Размеры солнца при плотности земли

Размеры и масса солнца

Из-за большой своей удалённости от Земли Солнце воспринимается нами как тело небольшого размера. Его видимый поперечник кажется равным 50—70 сантиметрам. Если бы мы могли мысленно перенестись на самую отдалённую от Солнца планету Плутон и оттуда вести наблюдение над ним, оно представилось бы нам в виде

Рис. 8. Сравнительные размеры Солнца и планет.Белый круг изображает Солнце.

обыкновенной очень яркой звезды. А если бы мы имели возможность увидеть Солнце с наиболее близкой к нему планеты Меркурий, оно показалось бы значительно больших размеров, чем кажется нам при его наблюдении с Земли.

Каковы же действительные размеры Солнца?

Солнце представляет собой очень большое космическое тело, превосходящее по своему объёму нашу Землю в один миллион триста тысяч раз. Поперечник Солнца в сто девять раз больше поперечника Земли и равен примерно одному миллиону четырёмстам тысячам километров. Как известно, среднее расстояние от Луны до Земли составляет 384 тысячи километров. Если вообразить шар с радиусом, равным более чем полутора (1,75) расстояниям от Земли до Луны, это и будет величина нашего Солнца.

Чтобы нагляднее представить себе сравнительные размеры Солнца и Земли, приведём следующее сравнение. Ведро вмещает около 130 тысяч зёрен пшеницы. Если мы высыплем в кучу 10 вёдер зёрен, а в стороне положим одно такое пшеничное зерно, то соотношение между объёмом кучи и объёмом отдельного зерна и будет соответствовать соотношению размеров Солнца и Земли (рис. 8).

Иное соотношение массы Солнца и Земли. Так как средняя плотность Солнца примерно в четыре раза меньше плотности Земли — она составляет 1,4 плотности воды, — то масса Солнца превышает массу Земли примерно только в триста тридцать тысяч раз и в 750 раз — массу всех планет и их спутников, взятых вместе. Земля, как известно, весит 5 958 000 000 000 000 000 000 тонн. Если же выразить в тоннах вес Солнца, то получим число, состоящее из двойки и двадцати семи нулей.

Источник

Размеры, масса, средняя плотность, температура. Верчение Солнца.

Солнце — обычная звезда, наблюдающаяся с Земли в виде круга, размеры которого немного меняются с течением года из-за изменения расстояния от Земли до Солнца.

Когда Земля находится в перигелии (начало января), видимый диаметр Солнца составляет 32’35”, а в афелии (начало июля) — 31’31”.

На среднем расстоянии от Земли видимый диаметр Солнца составляет 960”, что соответствует линейному радиусу = 696 000 км.

R_sol = 149,6 . 10 6 км . 960”/206265” = 696 000 км.

V_sol = 4/3 p R_sol 3 = 1,41 . 10 18 км 3 = 1,41 . 10 27 м 3 .

m_sol = 1,99 . 10 33 г = 2 . 10 30 кг.

Средняя плотность вещества:

r_sol = m_sol/(4/3 p R_sol 3 ) = 1,41 г/см 3

Ускорение силы тяжести на поверхности Солнца:

g_sol= f m_sol / R_sol 2 = 2,74 . 10 4 см/с 2 = 274 м/с 2.

— Эффективная температура, определяемая полным потоком излучения = 5770 К.

— По положению максимума излучения в спектре 6750 К.

— Цветовые температуры для разных длин волн:

— 4700 — 5400 А температура 6500 К.

— 4300 — 4700 А температура 8000 К.

— в зелёных лучах — 6400 К.

— в радиодиапазоне метровых волн достигает миллиона К.

Температура солнечного вещества меняется с глубиной. Различное излучение доносит до нас температуру разных глубин. Радио-, ультрафиолетовое и видимое излучения относятся соответственно к всё более и более глубоким слоям Солнца.

Вблизи самой поверхности Солнца расположен слой, обладающий минимальной температурой — 4500 К, который можно наблюдать в ультрафиолетовых лучах. Выше и ниже этого слоя температура растёт.

Большая часть солнечного вещества должна быть сильно ионизована. При температуре 5 — 6 000 К ионизуются атомы многих металлов, а при температуре 10 — 15 000 К ионизуется водород. Солнечное вещество представляет собой плазму, т.е. газ, большинство атомов которого ионизовано. Лишь в тонком слое вблизи видимого края ионизация слабая и преобладает нейтральный водород.

Наблюдения отдельных деталей на солнечном диске, а также измерения смещений спектральных линий в различных его точках говорят о движении солнечного вещества вокруг одного из солнечных диаметров, называемого осью вращения Солнца.

Плоскость, проходящая через центр Солнца и перпендикулярная к оси вращения, называется плоскостью солнечного экватора. Она образует с плоскостью эклиптики угол в 7 0 15’ и пересекает поверхность Солнца по экватору. Угол между плоскостью экватора и радиусом, проведённым из центра Солнца в данную точку на его поверхности называется гелиографической широтой.

Угловая скорость вращения Солнца убывает по мере удаления от экватора и приближения к полюсам.

В среднем w = 14 0 ,4 — 2 0 ,7 sin 2 B, где В — гелиографическая широта. Угловая скорость измеряется углом поворота за сутки.

Сидерический период экваториальной области равен 25 суток, вблизи полюсов он достигает 30 суток. Вследствие вращения Земли вокруг Солнца его вращение кажется более замедленным и равно 27 и 32 суток соответственно (синодический период).

17.2 Солнечный спектр, распределение в нём энергии. Химический состав.Солнечная постоянная.

В видимой области излучение Солнца имеет непрерывный спектр, на фоне которого заметно несколько десятков тысяч тёмных линий поглощения, называемых фраунгоферовыми. Наибольшей интенсивности непрерывный спектр достигает в синезелёной части, у длин волн 4300 — 5000 А. В обе стороны от максимума интенсивность спектра убывает.

Внеатмосферные наблюдения показали, что Солнце излучает в невидимые коротковолновую и длинноволновую области спектра. В более коротковолновой области спектр резко меняется. Интенсивность непрерывного спектра быстро падает, а тёмные фраунгоферовы линии сменяются эмиссионными.

Самая сильная линия солнечного спектра находится в ультрафиолетовой области. Это резонансная линия водорода L_a с длиной волны 1216 А.

В видимой области наиболее интенсивны резонансные линии Н и К ионизованного кальция. После них по интенсивности идут первые линии бальмеровской серии водорода H_a, H_b, H_g, затем резонансные линии натрия, линии магния, железа, титана, других элементов. Остальные многочисленные линии отождествляются со спектрами около 70 известных химических элементов из таблицы Д.И. Менделеева. Присутствие этих линий в спектре Солнца свидетельствует о наличии в солнечной атмосфере соответствующих элементов. Установлено присутствие на Солнце водорода, гелия, азота, углерода, кислорода, магния, натрия, железа, кальция, др. элементов.

Преобладающим элементом на Солнце является водород. На его долю приходится 70% массы Солнца. Следующим является гелий — 29% массы. На остальные элементы вместе взятые приходится чуть больше 1%.

Поток излучения от Солнца принято характеризовать солнечной постоянной Q, под которой понимают полное количество солнечной энергии, проходящей за 1 минуту через перпендикулярную к лучам площадку в 1 см 2 , расположенную на среднем расстоянии Земли от Солнца.

По современным измерениям её значение известно с точностью до 1%:

Q = 1,95 кал/(см 2 . мин) = 1,36 . 10 6 эрг/(см 2 . с) = 1360 Вт/м 2

Умножая эту величину на площадь сферы с радиусом в 1 а.е. получим полное количество энергии, излучаемое Солнцем по всем направлениям в единицу времени, т.е. его интегральную светимость. Она равна 3,8 . 10 26 Дж/с.

Единица поверхности Солнца (1 м 2 ) излучает 6,28 . 10 7 Вт.

Интегральная светимость Солнца отличается исключительным постоянством. Слабые колебания солнечной постоянной находятся в пределах 1%.

У поверхности Земли поток солнечного излучения уменьшается из-за поглощения и рассеяния в земной атмосфере и составляет в среднем 800 — 900 Вт/ м 2 .

Источник

Сравнение размеров Солнца и Земли

Для некоторых астрономических расчетов нужно знать, во сколько раз Солнце больше Земли. И на самом ли деле светило больше нашей планеты? Ведь мы видим его на небе в виде небольшого шарика.

Размер Земли и Солнца

Вес самой большой звезды в Солнечной системе составляет 2 октлн т (октиллион — число с 27 нулями по «короткой» шкале степеней тысячи, принятой в большинстве стран мира), и это составляет примерно 99,87% общей массы последней.

Земля весит намного меньше — 6 скстлн т (секстиллионов, это 10 в 21 степени по той же шкале). Простой расчет показывает: Солнце тяжелее нашей планеты в 333 тыс. раз.

Для измерения веса крупных космических объектов используются не тонны, а соответствующий параметр нашего светила — солнечная масса. Например, массивные звезды могут весить 5-10 солнечных масс, а супермассивные черные дыры — до сотни миллионов этих единиц.

Масса Солнца постепенно уменьшается из-за 2 специфических процессов, происходящих внутри него:

• в ядре непрерывно проходят реакции по преобразованию атомов водорода в гелий — это и есть ощущаемое нами тепло, и выделение энергии сопровождается потерей веса светила;
• солнечный ветер систематически выдувает из звезды во внешний космос электроны и протоны.

Второй процесс хорошо знаком ученым — было даже снято видео, как это происходит.

Диаметры объектов

Земля, имеющая средний радиус 6371 км, меньше даже одного солнечного ядра. Если сравнивать диаметры этих 2 объектов, по экваториальной оси Солнца можно расположить 109 наших планет.

Эти размеры центрального объекта Солнечной системы составляют:

• диаметр — около 1,391 млн км;
• радиус — около 695,5 тыс км.

При этом в сравнении с другими звездными телами наш желтый карлик считается относительно небольшим. Например, он меньше Альфа Ориона, красного супергиганта Бетельгейзе, в 1000 раз, а одной из звезд созвездия Большого Пса, красного гипергиганта VY, — в 2000 раз.

По аналогии с солнечной массой существует солнечный радиус — соотношение габаритов крупных астрономических объектов и нашего светила.

Сравнение гравитации

Солнце имеет наибольшую в своей системе гравитацию из-за своей массы — это значение в 28 раз выше земного.

Предмет массой 100 кг на солнечной поверхности весил бы 2,8 т. Для живых существ это явилось бы смертельным — их бы раздавило притяжением.

При этом сама звезда не сжимается — этому противостоят:

• «кипящая температура»;
• высокое давление;
• проходящий внутри светила ядерный синтез.

Солнечная гравитация настолько сильна, что удерживает на своей орбите даже находящийся на расстоянии около 6 млрд км от звезды Плутон.

И если бы не Облако Оорта, которое обволакивает нашу систему со всех сторон, Солнце могло бы притягивать объекты, расположенные даже на расстоянии до 2 световых лет от него.

Объем светила и планеты

Чтобы заполнить объем Солнца (1,4 нониллиона куб. км, число с 30 нулями) объектами, равными по размеру нашей планете, потребуется примерно 1,3 млн таких тел.

Объем нашего желтого карлика — величина постоянная. Но только до того момента, пока светило не выработает все водородное топливо в своем ядре.

Затем звезда начнет расширяться, превращаясь в красного гиганта. Она увеличится настолько, что поглотит орбиту Меркурия, а затем Венеры, впоследствии максимально приблизившись к Земле, возможно, поглотив и ее. Такое положение дел будет сохраняться несколько миллионов лет, в течение которых Солнце будет больше своего теперешнего размера в 200 раз.

Затем звезда сожмется и сравнительно быстро превратится в белого карлика. Сейчас ученые спорят о том, какой небесный объект тогда станет больше — Солнце или Земля.

Источник

Во сколько раз Солнце превосходит Землю по массе, площади, радиусу и объему?

Солнце является самым массивным объектом в Солнечной системе, и оно значительно больше Земли. Но во сколько раз оно превосходит нашу планету по размерам?

Если говорить о радиусах Земли и Солнца, то у нашей звезды он равен 695 тыс. км, в то время как земной радиус оценивается всего лишь в 6371 км. Таким образом, радиус Солнце превосходит земной аж в 109 раз.

Ситуация изменится, если мы сравним площади поверхностей звезды и планеты. Так как площадь сферы пропорциональна квадрату ее радиуса, то и площадь Земли теоретически должна оказаться в 1092 = 11881 раз меньше площади солнечной поверхности. Однако в реальности ни Земля, ни Солнца не являются абсолютно идеальными сферами, поэтому на самом деле звезда превосходит нашу планету по площади в 11 918 раз.

Сравнение по объему окажется ещё более невыгодным для Земли. Объем Солнца превосходит земной аж в 1 301 019 раз! Это связано с тем, что объем сферы пропорционален уже кубу ее радиуса.

Наконец, можно оценить и массы двух небесных тел. С одной стороны, масса пропорциональна объему. С другой стороны, она также определяется плотностью вещества. Земля состоит из твердых пород, а вот в химическом составе Солнца доминируют самые легкие элементы – водород и гелий. В результате средняя плотность звезды оказывается почти в 4 раза ниже плотности нашей планеты. В итоге же масса Земли меньше солнечной массы в 332 940 раз.

Как же ученые смогли определить массы и размеры Солнца, Земли и других планет? Ещё Эратосфен, живший в Древней Греции, смог достаточно точно оценить радиус Земли, измеряя угол наклона теней в полдень в разных городах. В XVII в. Ньютон сформулировал закон всемирного тяготения, из которого следовало, что все тела падают на Землю с одинаковым ускорением, причем зависит это ускорение от массы и радиуса Земли. Экспериментально определив ускорение свободного падения и зная (из расчетов Эратосфена) земной радиус, ученые смогли с помощью ньютоновской формулы оценить и массу Земли.

Наконец, с помощью того же закона тяготения можно оценить и массу Солнца, если известен радиус земной орбиты. Впервые он достаточно точно оценен в 1672 г. Джованни Кассино. Диаметр же Солнца можно определить, зная всё то же расстояние между Солнцем и Землей и измерив угловой размер звезды на небе.

Список использованных источников

Источник