Что такое Солнце

Именно благодаря Солнцу вся Солнечная система и планета Земля получают энергию. Если бы его не было, на нашей планете нельзя было бы жить. Не зря издревле народы всего мира, невзирая на их культуру, веру и особенности жизни, так или иначе поклонялись богу Солнца, а у большинства цивилизаций такое божество считалось верховным.

Что такое Солнце? В отличие от мифических представлений, сегодня известно достаточно научных фактов об этой звезде, которые дают более полное представление о Солнце, чем предания. Сведения о том, из чего состоит Солнце, где находится Солнце и почему светится, сегодня почти исчерпывающие.

Общая характеристика

Диаметр Солнца составляет около 1,4 млн км. По сути это громадный газообразный шар высокой температуры. Его диаметр более чем в 100 раз (в 109, если точно) превышает аналогичный показатель Земли.

Свет звезды на самом деле практически белый. Мы видим его желтым, потому что атмосфера Земли влияет на восприятие и создает некоторую визуальную иллюзию.

В Галактике миллиарды других звезд. Солнце – лишь одна из них. Ближайший ее сосед находится на расстоянии 4,24 световых лет. Ее имя – Проксима Центавра. Чтобы понять масштаб этого расстояния, достаточно представить, что путь до Земли свет солнца преодолевает всего за 8,32 минуты.

Согласно научной астрономической классификации, наша звезда – желтый карлик, из чего следует, что размер нашего Солнца относительно небольшой относительно других звезд, но при этом оно светит достаточно ярко. Более того, Солнце является одной из 15% звезд нашей Галактики, которые светят наиболее ярко.

Благодаря термоядерным реакциям вырабатывается тепло, которое излучает светило. В его центре происходит слияние атомов водорода, что приводит к образованию энергии и гелия.

Помимо света, Солнце оказывает и другое влияние. Частички вещества, которое излучает звезда, образуют ветер. Принято считать, что солнечная гравитация влияет на орбиты всех тел, которые находятся в пределах одного светового года.

Вокруг своей оси Солнце, как и Земля, совершает вращения. Поскольку его основу составляют газы, слои производят вращение с разной скоростью. В результате на полюсах время одного полного обращения звезды составляет 34 дня, а к экватору, за  этот период скорость вращения Солнца сокращается до 25 дней.

Кроме того, согласно данным ученых, внешняя часть вращается медленнее, а внутренние области оборачиваются намного быстрее.

Таблица главных характеристик Солнца:

Наименование показателя	Величина
Масса	1,9885*1030 кг (соответствует более чем 330 000 масс Земли)
Протяженность экватора	4 370 тыс. км
Плотность	1,409 г/м3
Температура в центре	Около 15 700 тыс. градусов Цельсия
Температура на поверхности Солнца	6 тыс. градусов Цельсия
Площадь поверхности	6 триллионов км2
Период вращения вокруг оси	На полюса – 34,3 дня, на экваторе – 25,05 дня
Расстояние до Земли	Max – 152 098,232 тыс. км, min – 147 098,29 тыс. км

Состав и строение Солнца

Преобладает в составе водород. Его содержание – 73,5%. Вторым по значимости элементом является гелий (около 25%). Оставшиеся 1,5% – это остальные элементы.

Так же однозначно разложить химический состав Солнца не получится. Он постоянно меняется. Изначально звезда практически вся была из водорода. Однако постоянные термоядерные реакции создают из этого элемента гелий, поэтому процентное содержание первого падает, а второго – увеличивается.

С гелием также происходят определенные процессы, но это более медленные реакции, поэтому его содержание в структуре нашего Солнца неизбежно увеличивается.

Строение Солнца

Разберем строение Солнца. Поскольку оно состоит из газов, у него нет такой твердой и устойчивой поверхности. Преобладающая часть – это атмосфера, но неоднородная. Ближе к центру звезды атмосфера становится плотной.

Солнце состоит из шести условных слоев: три – это атмосфера, а еще три – внутренние.

Внутренние слои Солнца

Внутреннее строение (слои) Солнца состоит из трех зон. Опишем их подробнее.

Ядро

Это самая сердцевина. Ее радиус – около 150 тыс. км, а температура – выше 13,5 млн градусов, что сложно представить обычному человеку. Такие параметры делают вещество ядра невероятно плотным. Для сравнения: плотность золота ниже в 7,5 раз. Благодаря наличию этих условий происходят термоядерные реакции. Только солнечное ядро вырабатывает энергию.

Зона лучистого переноса

Внешний предел зоны находится в радиусе в 490 тыс. км. На границе с ядром температура около 7 млн градусов, а на внешнем пределе – порядка 2 млн.

Аналогичная динамика касается и плотности. Она падает с 20 до 0,2 г/куб. см соответственно. Из-за столь высокой плотности водород лишен возможности двигаться. Чтобы было более понятно, приведем пример с водой. Нагреваясь, она поднимается вверх, отдавая там тепло. А в данном случае механизм не действует. Какой бы ни была температура, вещество неизменно неподвижное.

Небольшой шанс у атомов водорода все же есть: в результате долгой цепочки излучений и поглощений энергия все же может пробраться сквозь радиационную зону. Но процесс этот занимает слишком много времени. Так, появившийся в ядре фотон совершает «путешествие» сквозь зону радиации где-то через 170 тыс. лет после своего возникновения.

Зона конвективного переноса

Следующие 200 тыс. км – это конвективная зона. Плотность вещества становится меньше, поэтому оно с легкостью перемешивается. В результате теплый газ двигается вверх, остывает и опять попадает вниз. Скорость движения потоков газа доходит до 6 км/с.

В результате движения газовых потоков образуется магнитное поле. Температура, если ее измерить на поверхности Солнца, опускается здесь уже до 6 тыс. градусов.

Конвективная зона – последняя из внутренних слоев светила.

Атмосфера

Атмосфера Солнца так же состоит из трех слоев. Внешнее строение Солнца рассмотрим ниже.

Фотосфера

Первый от центра слой – это фотосфера Солнца. Благодаря свету, исходящему из нее, выделяется тепло, которым греются планеты. Толщина слоя неравномерная: от 100 до 400 км в разных местах. На внешнем пределе температура – около 4700 градусов Цельсия.

Хромосфера

Толщина следующей области – порядка 2 тыс. км. Это хромосфера. Она совсем не яркая, поэтому увидеть ее с нашей планеты крайне затруднительно. Лучше всего это удается в момент солнечного затмения. У хромосферы характерный красноватый оттенок. Внутри нее можно увидеть спикулы.

Это плазма, которая столбами выбрасывается с нижних слоев этой зоны. Период выброса длится не более 10 минут. Длина спикулы достигает 20 тыс. км. В одно время в хромосфере существует порядка миллиона спикул.

Примечателен тот факт, что в хромосфере не действует правило постепенно понижения температуры к внешней границе. Она, наоборот, растет до 20 тыс. градусов на пределе зоны.

Корона

Слои атмосферы завершаются короной Солнца. Ее предел не имеет четко очерченных границ. Плотность маленькая, а вот температура может доходить до нескольких млн градусов.

Современный уровень развития науки не может объяснить причину этого. В короне выбрасывается солнечное вещество, что называют протуберанцами. Высота таких выбросов порой доходит до 1,6-1,8 млн км.

Магнитное поле

Принято выделять одно глобальное цикличное поле и много локальных. Колебания напряженности первого происходят с частотой в 11 лет. Происходят циклические изменения в частоте образования пятен. Это в 19 веке обнаружил ученый Швабе – его именем и назвали этот цикл.

Менее заметные локальные поля тоже мощные. Их напряженность иногда в тысячи раз превышает аналогичный показатель глобального поля. Разница в том, что их действие наблюдается не более нескольких десятков дней. Чаще всего местом появления локальных полей является зона солнечных пятен.

Жизненный цикл Солнца

Звезде около 4,5 млрд лет. На газопылевое облако действовала гравитация, оно сжималось. В результате из него сформировалось и Солнце, и практически все другие объекты. Однажды внутри этого облака все показатели достигли критических показателей, произошла термоядерная реакция. Так зажглось светило.

Поскольку такие реакции происходят периодически, это влияет на массу светила – оно понемножку становится меньше. Температура на Солнце растет, оно разогревается. Его яркость также меняется в сторону увеличения.

А когда-то и на Земле было намного холоднее. А, к примеру, на Венере могла быть жизнь и вода. Сегодня это невозможно, поскольку температура на планете более 450 градусов Цельсия.

Жизненный цикл для солнца не окончен. Светило пребывает в его середине.

Орбита и место расположения Солнца в Галактике Млечный Путь

Вся Солнечная система (вместе с Солнцем) осуществляет вращение около центра Млечного Пути. На ее оборот уходит около 240 млн лет.

Светило пребывает в рукаве Ориона. Нам очень повезло: скорость вращения наших планет и Солнца практически такая же, как и у спиральных рукавов, поэтому они попадают внутрь них, как многие другие звезды. Излучение, которое присутствует в рукавах, может все уничтожить. Если бы орбита нашего светила была иной, оно иногда попадало в рукава, истребляя все.

Солнечный ветер

Он достигает Земли через несколько дней после того, как частицы истекают с короны. Полярное сияние является результатом солнечного ветра, как и магнитные бури, из-за которых так страдают метеозависимые люди. Частично поток ионов задерживает магнитное поле нашего Солнца, но полностью остановить его оно не в состоянии. Открыл это явление астрофизик из США Ю. Паркер.

Солнечные циклы и активность

В результате изменения полярности глобального поля меняется солнечный цикл, результатом чего становится образование пятен. Существует такой показатель, как число Вольфа, показывающий число пятен. Его определяют только по видимой стороне звезды.  По нему можно определить ее активность.

Циклы лишь условно длятся 11 лет. На самом деле этот параметр меняется от 7 до 17 лет. Цикл с максимумом в 1761 году принято считать первым. Все последующие циклы нумеруются. Текущий идет с 2019 года и является 25-м. При этом жизненный цикл, конечно, у Солнца начался намного раньше, чем исследователи начали его изучать.

Исследование Солнца

Издревле люди пытались понять, что такое и откуда появилось Солнце. Наши предки считали его богом света. Астрономы изначально полагали, что Солнце, как и Луна, – это планета. Где же в действительности находится Солнце и что представляет собой, было неизвестно. В честь светила называли дни недели. Например, Sunday означает «день Солнца».

Пятна на светиле первыми заметили китайцы. Это случилось в 800 г. до н. э. За II века до этого А. Самосский сделал предположение, что не Солнце вращается вокруг нашей планеты, а наоборот. Общепринятой эта версия стала в эпоху Галилея. Благодаря появлению телескопа удалось увидеть, что пятна – часть вращающейся звезды.

В XVII веке было рассчитано расстояние до светила. В XIX веке уже удалось выяснить химический состав и предположить строение Солнца. Благодаря открытию ядерных реакций стала понятна и природа образования энергии, которую Солнце излучает как звезда.

Большой шаг вперед был сделан, когда человек начал осваивать космос и появилось представление о природе солнечного ветра. Глядя на Солнце из космоса, стало возможным подтвердить его строение.

Интересные факты о Солнце

1. Тела, излучающие тепло, имеют показатель удельной мощности. У человека он намного выше, чем у Солнца. Т. е. гигантское количество выделяемого им тепла – это результат того, что объем Солнца громаден.
2. Самая сильная магнитная буря была в 1859 году, когда северное сияние было видно даже над Кубой, а вся Земля осталась без телеграфной связи.
3. Одну версию происхождения Солнца мы уже разобрали. А вот откуда взялось облако? Ученые полагают, что это остатки предшествующих звезд. Таким образом, наша звезда – уже не первое поколение светил.

Видео сделанное зондом «Parker» на максимально близком расстоянии

 

Как возникло Солнце и сколько ему лет

Помимо описанной теории есть и еще один рассказ про Солнце. Возможно, светило проделало долгий путь превращений от кометы с края Галактики до желтого карлика. Растущая масса и гравитация могли запустить процессы термоядерных реакций.

В одном ученые сходятся: возраст Солнца превышает 4 млрд лет.

Почему светит Солнце

До XX века, когда появилось понятие ядерных реакций, теории об источнике света были очень далеки от реальности. Благодаря работам Э. Резерфорда и А. Эддингтона была выдвинута теория о преобразовании водорода в гелий с выпуском фотонов. Его мы воспринимаем как свечение.

Солнечное затмение

Затмение, так пугающее людей в древности, сегодня легко объяснить: иногда во время новолуния его перекрывает Луна. Существует несколько видов затмений: частичное, полное и кольцеобразное, при котором Луна не полностью закрывает Солнце, в результате чего видимым остается тоненькое колечко.

Солнце в мифологии

Культ Солнца был широко распространен в мифологии всех народов. Его славили, воспевали, ему молились и приносили жертвы. Это символ богатства и власти, верховное из всех божеств. Рассказ, миф, картина, песня, молитва – про Солнце писали, рисовали, пели по всему миру.

Считалось, что первые правители земные происходили из его рода. Гнева светила боялись. Его проявлением нередко считали затмение. В Греции существовала легенда о Фаэтоне – сыне бога Солнца. В Америке же было приняты жертвоприношения для получения милости солнечного божества.

Страхи в отношении светила присутствуют и сегодня. Нас часто пугают тем, что Солнце как звезда внезапно потухнет или пятна на ее поверхности разрастутся и поглотят ее.

Эволюция и будущее

С увеличением яркости Солнца температура на Земле также будет расти. Через 3,5 млрд лет его яркость увеличится на 40%, а наша планета превратится в аналог Венеры. В то же время Марс к этому периоду разогреется настолько, что на нем можно будет жить. Другими словами, обитаемыми будут становиться планеты, которые дальше от Солнца.

Поскольку водород все время выгорает, ядро станет меньше, а сама звезда – больше. Водорода со временем не останется совсем. С ростом температуры он начнет гореть не в ядре, а в оболочке (слои атмосферы солнца) светила и уменьшится на треть. Земля отодвинется на отдаленную от него орбиту. Так будет продолжаться 10 млн лет. Все это время Солнце будет красным гигантом.

В результате гелиевой вспышки  радиус звезды уменьшится до 10 сегодняшних. После 110 млн лет выгорания гелия светило снова расширится до красного гиганта.

Внешние слои Солнца образуют туманность, а ядро сначала превратится в белый карлик, который остынет. Ввиду отсутствия в нем термоядерных реакций он со временем станет черным карликом. Теоретически к этому времени можно будет даже высадиться на Солнце, ведь температура на нем достаточно упадет. Эволюция Солнца закончится.

Карта поверхности

Поверхность Солнца неоднородная. Это касается и состава, и степени яркости. Некоторые пятна больше диаметра Земли. Кроме них, на звезде есть три типа других зон:

• гранулы, видимые с Земли;
• супергранулы – громадные объекты (около 35 тыс. км) вокруг поверхности звезды;
• факулы – зоны повышенной яркости.

Солнце – это то, что дает нам условия для жизни на планете, но оно же может и погубить все живое.

Очень интересное видео