Почему Солнце до сих пор не сгорело?
Персональный обогреватель нашей планеты невероятно эффективен.
Наше Солнце — довольно средняя звезда в галактике Млечный путь — не самая яркая, не самая большая и существует всего 4,5 миллиарда лет. Она уникальна только тем, что её свет и тепло поддерживают жизнь на единственной обитаемой планете, которую мы знаем во Вселенной. К счастью для нас, людей, Солнце не сгорело с тех пор, как мы появились несколько сотен тысяч лет назад. Но откуда у него могло быть столько топлива? Почему оно не погасло, как свеча или костер? И когда оно наконец сгорит?
Это был насущный вопрос в XIX веке. В 1848 году немецкий естествоиспытатель Роберт фон Майер ( Robert von Mayer) выдвинул гипотезу, согласно которой Солнце нагревается благодаря бомбардировке его метеоритами. Разумеется, эта теория даже в то время не выдерживала критики. Поэтому, во второй половине XIX века наиболее правдоподобной считалась теория, выдвинутая немецким и британским физиками Германом Гельмгольцем ( Hermann von Helmholtz) и Уильямом Томсоном (лордом Кельвином), согласно которой Солнце нагревается за счёт медленного гравитационного сжатия. Этот процесс известен, как механизм Кельвина — Гельмгольца — остывание поверхности небесного тела приводит к падению внутреннего давления, из-за чего звезда сжимается, что в свою очередь приводит к разогреванию её ядра.
Однако, основанные на этом механизме расчёты оценивали максимальный возраст Солнца в 20 млн лет, что значительно меньше его действительного возраста.
Согласно другой гипотезе, популярной в XIX веке, Солнце буквально горит, т.е. происходит химическая реакция, которую мы видим, когда зажигаем спичку или разводим костер. Но и расчеты возраста Солнца по это гипотезе давали результат, который не соответствовал тому, что мы знали о возрасте Солнечной системы — 4,5 миллиарда лет. Если бы Солнце сжималось или горело, у него бы закончилось топливо задолго до того, как мы появились в этом мире. Очевидно, что-то происходило ещё, помимо сжатия и горения.
Спустя несколько десятилетий, в 1920-х годах, было найдено правильное объяснение механизмов «горения» Солнца. Сначала «отец» ядерной физики и лауреат Нобелевской премии по химии 1908 года Эрнест Резерфорд ( Ernest Rutherford) предположил, что источником энергии Солнца является радиоактивный распад .
Позднее, вооружившись знаменитым уравнением Эйнштейна E=mc², которое утверждает, что всё, что имеет массу, должно иметь эквивалентное количество энергии, британский астрофизик Артур Стэнли Эддингтон ( Arthur Stanley Eddington) предположил, что Солнце фактически преобразует свою массу в энергию. Вместо печи, которая превращает древесину и уголь в золу (попутно испуская свет и тепло), центр Солнца больше похож на гигантскую атомную электростанцию.
Солнце содержит огромное количество атомов водорода. Как правило, нейтральный атом водорода содержит положительно заряженный протон и отрицательно заряженный электрон, который вращается вокруг него. Когда этот атом встречает один из других атомов водорода, их соответствующие внешние электроны магнитно отталкиваются друг друга. Это предотвращает столкновение и слияние протонов друг с другом. Но ядро Солнца настолько горячее и сжатое, что атомы носятся с такой громадной кинетической энергией, что они преодолевают силу, связывающую их частицы вместе, и электроны отделяются от своих протонов. Это означает, что протоны, обычно защищенные электронами внутри ядра атома водорода, могут соприкасаться друг с другом и соединяются вместе в процессе, называемом термоядерным синтезом.
Так же, как внутри ядерного реактора, атомы внутри ядра Солнца постоянно врезаются друг в друга. Чаще всего четыре протона водорода сливаются друг с другом, чтобы создать один атом гелия. Попутно в этом процессе крошечная часть массы в этих четырех микроскопических протонах «теряется», но поскольку Вселенная сохраняет материю, она не может просто так исчезнуть. Эта «потерянная» масса ежесекундно трансформируется в огромное количество энергии, которую и излучает Солнце. Мощность этого излучения составляет 3,9×10²⁶ Вт. Это настолько огромное количество энергии, оно больше, чем всё электричество на Земле, которое будет использоваться свыше нескольких сотен тысяч столетий.
Эффективность термоядерного синтеза является основной причиной того, что Солнце так долго излучает тепло. Энергия, выделяемая при превращении всего одного килограмма водорода в гелий, такая же, как при сжигании 20 000 тонн угля. Поскольку Солнце очень массивное и относительно молодое, ученые считают, что оно использовало только около половины своего производящего энергию водорода.
В конце концов, ядро Солнца преобразует весь внутренний водород в гелий, и наша звезда умрет. Но, это произойдет только через около пяти миллиардов лет.
Источник
Как худеет Солнце
Каждую секунду наше Солнце теряет 500 миллионов тонн вещества, это так много, что на деле выходит, что солнце худеет на одну массу земли каждые 15 лет. Большая часть потерянный массы, (а именно 95%) приходится на коронарные выбросы, это когда наше Солнце, буквально выбрасывает в открытый космос часть своей массы в виде водорода и гелия. Приблизительно 4,1% выброшенный массы приходится непосредственно на элементы свечения, то есть на элементарные частицы – фотоны. Остается относительно ничтожная часть приходящаяся на другие элементарные частицы такие как например нейтрино, которые Солнце безвозмездно отдает космосу.
Даже в наш относительно просвещенный век, среди рядовых граждан бытует предположение, что солнце якобы горит как бы выгорая (как костер или факел) якобы «топливо» сгорает на поверхности Солнца при этом выделяется лучистая энергия в виде света и тепла. Однако это совсем не так. Конечно, Солнце состоит из газа Водород, который определённо – горючий. Но горючий он только на Земле, где есть в избытке Кислород (при атмосферном давлении без кислорода Водород гореть не будет), на поверхности Солнца нет (на самом деле есть, но его там ничтожно мало). Водород не горит в привычном для нас виде, тогда почему же мы, находясь далеко на Земле, видим настолько яркий солнечный свет?
Оказывается поверхность Солнца излучает свет исключительно за счет сильного нагрева – свыше 5000 градусов. При такой высокой температуре излучать свет будет любое известное нам вещество. Проще говоря источником света Солнца является внутренняя термоядерная реакция, которая и формирует знакомый для нас облик родного светила.
Интересно, но Солнце «умеет» не только худеть, но и набирать массу, в случае с нашим Солнцем – это миллионы тонн метеоритов и комет, ежегодно выпадающих на поверхность Солнца каждый год.
Видео — Солнце. Тайны желтой звезды
Источник
Сколько Солнцу лет? Может ли остыть Солнце?
Солнце — центральное тело Солнечной системы — является типичным представителем звёзд, наиболее распространённых во Вселенной тел. Масса Солнца составляет 2 * 10 в 30 степени кг. Как и многие другие звёзды, Солнце представляет собой огромный шар, который состоит из водородно-гелиевой плазмы и находится в равновесии (о чем ниже).
Современные данные о химическом составе Солнца таковы: водород составляет около 70% солнечной массы, гелий — более 28%, остальные элементы — менее 2%.
Количество атомов этих элементов в 1000 раз меньше, чем атомов водорода и гелия. Вещество Солнца сильно ионизовано: атомы, потерявшие электроны своих внешних оболочек и ставшие ионами, вместе со свободными электронами образуют плазму. Средняя плотность солнечного вещества примерно 1400 кг/м3. Она соизмерима с плотностью воды и в 1000 раз больше плотности воздуха у поверхности Земли.
Сколько лет Солнцу?
Ему 4,6 млрд лет. Немало, да? Учитывая, что жизнь (членистоногие – предки современных насекомых) на нашей планете появилась около 570 млн лет назад. Простейшие организмы намного раньше – около 3,5 миллиардов лет назад
Может ли Солнце погаснуть?
Бояться того, что Солнце погаснет, не стоит, потому что сначала оно очень-очень сильно вспыхнет!
Внутри светила (и любой звезды, находящейся в состоянии равновесия между давлением изнутри и давлением снаружи), в определенный момент вспыхивает новая ступень термоядерного синтеза. Температуры становятся настолько высокими – давление вырастает так, что внешние оболочки звезды раздуваются. Звезда необратимо изменится, превращаясь в красного гиганта с огромными размерами. Наше Солнце превратиться в такого же гиганта.
Кстати, свои вопросы для наших «Почемучек» вы можете предложить в личные сообщения наших групп в социальных сетях: там вас ждет уникальный и интересны контент: ВКонтакте , Facebook , Одноклассники
Большое ли Солнце?
Диаметр Солнца составляет почти 1 400 000 км. Много? Сравните с картинкой ниже! Внутри Солнца могут поместиться миллионы планет, равных Земле. 99,8 % массы Солнечной системы сосредоточены в Солнце. А из 0,2 % всего остального сделаны планеты (причем 70 % планетарной массы пришлось на Юпитер). Кстати, Солнце постоянно худеет: теряет 4 миллиона тонн своей массы каждую секунду – они улетают в виде излучения, каждое мгновение около 700 миллионов тонн водорода превращаются в 696 тонн гелия.
Когда и как наше Солнце взорвется?
Правильнее сказать – превратится в красного гиганта. В данный момент Солнце находится в состоянии желтого карлика и просто сжигает водород. В течение всего времени своего существования – 5,7 млрд лет, как мы уже говорили, – Солнце находится в стабильном режиме выгорания водорода. И этого топлива ему хватит на 5 миллиардов лет (больше, чем существует от начала времен Земля!)
После того как включатся следующие ступени синтеза, Солнце покраснеет, увеличится в размерах – до земной орбиты (!) – и поглотит нашу планету. И, да, перед этим слопает Венеру и Меркурий. Но жизнь на Земле прекратится еще раньше, чем Солнце начнет свое превращение, ведь рост светимости и повышение температуры приведет к тому, что наши океаны испарятся за миллиард лет до этого.
Насколько Солнце горячее?
Температура на поверхности Солнца составляет примерно 6 тысяч градусов по Цельсию. Внутри Солнца, там, где идут, не прекращаясь, термоядерные реакции, температура НАМНОГО выше – она достигает 20 миллионов градусов по Цельсию.
Так происходит со всеми звездами? Как же тогда появляется жизнь?
Солнце еще очень небольшая звезда, а потому и работать может долгое время, стабильно сжигая свой водород. Большие же звезды из-за своей огромной массы и необходимости постоянно противостоять гравитационному сдавливанию (то, что снаружи) своим же мощным противодавлением очень быстро тратят свое топливо. В итоги их цикл завершается не за миллиарды, как у Солнца, а за миллионы лет. Из-за этого жизнь на близлежащих планетах не успевает зародиться.
Совет будущим космонавтам: если будете искать жизнь на планетах в других системах, не выбирайте массивные звезды, а лучше сразу ориентируйтесь на звезду класса Солнца (Класс G – температура на поверхности 5000–6000 градусов. Цвет желтый).
Что будет с Солнцем после того, как оно поглотит Землю?
А также Меркурий и Венеру!
Итак, Солнце раздуется и разогреется, истратит б0льшую часть топлива. В определенный момент начнется гравитационное сжатие, которому никакое распирающее изучение противостоять не сможет (топливо кончилось). Так как масса у Солнца недостаточно велика, то сжатия не хватит на то, чтобы запустить следующую ступень синтеза и приступить к работе с тяжелыми химическими элементами. В итоге наша любимая звезда сбросит свою огромную внешнюю оболочку, которая станет туманностью. Середина же Солнца превратится в белого карлика – маленькую звезду, которая рано или поздно остынет, отдавая остаточное тепло.
Надеемся статья была для вас интересной! Ставьте «лайк» и подписывайтесь на наш канал!
Источник
Немного о солнце
Солнце только одна из 200 миллиардов звезд в нашей галактике «Млечный путь».
Солнце только одна из 6000 звезд, которые видны невооруженным глазом с Земли.
Масса Солнца составляет 1.989 · 10^30 кг = 333 000 масс Земли.
Энергия Солнца составляет 386 миллиарда миллиардов мегаватт.
Земля получает 94 миллиарда мегаватт энергии от Солнца. Это в 40 000 раз больше годовой потребности Соединенных Штатов.
Реакция, протекающая на Солнце, является термоядерным синтезом.
Каждую секунду 700 миллионов тонн водорода на Солнце преобразуются в 695 миллионов тонн гелия и 5 миллионов тонн энергии в форме гамма-лучей.
Каждую секунду Солнце теряет 5 миллионов тонн материала.
Температура Солнца в ее ядре — 14 миллионов Кельвинов.
В Солнце сосредоточено 99,866% массы Солнечной системы.
Давление в ядре Солнца в 340 миллиардов раз выше атмосферного давления Земли.
Диаметр Солнца эквивалентен 109 диаметрам Земли.
Площадь поверхности Солнца эквивалентна 11990 поверхностям Земли.
Объем Солнца в 1.3 миллионов раз больше планеты Земля.
Если бы Солнце было размером с мяч для футбола, Юпитер был бы размером как мяч для гольфа, а Земля была бы размером с горошину.
Сила тяжести на поверхности Солнца в 28 раз больше чем на Земле.
Человек, весящий 60 кг на Земле, будет весить 1680 кг на солнце.
В отличие от Земли, Солнце абсолютно газообразное, на Солнце нет никакой твердой поверхности.
По весу Солнце имеет следующий состав: 73% водород, 25% гелий, углерод на 1.5%, азот, кислород и все другие элементы 0.5%.
По объему Солнце состоит из: водорода на 92.1%, гелия на 7.8% и 0.1% все другие элементы.
Солнце находится на расстоянии 149.60 миллионов км. от Земли.
Свет от Солнца достигает Земли за 8.3 минуты.
Гравитация Солнца так сильна, что, даже Плутон, планета расположенная на расстоянии5.9 миллиардов километров от Солнца находится на ее орбите.
Свет от Солнца достигает Плутона за 5.5 часов.
Ближайшая к Солнцу звезда — Proxima Centauri. 4.3 световых лет от Солнца.
Если бы Солнце было дюйм в диаметре, то самая близкая звезда была бы на расстоянии в 445 миль.
Солнце — не твёрдое тело, как, например, Земля, поэтому разные области Солнца вращаются с разной скоростью.
Вращения Солнца в экваторе составляет приблизительно 25 дней, тогда как в полярных регионах это — целых 36 дней.
Солнце также испускает электроны и протоны, известные как солнечный ветер, его скорость 450 километров в секунду.
Приблизительно триллион солнечных нейтрино пройдет через Ваше тело, в то время как Вы читаете это предложение.
Солнечные вспышки — сильные взрывы, происходящие в атмосфере Солнца. Солнечные вспышки могут происходить на расстоянии больше чем в 100,000 миль от солнца.
Яркость Солнца эквивалентна яркости 4 триллионам триллионов лампочек мощностью 100 ватт.
Область поверхности Солнца размером с почтовую марку светит как 1,5 миллиона свечей.
Количество энергии, достигающей поверхности земли, в 6000 раз больше потребности в энергии, людей всего мира.
Общее количество ископаемого топлива земли эквивалентно 30 солнечным дням.
Полное солнечное затмение не может продлиться дольше, чем 7 минут и 40 секунд.
В год может произойти максимум 5 солнечных затмений.
Возраст Солнца составляет 4.57 миллиарда лет.
Ученые прогнозируют, что солнце будет существовать еще около 5 миллиардов лет.
Через 1.1 миллиард лет, Солнце будет на 10% более ярким, чем сегодня. Атмосфера Земли полностью иссякнет, превратившись в водяной пар.
Через 3.5 миллиарда лет, Солнце будет на 40% более ярким, чем сегодня. Атмосфера исчезнет.
Через 5.4 миллиарда лет, Солнце исчерпает водород.
Через 7.7 миллиардов лет, Солнце станет красным гигантом — расширившись в 200 раз.
Через 7.9 миллиардов, Солнце станет Белым карликом.
Источник