Почему светит Солнце?
В древности люди не знали, почему светит Солнце. Но уже тогда они заметили, что оно появляется рано утром и исчезает вечером, а на смену ему приходят яркие звезды. Его считали дневным божеством, символом света, добра и власти.
Солнце — одна из звёзд нашей Галактики (Млечный Путь) и единственная звезда Солнечной системы. Вокруг Солнца обращаются планеты, кометы, астероиды, метеороиды и другие космические тела.
Сейчас наука шагнула далеко вперед и Солнце уже не столь загадочно для нас. Это не какой-нибудь особенный и неповторимый объект, а звезда. Такая же, как тысячи других, которые мы видим в ночном небе. Но другие звезды очень далеки от нас, поэтому с Земли они кажутся крохотными огоньками. Солнце к нам гораздо ближе, и его сияние видно намного лучше.
Кратка характеристика Солнца
Как и все остальные звезды, Солнце представляет собой огромный горячий шар. Предполагается, что оно образовалось из остатков других звезд около 4,5 миллиардов лет назад. Газ и пыль, освободившиеся из них, стали сжиматься в облако, температура и давление в котором постоянно повышались.
«Разогревшись» примерно до десяти миллионов градусов, облако превратилось в звезду, ставшую гигантским генератором энергии.
- По спектральной классификации Солнце относится к типу G2V (жёлтый карлик).
- Средняя плотность Солнца составляет 1,4 г/см³ (в 1,4 раза больше, чем у воды).
- Эффективная температура поверхности Солнца — 5780 кельвин .
Солнце светит почти белым светом, но прямой свет Солнца у поверхности нашей планеты приобретает некоторый жёлтый оттенок из-за действия атмосферы Земли (при ясном небе, вместе с голубым рассеянным светом от неба, солнечный свет вновь даёт белое освещение).
Зeмля oтдaлeнa oт Coлнцa нa 150 млн. км. Cкopocть cвeтa – З00000 км/c, пoэтoму лучу тpeбуeтcя 8 минут и 20 ceкунд. Ho вaжнo тaкжe пoнимaть, чтo ушли миллиoны лeт, пpeждe чeм фoтoны cвeтa пepeшли c coлнeчнoгo ядpa нa пoвepxнocть.
Структура и состав Солнца
Наше Солнце в основном состоит из двух элементов: водорода (74,9%) и гелия (23,8%). Помимо них там присутствует в маленьких количествах: кислород (1%), углерод (0.3%), неон (0.2%) и железо (0.2%). Внутри Солнце делится на слои:
- ядро,
- радиационная и конвекционная зоны,
- фотосфера,
- атмосфера.
Строение Солнца схематично.Ядро Солнца обладает наибольшей плотностью и занимает примерно 25% от общего солнечного объема.
Именно в солнечном ядре посредством ядерного синтеза, трансформирующего водород в гелий, формируется тепловая энергия. По сути, ядро – это такой себе солнечный мотор, благодаря ему, наше светило выделяет тепло и обогревает всех нас.
Что заставляет Солнце излучать свет?
Древние мыслители думали, что поверхность солнца постоянно горит, и поэтому излучает свет и тепло. Однако это не так. Во-первых, причина излучения тепла и света находится намного глубже поверхности звезды, а именно в ядре . Ну и во-вторых, процессы происходящие в недрах звезд вовсе не похожи на горение.
Солнце содержит огромное количество атомов водорода.
Суть термоядерной реакции
Как правило, нейтральный атом водорода содержит положительно заряженный протон и отрицательно заряженный электрон, который вращается вокруг него. Когда этот атом встречается с другим атомом водорода, их соответствующие внешние электроны магнитно отталкивают друг друга, что предотвращает встречу одного из протонов друг с другом.
Но ядро Солнца сильно разогрето и находится под таким давлением, что атомы перемещаются с большой кинетической энергией, которая позволяет им преодолевать силу, связывающую их структуру, и электроны начинают отделяться от своих протонов.
Это означает, что протоны, обычно находящиеся внутри ядра атома водорода, могут касаться друг друга и объединяются в ядра других элементов.
То есть с научной точки зрения, — это реакция, при которой более легкие атомные ядра — обычно изотопы водорода (дейтерий и тритий) сливаются в более тяжелые ядра — гелия .
Данный процесс, происходящий в недрах звезд, называется термоядерный синтез.
Это процесс перехода материи в энергию, причем из минимального количества материи высвобождается невероятное количество энергии — каждую секунду Солнце излучает 3,9 × 10 в степени 26 Вт мощности.
Чтобы произошла термоядерная реакция необходима невероятно высокая температура — несколько миллионов градусов.
Как можно было догадаться солнце не вечно , оно со временем «спалит само себя». Ученые считают, что в нем еще хватит материи приблизительно на 4-6 миллиардов лет, т.е. где-то на столько же, сколько оно уже просуществовало.
Почему Солнце не взрывается?
Звезда живет за счет притяжения — вот почему они большие, огромные. Чтобы сжать звезду, нужна огромная сила притяжения, для того чтобы выделить невероятное количество энергии, достаточного для термоядерного синтеза. Вот в чем секрет звезд, вот почему они светятся.
Синтез в ядре звезды Солнца, каждую секунду генерирует мощность, которой хватило бы на миллиард ядерных бомб. Звезда — это гигантская водородная “бомба”.
Почему тогда ей просто не разлететься на куски?
Дело в том, что силы тяжести сжимают внешние слои звезды. Сила тяжести и синтез ведут грандиозную войну, притяжение которых хочет смять звезду и энергия синтеза, которая стремится разнести звезду изнутри, этот конфликт и это равновесие создают звезду.
Этот процесс происходит всю жизнь звезды. В результате создается свет и каждый луч совершает невероятное путешествие, проходя 1080 миллионов километров в час. За одну секунду, луч света может семь раз обогнуть землю, ни что во вселенной не движется так быстро.
История изучения светимости Солнца
Одним из первых, кто попытался подойти к объяснению природы Солнца с научной точки зрения был древнегреческий астроном и математик Анаксагор, согласно словам которого Солнце – раскаленный металлический шар. За это философ был заключен в тюрьме.
Прежде, чем в 17-м веке началось инструментальное изучение Солнца, было еще немало предположений о природе солнечного света, вплоть до находящихся на поверхности постоянно горящих лесов.
С 17-го века ученым открывается такое явление как солнечные пятна, появляется возможность вычислить период вращения Солнца. Становится ясно, что наша звезда является неким физическим телом со сложной структурой.
В 19-м веке возникает спектроскопия, при помощи которой удается разложить солнечный луч на составные цвета. Таким образом, благодаря линиям поглощения, Фраунгоферу удается обнаружить новый химический элемент, входящий в состав звезды, — гелий.
В середине 19 века ученые уже пытались описать свечение Солнца более сложными научными гипотезами.
В 1848 году Роберт Майер выдвинул метеоритную гипотезу, согласно которой Солнце нагревается благодаря бомбардировке метеоритами.
Несколько позже, в 1853-м году, возникла более правдоподобная идея так называемого «механизма Кельвина — Гельмгольца», согласно которой Солнце нагревалось по причине гравитационного сжатия. Однако, в таком случае возраст светила был бы значительно меньше, нежели на самом деле, что противоречило некоторым геологическим исследованиям.
Уравнение Энштейна
Вооружившись знаменитым уравнением Эншнейна, которое предсказывало, что любая масса должно иметь эквивалентное количество энергии, британские астрономы 1920-х годов предположили, что Солнце фактически превращало свою массу в энергию. Однако вместо печи, которая превращает древесину и уголь в золу и почерневший углерод (излучая свет и тепло), центр Солнца больше похож на гигантскую атомную электростанцию.
Только в XX веке было найдено правильное решение этой проблемы, благодаря которой стала понятна природа светимости Солнца.
Сколько будет гореть Солнце?
Эффективность реакции термоядерного синтеза является основной причиной того, что Солнце постоянно излучает тепло, — энергия, выделяемая путем превращения всего одного килограмма водорода в гелий эквивалентна той, которая выделяется при сжигании 20 000 тонн угля. Поскольку Солнце достаточно массивно и относительно молодо, считают, что оно использовало только около половины своего топлива — водорода.
Koгдa Coлнцe изpacxoдуeт вecь вoдopoдный зaпac (1З0 млн. лeт), тo пepeйдeт к гeлию. После этого его светимость будет и дальше увеличиваться, пока Солнце не станет на 121 % ярче и горячее, чем сейчас. и оно перейдет в фазу красного гиганта.
Ученые считают, что через 4–5 млрд лет Солнце расширится и поглотит или очень сильно разогреет Землю.
Пocлe кpacнoгo гигaнтa oнo pуxнeт и ocтaвит cжaтую мaccу в шapикe зeмнoгo paзмepa. Этo cтaдия бeлoгo кapликa. В конце концов, ядро Солнца преобразует весь свой водород в гелий, и звезда умрет. Этого не произойдет еще примерно 5 миллиардов лет. Солнце не может исчезнуть просто так или погаснуть в один миг. Светимость нашей звезды увеличивается на 1 % каждые 110 млн лет за счет сжигания водорода.
Видео
Источник
Попрощаться не успеем. Что будет, если взорвётся Солнце
Уже не раз учёные моделировали взрыв единственной звезды в нашей системе. Каждый прогноз был страшнее предыдущего. Лайф разбирался, что будет с жителями Земли, если Солнце всё-таки взорвётся.
Почему должно взорваться
Учёные неоднократно заявляли, что термоядерная реакция, которая происходит внутри единственной звезды в нашей системе, может погубить не только жёлтого карлика, но и все близлежащие планеты. Произойти это может из-за «преждевременного старения» Солнца — процессов, которые ускоряют «износ» звезды и сокращают жизненный цикл. Нужно понимать, что почти половину жизни наше Солнце уже прожило.
Максимальная продолжительность жизни звезды — 10 млрд лет
4,6 млрд лет из этого срока Солнце уже прожило, поэтому до момента гибели единственной звезде осталось жалких 5,5 млрд лет
Вторая копия Земли
Когда огромную звезду разрывает на атомы, она превращается в сверхновую. Наружу выбрасываются триллионы тонн пыли и газа. Из этого строительного материала рождаются новые миры, однако переход звезды в сверхновую чаще всего становится последним событием для уже сформированных планет.
Взрыв Солнца совершенно точно убьёт все планеты земной группы, но есть и плюсы
Новый взрыв создаст ещё больше миров, которые через пару миллиардов лет снова будут населены живыми и разумными организмами
Мы умрём ещё до взрыва
Ни один из сценариев уничтожения планет земной группы, как ни странно, не включает в себя непосредственно взрыв. Когда Солнце начнёт умирать, оно, согласно прогнозам учёных, должно будет увеличиться в размерах и, скорее всего, станет существенно холоднее.
Со временем оно мутирует из жёлтого карлика в красного гиганта
Оно станет настолько большим, что полностью «съест» Меркурий, Венеру и даже Землю. До других планет доберётся чуть погодя
Холод и адская жара
Точного сценария солнечного взрыва не существует до сих пор, и всё, что связано с рассуждениями на тему гибели целой планетной системы, находится исключительно в теоретической плоскости. К примеру, сценарий «выжигания всего живого» далеко не единственный. Существует и другое направление — похолодание после взрыва.
Такой взрыв не нарушит целостности Солнца, но остановит термоядерную реакцию
Жёлтый карлик перестанет выделять тепло и свет. Такие планеты, как Земля и Меркурий, по данным учёных, замёрзнут всего за месяц
Фото: © KInopoisk/ «Послезавтра»
Солнце не только согревает Землю, но и удерживает её на комфортной (во всех отношениях) орбите. Если центральная звезда взорвётся, то одним прекрасным утром земляне обнаружат, что находятся далеко от привычного места обитания.
Разрушение Солнца «сотрёт» привычную орбиту Земли
Если Земля и не сгорит, то может покинуть Солнечную систему, точнее то, что от неё останется, и превратится в планету-бродягу
Конец света в прямом эфире
Если Солнце взорвётся так, как представляют себе это кинорежиссёры и писатели-фантасты, то планета не превратится в пар. И хотя от первоначального сценария, предполагавшего «выжигание» поверхности Земли и грунта вплоть до ядра за восемь минут, учёные отказались, другие варианты не намного лучше.
Эксперт по космосу Михаил Лапиков отметил, что при некоторых вариантах взрыва Солнца дневную сторону планеты на огромной скорости просто «простерилизует» — животные и другие живые организмы будут сожжены температурой в несколько миллионов градусов.
Сначала будет «выпарена» атмосфера, затем температура на поверхности будет такой, что несколько слоёв просто расплавятся
При таком развитии событий могут исчезнуть даже бактерии и другие простейшие организмы. Вода и все летучие газы испарятся безвозвратно. Дальше земной шар будет понемногу растрескиваться от холода, а планета окажется за пределами обитаемой зоны. Всё это великолепие земляне смогут наблюдать расплавленными и сгоревшими собственными глазами.
Посчитано и среднее время разрушения
Огненный шар достигнет Земли за сутки-двое. Сопровождаться такое событие будет яркой вспышкой, от которой многие люди ослепнут
Придётся искать новый дом
Эксперты и физики-космологи отмечают, что к тому моменту, как Солнце дойдёт до состояния взрыва, люди научатся колонизировать другие миры. Мест для переезда огромное количество. Условия жизни, которые похожи на земные, уже обнаружены на планете Проксима b.
На Проксима b земляне смогут спастись от последствий разрушения Солнца
Экзопланета находится на расстоянии 4,2 световых года и вращается вокруг красного карлика Проксима Центавра
Источник