показывает размер Земли для сравнения в левом верхнем углу. Предоставлено: NASA / SDO / J. Major.

Радиационная зона Солнца начинается на границе ядра (0.2 солнечного радиуса), и простирается до 0.7 радиуса. Внутри радиационной зоны солнечное вещество достаточно горячее и плотное для того, чтобы тепловое излучение передавало тепло ядра за пределы Солнца.

Ядро Солнца — это там, где происходят реакции ядерного синтеза — протоны сливаются вместе для создания атомов гелия. Эта реакция производит огромное количество гамма-излучения. Эти фотоны энергии испускаются, поглощаются и затем испускаются снова различными частицами в радиационной зоне.

Траектория, которая требуется фотонам, называется «случайное блуждание». Вместо движения прямого луча света, они путешествуют зигзагами, в конечном счете достигая поверхности Солнца. Фактически, отдельному фотону может потребоваться 200,000 лет, чтобы совершить путешествие через радиационную зону Солнца. Поскольку они переходят от частицы к частице, фотоны теряют энергию. Это хорошо, так как мы бы не хотели получать только гамма-излучение, струящееся из Солнца. Как только эти фотоны достигают космоса, им требуется примерно 8 минут, чтобы достичь Земли.

Читайте также: Солнце мешок не поймаешь

Большинство звезд будут иметь радиационные зоны, но их размер зависит от размера звезды. Маленькие звезды будут иметь гораздо более маленькие зоны, а конвективная зона займет большую часть звезды. Самые маленькие звезды могут не иметь радиационной зоны вовсе, при конвективной зоне, достигающей всего пути до ядра. Самые большие звезды имели бы обратную ситуацию, где радиационная зона занимает весь путь до поверхности.

Снаружи радиационной зоны есть еще слой, называемый конвективная зона, где тепло изнутри Солнца переносится в столбах горячего газа.

Большинство звезд имеют конвективную зону. В случае Солнца, она начинается от 70% солнечного радиуса до внешней поверхности (фотосферы). Газ глубже внутри звезды нагревается так, что поднимается, как пузыри воска в лавовой лампе. Когда он достигает поверхности, газ теряет часть тепла, охлаждается и погружается обратно к центру, чтобы забрать больше тепла. Еще пример — горшок кипящей воды на печи.

Солнечный протуберанец и солнечное пятно 1271. Предоставлено: John Chumack.

Поверхность Солнца выглядит гранулированной. Эти гранулы являются столбами горячего газа, которые несут тепло к поверхности. Они могут быть более 1000 км в ширину, и обычно длятся 8-20 минут до рассеивания.

Астрономы полагают, что звезды с низкой массой, как красные карлики, имеют конвективную зону, которая распространена до ядра. В отличие от Солнца, они не имеют радиационной зоны вовсе.

Слой Солнца, который мы можем видеть с Земли, называется фотосфера. Ниже фотосферы, Солнце становится непрозрачным для видимого света, и астрономы должны использовать другие методы для зондирования внутренней части. Температура фотосферы около 6000 Кельвин, и отдает желто-белый свет, который мы видим.

Выше фотосферы находится атмосфера Солнца. Возможно, самая эффектная — это корона, которая видна во время полного солнечного затмения.

Схема Солнца. Предоставлено: NASA.

Это схематическое изображение Солнца, изначально разработанное NASA для образовательных целей.

Видимое, инфракрасное и ультрафиолетовое излучение (Visible, IR and UV radiation) — Свет, который мы видим приходящим, виден, но если вы закроете глаза и просто почувствуете тепло, вот инфракрасное излучение. А свет, который дает вам загар — это ультрафиолетовое излучение. Солнце производит все эти длины волн одновременно.
Фотосфера 6000 Кельвин (Photosphere 6000 K) — Фотосфера — это поверхность Солнца. Это регион, где свет изнутри наконец достигает космоса. Температура 6000 Кельвин — то же, что 5700 градусов Цельсия.
Радио эмиссия (Radio emissions) — В дополнение к видимому, инфракрасному и ультрафиолетовому, Солнце также отдает радио эмиссию, которая может быть обнаружена радио телескопом. Эта эмиссия растет и падает в в зависимости от числа солнечных пятен на поверхности Солнца.
Корональная дыра (Coronal Hole) — Это регионы на Солнце, где корона холоднее, темнее и имеет менее плотную плазму.
2100000 Кельвин — Это температура радиационной зоны Солнца.
Конвективная зона / Турбулентная конвекция (Convective zone/Turbulent convection) — Это регион Солнца, где тепло от ядра передается через конвекцию. Теплые столбы плазмы поднимаются к поверхности, выпускают свое тепло, а затем падают обратно, чтобы нагреться снова.
Корональные петли (Coronal loops) — Это петли плазмы в атмосфере Солнца, которые следуют по магнитным линиям. Они выглядят как большие арки, растягивающиеся от поверхности Солнца на сотни тысяч километров.
Ядро (Core) — Это сердце Солнца, где температуры и давления такие высокие, что может происходить ядерный синтез. Вся энергия, исходящая от Солнца, происходит из ядра.
14,500,000 Кельвин. Температура ядра Солнца.
Радиационная зона (Radiative Zone) — Регион Солнца, где энергия может быть передана только через радиацию. Одному фотону может понадобиться 200,000 лет, чтобы достичь из ядра через радиационную зону до поверхности и в космос.
Нейтрино (Neutrinos) — Нейтрино являются частицами почти без массы, испускаемыми из Солнца как часть реакций ядерного синтеза. Миллионы нейтрино проходят через ваше тело каждую секунду, но они не взаимодействуют, так что вы не чувствуете их.
Хромосферная вспышка (Chromospheric Flare) — Магнитное поле Солнца может закручиваться, а затем резко обрываться в различных конфигурациях. Когда это происходит, могут быть мощные рентгеновские вспышки, выделяющиеся с поверхности Солнца.
Петля магнитного поля (Magnetic Field Loop) — Магнитное поле Солнца простирается над его поверхностью, и может быть видно, потому что горячая плазма в атмосфере следует по магнитным линиям.
Солнечные пятна (Spot– A sunspot) — Это области на поверхности Солнца, где линии магнитного поля пронизывают поверхность Солнца, и они относительно холоднее, часто в форме петли.
Энергичные частицы (Energetic particles) — Там могут быть энергичные частицы, испускаемые с поверхности Солнца для создания солнечного ветра. В солнечных бурях, энергичные протоны могут ускоряться почти до скорости света.
Рентгеновские лучи (X-rays) В дополнение к длинам волн, которые мы можем видеть, есть невидимые рентгеновские лучи, появляющиеся из Солнца, особенно во время вспышек. Атмосфера Земли защищает нас от этого излучения.
Яркие пятна и недолгие магнитные регионы (Bright spots and short-lived magnetic regions) — Поверхность Солнца имеет гораздо более яркие и более тусклые пятна, вызванные изменением температур. Температуры меняются от постоянно сдвигающегося магнитного поля.

Название прочитанной вами статьи «Части Солнца».

Источник

Из чего состоит Солнце

С Земли, Солнце выглядит как гладкий огненный шар, и до открытия комическим кораблём Galileo пятен на Солнце, многие астрономы считали, что оно идеальной формы без дефектов. Теперь мы знаем, что Солнце состоит из нескольких слоёв, как и Земля, каждый из которых выполняет свою функцию. Эта структура Солнца, похожая на массивную печь, является поставщиком всей энергии на Земле, необходимой для земной жизни.

Из каких элементов состоит Солнце?

Если бы у вас получилось разложить звезду на части, и сравнить составные элементы, вы бы поняли, что состав Солнца представляет собою 74% водорода и 24% гелия. Также, Солнце состоит из 1% кислорода, и оставшийся 1% — это такие химические элементы таблицы Менделеева, как хром, кальций, неон, углерод, магний, сера, кремний, никель, железо. Астрономы полагают, что элемент тяжелее гелия – это металл.

Протон-протонный цикл происходящий в недрах Солнца

Как появились все эти элементы Солнца? В результате Большого Взрыва появились водород и гелий. В начале становления Вселенной, первый элемент, водород, появился из элементарных частиц. Из-за большой температуры и давления условия во Вселенной были как в ядре звезды. Позже, водород синтезировался в гелий, пока во Вселенной была высокая температура, необходимая для протекания реакции синтеза. Существующие пропорции водорода и гелия, которые есть во Вселенной сейчас, сложились после Большого Взрыва и не изменялись.

Остальные элементы Солнца созданы в других звездах. В ядрах звезд постоянно происходит процесс синтеза водорода в гелий. После выработки всего кислорода в ядре, они переходят на ядерный синтез более тяжелых элементов, таких как литий, кислород, гелий. Многие тяжелые металлы, которые есть в Солнце, образовывались и в других звездах в конце их жизни.

Образование самых тяжелых элементов, золота и урана, происходило, когда звезды, во много раз больше нашего Солнца, детонировали. За доли секунды образования черной дыры, элементы сталкивались на большой скорости и образовывались самые тяжелые элементы. Взрыв раскидал эти элементы по всей Вселенной, где они помогли образоваться новым звездам.

Наше Солнце собрало в себя элементы, созданные Большим Взрывом, элементы от умирающих звезд и частицы появившихся в результате новых детонаций звезд.

Из каких слоев состоит Солнце

На первый взгляд, Солнце — просто шар, состоящий из гелия и водорода, но при более глубоком изучении видно, что оно состоит из разных слоев. При движении к ядру, температура и давление увеличиваются, в результате этого были созданы слои, так как при различных условиях водород и гелий имеют разные характеристики.

Графическое представление слоев Солнца

Солнечное ядро

Начнем наше движение по слоям от ядра к наружному слою состава Солнца. Во внутреннем слое Солнца – ядре, температура и давление очень высокие, способствующие для протекания ядерного синтеза. Солнце создает из водорода атомы гелия, в результате этой реакции образуется свет и тепло, которые доходят до Земли. Принято считать, что температура на Солнце около 13,600,000 градусов по Кельвину, а плотность ядра в 150 раз выше плотности воды.

Ученые и астрономы считают, что ядро Солнца достигает около 20% длины солнечного радиуса. И внутри ядра, высокая температура и давление способствуют разрыву атомов водорода на протоны, нейтроны и электроны. Солнце преобразовывает их в атомы гелия, не смотря на их свободно плавающее состояние.

Такая реакция называется экзотермической. При протекании этой реакции выделяется большое количество тепла, равное 389 х 10 31 дж. в секунду.

Радиационная зона Солнца

Эта зона берет свое начало у границы ядра (20% солнечного радиуса), и достигает длины до 70% радиуса Солнца. Внутри этой зоны находится солнечное вещество, которое по своему составу достаточно плотное и горячее, поэтому тепловое излучение проходит через него, не теряя тепло.

Внутри солнечного ядра протекает реакция ядерного синтеза – создание атомов гелия в результате слияния протонов. В результате этой реакции происходит большое количество гамма-излучения. В данном процессе испускаются фотоны энергии, затем поглощаются в радиационной зоне и испускаются различными частицами вновь.

Траекторию движения фотона принято называть «случайным блужданием». Вместо движения по прямой траектории к поверхности Солнца, фотон движется зигзагообразно. В итоге, каждому фотону необходимо примерно 200.000 лет для преодоления радиационной зоны Солнца. При переходе от одной частицы к другой частице происходит потеря энергии фотоном. Для Земли это хорошо, ведь мы бы могли получать лишь гамма-излучение, идущее от Солнца. Фотону, попавшему в космос необходимо 8 минут для путешествия к Земле.

Большое количество звезд имеют радиационные зоны, и их размеры напрямую зависит от масштаба звезды. Чем меньше звезда, тем меньше будут зоны, большую часть которой будет занимать конвективная зона. У самых маленьких звезд могут отсутствовать радиационные зоны, а конвективная зона будет достигать расстояние до ядра. У самых больших звезд ситуация противоположная, радиационная зона простирается до поверхности.

Конвективная зона

Конвективная зона находится снаружи радиационной зоны, где внутреннее тепло Солнца перетекает по столбам горячего газа.

Почти все звезды имеют такую зону. У нашего Солнца она простирается от 70% радиуса Солнца до поверхности (фотосферы). Газ в глубине звезды, у самого ядра, нагреваясь, поднимается на поверхность, как пузырьки воска в лампадке. При достижении поверхности звезды, происходит потеря тепла, при охлаждении газ обратно погружается к центру, за возобновлением тепловой энергии. Как пример, можно привезти, кастрюля с кипящей водой на огне.

Поверхность Солнца похожа на рыхлую почву. Эти неровности и есть столбы горячего газа, несущие тепло к поверхности Солнца. Их ширина достигает 1000 км, а время рассеивания достигает 8-20 минут.

Астрономы считают, что звезды маленькой массы, такие как красные карлики, имеющие только конвективную зону, которая простирается до ядра. У них отсутствует радиационная зона, что нельзя сказать о Солнце.

Фотосфера

Единственный видимый с Земли слой Солнца – фотосфера. Ниже этого слоя, Солнце становится непрозрачным, и астрономы используют другие методы для изучения внутренней части нашей звезды. Температуры поверхности достигает 6000 Кельвин, светится желто-белым цветом, видимым с Земли.

Атмосфера Солнца находится за фотосферой. Та часть Солнца, которая видна во время солнечного затмения, называется короной.

Строение Солнца в диаграмме

NASA специально разработало для образовательных потребностей схематическое изображение строения и состава Солнца с указанием температуры для каждого слоя:

(Visible, IR and UV radiation) – это видимое излучение, инфракрасное излучение и ультрафиолетовое излучение. Видимое излучение – это свет, которые мы видим приходящим от Солнца. Инфракрасное излучение – это тепло, которое мы ощущаем. Ультрафиолетовое излучение – это излучение, дающее нам загар. Солнце производит эти излучения одновременно.
(Photosphere 6000 K) – Фотосфера – это верхний слой Солнца, поверхность его. Температура 6000 Кельвин равна 5700 градусов Цельсия.
Radio emissions (пер. Радио эмиссия) – Помимо видимого излучения, инфракрасного излучения и ультрафиолетового излучения, Солнце отправляет радио эмиссию, которую астрономы обнаружили с помощью радиотелескопа. В зависимости от количества пятен на Солнце, эта эмиссия возрастает и снижается.
Coronal Hole (пер. Корональная дыра) – Это места на Солнце, где корона имеет небольшую плотность плазмы, в результате она темнее и холоднее.
2100000 К (2100000 Кельвин) – Радиационная зона Солнца имеет такую температуру.
Convective zone/Turbulent convection (пер. Конвективная зона/Турбулентная конвекция) – Это места на Солнце, где тепловая энергия ядра передается с помощью конвекции. Столбы плазмы доходят до поверхности, отдают своё тепло, и вновь устремляются вниз, чтоб вновь нагреться.
Coronal loops (пер. Корональные петли) – петли, состоящие из плазмы, в атмосфере Солнца, движущиеся по магнитным линиям. Они похожи на огромные арки, простирающиеся от поверхности на десятки тысяч километров.
Core (пер. Ядро) – это солнечное сердце, в котором происходит ядерный синтез, при помощи высокой температуры и давления. Вся солнечная энергия происходит из ядра.
14,500,000 К (пер. 14,500,000 Кельвин) – Температура солнечного ядра.
Radiative Zone (пер. Радиационная зона) – Слой Солнца, где энергия передается при помощи радиации. Фотон преодолевает радиационную зону за 200.000 и выходит в открытый космос.
Neutrinos (пер. Нейтрино) – это ничтожно маленькие по массе частицы, исходящие из Солнца в результате реакции ядерного синтеза. Сотни тысяч нейтрино проходят через тело человека ежесекундно, но никакого вреда нам не приносят, мы их не чувствуем.
Chromospheric Flare (пер. Хромосферная вспышка) – Магнитное поле нашей звезды может закручиваться, а потом резко разрывается в различных формах. В результате разрывов магнитных полей появляются мощные рентгеновские вспышки, исходящие из поверхности Солнца.
Magnetic Field Loop (пер. Петля магнитного поля) – Магнитное поле Солнца находится над фотосферой, и видно, так как раскаленная плазма движется по магнитным линиям в атмосфере Солнца.
Spot– A sunspot (пер. Солнечные пятна) – Это места на поверхности Солнца, где магнитные поля проходят через поверхность Солнца, и на них температура ниже, часто в виде петли.
Energetic particles (пер. Энергичные частицы) – Они исходят из поверхности Солнца, в результате создается солнечный ветер. В солнечных бурях их скорость достигает скорости света.
X-rays (пер. Рентгеновские лучи) – невидимые для глаза человека лучи, образующиеся во вспышек на Солнце.
Bright spots and short-lived magnetic regions (пер. Яркие пятна и недолгие магнитные регионы) – Из-за перепада температур на поверхности Солнца появляются яркие и тусклые пятна.

Источник