Солнце: его строение, характеристики, интересные факты

Расположение Солнца в галактике

Несмотря на свои огромные размеры по сравнению с нашей планетой (и другими планетами) в галактическом масштабе, Солнце далеко не самая большая звезда, но очень маленькая, есть звезды намного крупнее Солнца. Поэтому астрономы классифицируют нашу звезду как желтый карлик.

Что касается положения Солнца в галактике (как и всей нашей солнечной системе), то оно находится в галактике Млечный Путь, ближайшей к краю рукава Ориона. Расстояние от центра галактики 7,5-8,5 тысяч парсеков. Проще говоря, мы не находимся на периферии галактики, но мы также относительно далеко от центра — своего рода «спящая галактическая область», не на периферии, но даже не в центре.

Положение солнца
Так выглядит положение Солнца на карте Галактики.

Происхождение Солнца, его жизнь и смерть

Наша звезда родилась вместе с другими звездами более 4-5 миллиардов лет назад. Родильный дом на Солнце представлял собой облако газа, образовавшееся в результате колоссальных космических катаклизмов. По одной из версий, газовые облака появились в результате Большого взрыва, потрясшего космос. По своему составу облака газа и пыли на 99% состояли из атомов водорода. Только 1% был представлен атомами гелия и других элементов. Весь этот набор элементов под действием гравитационных сил получил необходимый импульс и начал плотно сжиматься в одно вещество.

Рождение солнца
Рождение солнца

Чем быстрее росла масса, тем быстрее становилась скорость вращения. Атомы объединились в большие соединения, образуя молекулярный водород и гелий. В результате физических процессов и быстрого вращения в центре облака образовалось сферическое образование. Возникла протозвезда, самая старая форма, предшествовавшая последующему формированию полноценной звезды. Первоначальное количество космического газа превысило нынешний размер нашей Солнечной системы. Впоследствии под действием гравитационных сил звездное вещество начало плотно сжиматься, увеличивая массу будущей звезды.

Вместе с уменьшением размеров протозвезды увеличивалось давление внутри звездного вещества. Это, в свою очередь, привело к быстрому повышению температуры внутри газового пласта. Высокая плотность и температура в 100 миллионов Кельвин инициировали процесс термоядерного синтеза водорода.

Синтез водорода
Синтез водорода

Термоядерная реакция генерирует огромное количество тепловой и световой энергии, которая распространяется от внутренних областей Солнца к его поверхности. Каждую секунду с его поверхности в открытый космос испаряется более 4 миллионов тонн. Учитывая, что наша звезда существует более миллиарда лет и продолжает светить без видимых и значительных изменений, мы можем сделать вывод, что запасы водорода на нашем Солнце колоссальны. Когда этот запас исчерпан, можно только догадываться, производя математические расчеты. Судя по расчетам ученых, Солнце будет продолжать нагреваться и светить еще десять миллиардов лет, пока не закончатся запасы термоядерного топлива.

С угасанием интенсивности термоядерных процессов начинается заключительная фаза жизни звезды. Плотность звезды уменьшится, но ее размер значительно увеличится. Вместо желтого карлика Солнце станет красным гигантом. Достигнув этого этапа, наша звезда покинет главную последовательность и спокойно будет ждать своей смерти. Человечество не может дождаться конца этой драмы, так как гигантское Красное Солнце своим огнем уничтожит почти все живое на нашей планете. Поверхность огромного красного диска нагреется до температуры 5800 К. Радиус Солнца будет в 250 раз больше нынешних значений.

Постепенно температура поверхности будет уменьшаться, и звезда увеличится в размерах. Его яркость также резко увеличится, в 2700 раз по сравнению с текущей яркостью. Первыми исчезнут Меркурий и Венера. Планета Земля неизбежно перестанет существовать через десятки миллиардов лет. Атмосфера планеты исчезнет под воздействием солнечного ветра, вода испарится, а поверхность планеты превратится в раскаленный каменный блок.

Эволюция нашей звезды
Эволюция нашей звезды

Наша звезда будет оставаться в этой фазе несколько десятков миллионов лет. После того, как температура в центре солнечного ядра достигнет 100 миллионов Кельвинов, начнется процесс горения гелия и углерода. Новый цикл цепных реакций окончательно истощит Солнце. Сильно уменьшившаяся масса звезды не сможет удержать внешнюю оболочку, которая в результате импульсных термоядерных процессов разнесется в космос. На месте красного гиганта образуется планетарная туманность, в центре которой останется ядро ​​бывшей звезды — белый карлик. Другими словами, через десятки миллиардов лет наша гостеприимная звезда превратится в маленький, плотный и горячий объект размером с нашу планету. В таком состоянии звезда будет оставаться довольно долго, медленно умирая и тлея.

Астрофизические параметры Солнца

Реальный размер звезды, называемой Солнцем, по сравнению с остальными объектами Солнечной системы колоссален. Только по объему Солнце будет в 1,3 миллиона раз больше Земли. Здесь легко поместятся все планеты Солнечной системы, включая гигантов, таких как Юпитер, Сатурн и Нептун. Объем Солнца 1.40927 · 10²⁷ м³. Следовательно, такое большое небесное тело имеет огромную массу. Она весит 1,9885 10³⁰ кг, что в 332 тысячи раз больше массы голубой планеты. Звезды тяжелее всех планет, спутников, астероидов и комет в Солнечной системе вместе взятых. Что касается плотности, то звезда, состоящая из раскаленного газа, имеет плотность ниже, чем у нашей планеты — 1,409 г / см³ против 5,51 г / см³.

Размеры Солнца

Сравнение размеров Солнца с планетами солнечной системы. Чтобы достичь размера нашей звезды, потребуется 1,3 миллиона наших планет.

Диаметр солнечного диска составляет 1 миллион 384 тысячи километров. Этот параметр равен четырем расстояниям от Земли до Луны. Солнце — центр Солнечной системы, в которую входят 8 больших планет, 5 карликовых планет, 184 естественных спутника. Кроме того, существует множество астероидов и комет с коротким периодом обращения.

Характеристики Солнца

Согласно астрономической классификации небесных объектов, Солнце классифицируется как звезда класса G, оно на 85% ярче других звезд в галактике, многие из которых являются красными карликами. Диаметр Солнца составляет 1,391 миллиона км, а масса — 1,988 х 1030 кг. Если сравнить Солнце с Землей, то оно в 109 раз больше нашей планеты и в 333000 раз массивнее.

Сравнительный размер Солнца
Сравнительные размеры Солнца и планет.

Хотя Солнце кажется нам желтым, его истинный цвет — белый. Видимость желтого цвета создается атмосферой светильника.

Температура Солнца составляет 5778 градусов Кельвина в верхних слоях, но по мере приближения к ядру она поднимается еще больше, а ядро ​​Солнца становится невероятно горячим — 15,7 миллиона градусов Кельвина

Кроме того, Солнце обладает сильным магнетизмом, на его поверхности есть северный и южный магнитные полюса и магнитные линии, которые корректируются каждые 11 лет. При таких перестройках происходит интенсивное солнечное излучение. Кроме того, магнитное поле Солнца влияет на магнитное поле Земли.

Структура и состав Солнца

Наше Солнце в основном состоит из двух элементов: водорода (74,9%) и гелия (23,8%). Кроме них в небольших количествах присутствуют: кислород (1%), углерод (0,3%), неон (0,2%) и железо (0,2%). Внутри Солнце разделено на слои:

  • ядро
  • зоны радиации и конвекции,
  • фотосфера
  • атмосфера.

Ядро Солнца имеет самую высокую плотность и занимает около 25% от общего объема Солнца.

Строение солнца
Структура солнца схематична.

именно в солнечном ядре тепловая энергия генерируется за счет ядерного синтеза, который превращает водород в гелий. На самом деле ядро ​​- это своего рода солнечный двигатель, благодаря которому наша звезда излучает тепло и греет всех нас.

Почему светит Солнце

Точно такое же свечение от Солнца возникает из-за неутомимой работы солнечного ядра, точнее, термоядерной реакции, которая в нем постоянно протекает. Горение Солнца происходит из-за превращения водорода в гелий, это вечная термоядерная реакция, которая постоянно приводит в действие нашу звезду.

Солнечные пятна

Да, на солнце тоже есть пятна. Солнечные пятна — это более темные области на поверхности Солнца, которые темнее, потому что их температура ниже, чем температура окружающей солнечной фотосферы. Сами пятна образуются под действием магнитных линий и их перестройки.

Солнечный ветер

Солнечный ветер — это непрерывный поток плазмы, исходящий из солнечной атмосферы и заполняющий всю солнечную систему. Солнечный ветер образуется из-за того, что из-за высокой температуры в солнечной короне давление вышележащих слоев не может быть уравновешено давлением в самой короне. Следовательно, в окружающее пространство происходит периодический выброс солнечной плазмы. На нашем сайте есть отдельная статья о феномене солнечного ветра.

Солнечное затмение

Солнечное затмение — это редкое астрономическое явление, в котором Луна полностью или частично является Солнцем.

Схематично солнечное затмение выглядит так.

Солнечное затмение

Строение Солнца: краткая характеристика внешних слоев звезды

Что касается самой звезды, то наше Солнце относится к категории нормальных звезд, масса которых позволяет ему оставаться стабильным в течение длительного времени. Видимая поверхность звезды является областью излучения и называется фотосферой. Глубина этого слоя составляет несколько сотен километров и находится сразу за зоной конвекции. Фотосфера — это источник солнечной радиации, распространяющейся в космосе во всех направлениях. Время, проведенное на пути солнечной радиации к Земле, составляет восемь минут. Состав фотосферы нашей звезды неоднороден. Он состоит из множества ярких и теплых ячеек, чередующихся с темными пятнами и яркими факелами. Последние являются продуктом активности сильнейшего магнитного поля звезды.

Поверхность солнца

Поверхностные слои Солнца: фотосфера, нижняя хромосфера, верхняя хромосфера и корона

Средние параметры температуры поверхностного слоя достигают огромных значений — 5000⁰С. Темные пятна имеют более низкую температуру, до 2000 градусов по Цельсию. С другой стороны, факелы — самые горячие части солнечной фотосферы.

После фотосферы идет хромосфера. Эта область имеет толщину 2000 км и намного теплее фотосферы. Именно в этой области происходят активные процессы, затрагивающие все объекты Солнечной системы, в том числе нашу Землю. Здесь рождаются знаменитые солнечные выпуклости: горячие выбросы звездного вещества.

Солнечная корона

Наличие короны — главная отличительная черта звезды, которая находится в зрелом возрасте

Солнечная корона — это самый верхний слой атмосферы звезды. Здесь преобладают колоссальные температуры, достигающие значений в один миллион Кельвинов. Чем дальше от границы хромосферы, тем выше температура. На расстоянии 70 тысяч километров от воображаемой поверхности Солнца температура ионизированного газа достигает двух миллионов Кельвинов. Оптическая граница короны хорошо видна на расстоянии 10-20 солнечных лучей.

Эволюция Солнца и его будущее

Ученые считают, что возраст нашей звезды составляет 4,57 миллиарда лет. В то далекое время он был образован частью молекулярного облака, представленного гелием и водородом.

Как родилось солнце? Согласно одной из гипотез, молекулярное облако гелий-водород за счет углового момента начало вращаться и одновременно стало интенсивно нагреваться при увеличении внутреннего давления. При этом большая часть массы сконцентрировалась в центре и превратилась в само Солнце. Сильная гравитация и давление привели к увеличению тепла и ядерного синтеза, благодаря которому работают как Солнце, так и другие звезды.

Звездная эволюция

Так выглядит эволюция звезды, включая Солнце. Согласно этой схеме, наше Солнце в настоящее время находится в фазе маленькой звезды, а текущий возраст Солнца находится в середине этой фазы. Примерно через 4 миллиарда лет Солнце превратится в красного гиганта, расширится и уничтожит Меркурий, Венеру и, возможно, нашу Землю. Если Земля как планета все еще выживет, жизнь на ней все равно будет невозможна. Поскольку через 2 миллиарда лет свечение Солнца усилится настолько, что все океаны Земли просто закипят, Земля сгорит и превратится в сплошную пустыню, температура на поверхности Земли будет 70 C, и если возможна жизнь, значит, только глубоко под землей. Следовательно, у нас еще есть около миллиарда лет, чтобы найти новое убежище для человечества в очень далеком будущем.

Но вернувшись к Солнцу, превратившись в красного гиганта, оно останется в этом состоянии около 120 миллионов лет, затем начнется процесс уменьшения его размеров и температуры. А когда остатки гелия в его ядре сгорят в постоянной печи термоядерных реакций, Солнце потеряет устойчивость и взорвется, превратившись в планетарную туманность. Земля на этом этапе, как и соседний Марс, скорее всего, будет разрушена солнечным взрывом.

Еще через 500 миллионов лет из солнечной туманности образуется белый карлик, который будет существовать еще триллион лет.

Интересные факты о Солнце

  • Миллион Земли или планет размером с нашу могут находиться внутри Солнца.
  • По форме солнце образует почти идеальную сферу.
  • 8 минут и 20 секунд: именно в этот период солнечный луч достигает нас от своего источника, несмотря на то, что Земля находится на расстоянии 150 миллионов км от Солнца.
  • Само слово «Солнце» происходит от древнеанглийского слова, означающего «Юг» — «Юг».
  • И у нас для вас плохие новости: в будущем Солнце сожжет Землю, а затем полностью ее уничтожит. Однако этого не произойдет в ближайшие 2 миллиарда лет.
Оцените статью
Блог о планетах