Необычные и интересные факты о Солнце

Рефераты по авиации и космонавтике » Необычные и интересные факты о Солнце Скачать

солнце ядро корона

Реферат по «Астрономии»

Тема: Необычные и интересные факты о Солнце


Со́лнце - единственная звезда Солнечной системы вокруг которой обращаются другие объекты этой системы: планеты и их спутники карликовые планеты и их спутники астероиды метеороиды кометы и космическая пыль. Масса Солнца составляет 99 866 % от суммарной массы всей Солнечной системы. Солнечное излучение поддерживает жизнь на Земле (фотоны необходимы для начальных стадий процесса фотосинтеза) определяет климат. Солнце состоит из водорода (~73 % от массы и ~92 % от объёма) гелия (~25 % от массы и ~7 % от объёма) и других элементов с меньшей концентрацией: железа никеля кислорода азота кремния серы магния углерода неона кальция и хрома. На 1 млн атомов водорода приходится 98 000 атомов гелия 851 кислорода 398 углерода 123 неона 100 азота 47 железа 38 магния 35 кремния 16 серы 4 аргона 3 алюминия по 2 атома никеля натрия и кальция а также совсем немного всех прочих элементов. По спектральной классификации Солнце относится к типу G2V («жёлтый карлик»). Температура поверхности Солнца достигает 6000 K поэтому Солнце светит почти белым светом но из-за более сильного рассеяния и поглощения коротковолновой части спектра атмосферой Земли прямой свет Солнца у поверхности нашей планеты приобретает некоторый жёлтый оттенок.

Солнечный спектр содержит линии ионизированных и нейтральных металлов а также ионизированного водорода. В нашей галактике Млечный Путь насчитывается свыше 100 миллиардов звёзд класса G2. При этом 85 % звёзд нашей галактики - это звёзды менее яркие чем Солнце (в большинстве своём красные карлики). Как и все звёзды главной последовательности Солнце вырабатывает энергию путём термоядерного синтеза. В случае Солнца подавляющая часть энергии вырабатывается при синтезе гелия из водорода.

Солнце находится на расстоянии около 26 000 световых лет от центра Млечного Пути и обращается вокруг него делая один оборот более чем за 200 миллионов лет. Орбитальная скорость Солнца равна 217 км/с - таким образом оно проходит один световой год за 1400 земных лет а одну астрономическую единицу за 8 земных суток. В настоящее время Солнце находится во внутреннем крае рукава Ориона нашей Галактики между рукавом Персея и рукавом Стрельца в так называемом «Местном межзвёздном облаке» - области повышенной плотности расположенной в свою очередь в имеющем меньшую плотность «Местном пузыре» - зоне рассеянного высокотемпературного межзвёздного газа. Из звёзд принадлежащих 50 самым близким звёздным системам в пределах 17 световых лет известным в настоящее время Солнце является четвёртой по яркости звездой (его абсолютная звёздная величина +4 83m).

Солнце является молодой звездой третьего поколения (популяции I) с высоким содержанием металлов то есть оно образовалось из останков звёзд первого и второго поколений (соответственно популяций III и II).

Текущий возраст Солнца (точнее - время его существования на главной последовательности) оценённый с помощью компьютерных моделей звёздной эволюции равен приблизительно 4 57 миллиарда лет.

Жизненный цикл Солнца

Считается что Солнце сформировалось примерно 4 59 миллиарда лет назад когда быстрое сжатие под действием сил гравитации облака молекулярного водорода привело к образованию в нашей области Галактики звезды первого типа звёздного населения типа T Тельца.

Звезда такой массы как Солнце должна существовать на главной последовательности в общей сложности примерно 10 миллиардов лет. Таким образом сейчас Солнце находится примерно в середине своего жизненного цикла. На современном этапе в солнечном ядре идут термоядерные реакции превращения водорода в гелий. Каждую секунду в ядре Солнца около 4 миллионов тонн вещества превращается в лучистую энергию в результате чего генерируется солнечное излучение и поток солнечных нейтрино.

Масса Солнца недостаточна для того чтобы его эволюция завершилась взрывом сверхновой. Вместо этого через 4-5 миллиардов лет оно превратится в звезду типа красный гигант. По мере того как водородное топливо в ядре будет выгорать его внешняя оболочка будет расширяться а ядро - сжиматься и нагреваться. Примерно через 7 8 миллиарда лет когда температура в ядре достигнет приблизительно 100 миллионов градусов в нём начнётся термоядерная реакция синтеза углерода и кислорода из гелия. На этой фазе развития температурные неустойчивости внутри Солнца приведут к тому что оно начнёт терять массу и сбрасывать оболочку. По-видимому расширяющиеся внешние слои Солнца в это время достигнут современной орбиты Земли. При этом исследования показывают что ещё до этого момента потеря Солнцем массы приведёт к тому что Земля перейдёт на более далёкую от Солнца орбиту и таким образом избежит поглощения внешними слоями солнечной плазмы.

Несмотря на это вся вода на Земле перейдёт в газообразное состояние а большая часть её атмосферы рассеется в космическое пространство. Увеличение температуры Солнца в этот период таково что в течение следующих 500-700 миллионов лет поверхность Земли будет слишком горяча для того чтобы на ней могла существовать жизнь в её современном понимании.

После того как Солнце пройдёт фазу красного гиганта термические пульсации приведут к тому что его внешняя оболочка будет сорвана и из неё образуется планетарная туманность. В центре этой туманности останется сформированная из очень горячего ядра Солнца звезда типа белый карлик которая в течение многих миллиардов лет будет постепенно остывать и угасать.

Описанный выше сценарий эволюции Солнца типичен для звёзд малой и средней массы.

Внутреннее строение Солнца

Солнечное ядро

Центральная часть Солнца с радиусом примерно 150 000 километров в которой идут термоядерные реакции называется солнечным ядром. Плотность вещества в ядре составляет примерно 150 000 кг/м³ (в 150 раз выше плотности воды и в ~6 6 раз выше плотности самого плотного металла на Земле - осмия) а температура в центре ядра - более 14 миллионов градусов. Анализ данных проведённый миссией SOHO показал что в ядре скорость вращения Солнца вокруг своей оси значительно выше чем на поверхности. В ядре осуществляется протон-протонная термоядерная реакция в результате которой из четырёх протонов образуется гелий-4. При этом каждую секунду в излучение превращаются 4 26 миллиона тонн вещества однако эта величина ничтожна по сравнению с массой Солнца - 2×1027 тонн.

Зона лучистого переноса

Над ядром на расстояниях около 0 2-0 7 радиуса Солнца от его центра находится зона лучистого переноса в которой отсутствуют макроскопические движения энергия переносится с помощью переизлучения фотонов

Конвективная зона Солнца

Ближе к поверхности Солнца возникает вихревое перемешивание плазмы и перенос энергии к поверхности совершается преимущественно движениями самого вещества. Такой способ передачи энергии называется конвекцией а под поверхностный слой Солнца толщиной примерно 200 000 км где она происходит - конвективной зоной. По современным данным её роль в физике солнечных процессов исключительно велика так как именно в ней зарождаются разнообразные движения солнечного вещества и магнитные поля.

Атмосфера Солнца

Фотосфера

Фотосфера (слой излучающий свет) достигает толщины ~320 км и образует видимую поверхность Солнца. Из фотосферы исходит основная часть оптического (видимого) излучения Солнца излучение же из более глубоких слоёв до неё уже не доходит. Температура в фотосфере достигает в среднем 5800 К. Здесь средняя плотность газа составляет менее 1/1000 плотности земного воздуха а температура по мере приближения к внешнему краю фотосферы уменьшается до 4800 К. Водород при таких условиях сохраняется почти полностью в нейтральном состоянии. Фотосфера образует видимую поверхность Солнца от которой определяются размеры Солнца расстояние от поверхности Солнца и т.д.

Хромосфера

Хромосфера (от др.-греч. χρομα - цвет σφαίρα - шар сфера) - внешняя оболочка Солнца толщиной около 10 000 км окружающая фотосферу. Происхождение названия этой части солнечной атмосферы связано с её красноватым цветом вызванным тем что в её видимом спектре доминирует красная H-альфа линия излучения водорода. Верхняя граница хромосферы не имеет выраженной гладкой поверхности из неё постоянно происходят горячие выбросы называемые спикулами (из-за этого в конце XIX века итальянский астроном Секки наблюдая хромосферу в телескоп сравнил её с горящими прериями). Температура хромосферы увеличивается с высотой от 4000 до 15 000 градусов.

Плотность хромосферы невелика поэтому яркость её недостаточна чтобы наблюдать её в обычных условиях. Но при полном солнечном затмении когда Луна закрывает яркую фотосферу расположенная над ней хромосфера становится видимой и светится красным цветом. Её можно также наблюдать в любое время с помощью специальных узкополосных оптических фильтров.

Корона

Корона - последняя внешняя оболочка Солнца. Несмотря на её очень высокую температуру от 600 000 до 5 000 000 градусов она видна невооружённым глазом только во время полного солнечного затмения так как плотность вещества в короне мала а потому невелика и её яркость. Необычайно интенсивный нагрев этого слоя вызван по-видимому магнитным эффектом и воздействием ударных волн (см. Проблема нагрева короны). Форма короны меняется в зависимости от фазы цикла солнечной активности: в периоды максимальной активности она имеет округлую форму а в минимуме - вытянута вдоль солнечного экватора. Поскольку температура короны очень велика она интенсивно излучает в ультрафиолетовом и рентгеновском диапазонах. Эти излучения не проходят сквозь земную атмосферу но в последнее время появилась возможность изучать их с помощью космических аппаратов. Излучение в разных областях короны происходит неравномерно. Существуют горячие активные и спокойные области а также корональные дыры с относительно невысокой температурой в 600 000 градусов из которых в пространство выходят магнитные силовые линии. Такая («открытая») магнитная конфигурация позволяет частицам беспрепятственно покидать Солнце поэтому солнечный ветер испускается в основном из корональных дыр.

Интересное о солнце

10 фактов

Все мы видим что Солнце жёлтого или оранжевого цвета но на самом деле оно белое. Желтые тона Солнцу даёт феномен под названием «атмосферное рассеяние». Спектральный класс Солнца - G2V оно находится ближе к холодному концу главной последовательности и относится к классу желтых карликов. Большинство звёзд в Млечном Пути – «красные карлики» (относительно малые и холодные звёзды) а примерно 15 % звёзд в галактике ярче нашего солнца. Солнце вращается вокруг центра нашей галактики Млечного Пути делая полный оборот каждые 225 – 250 миллионов лет. Свет проходит среднее расстояние от Земли до Солнца (150 миллионов километров) за 8 минут. Для сравнения следующая ближайшая к нам звезда Проксима Центавра находится на расстоянии 4 световых лет... Солнце имеет диаметр почти 1 392 000 км (примерно в 109 раз больше диаметра Земли). Масса солнца составляет 98% массы нашей солнечной системы. Между 1640 и 1700 гг на Солнце вообще не было пятен. Этот период называемый минимумом Маундера совпал с "малым ледниковым периодом"- общим похолоданием на Земле когда реки которые никогда не замерзали покрылись льдом а снег лежал круглый год на всех широтах. В настоящее время Солнце находится на пике активности. Минимальное число затмений в году - два.

Солнечные затмения в одой и той же местности наблюдаются редко так как затмения видны только в узкой полосе тени Луны. В какой-нибудь определенной точке поверхности полное солнечное затмение наблюдается в среднем 1 раз в 200-300 лет. На Мальте средняя продолжительность светового дня летом – 10 часов. В Самарканде – 15 часов в Стокгольме – 18 часов а в шведском городе Кируна находящимся за полярным кругом – 24 часа. Правда зимой в Кируне солнце не встает вообще. Кстати деление суток на 24 часа мы позаимствовали из историй древних египтян о боге солнца Ра который проводил двенадцать часов ночи в тёмной преисподней а остальные 12 часов - на небесах. 300 солнечных дней в году бывает в Марокко Ницце Брисбане (Австралия) в Монте-Карло и в Уссурийске...

Каждую секунду на Солнце сгорает 700 млрд. тонн водорода. Несмотря на такую огромную скорость потерь энергии Солнца хватит еще на 5 млрд. лет такой жизни (примерно столько же лет Солнцу от рождения). Закончит свою жизнь Солнце белым карликом предварительно увеличившись в размерах и оттолкнув от себя все планеты. На этих планетах испарится вся вода и исчезнет атмосфера.

Авторы исследования проанализировали данные наблюдений двух американских аппаратов STEREO. 31 мая 2008 года аппараты зафиксировали на Солнце корональный выброс массы.

Сравнение этих двух снимков и снимков сделанных несколько раньше позволило установить что на поверхности Солнца в районе коронального выброса не наблюдалось характерных для этого события признаков активности.

Ученые предполагают что данный корональный выброс зародился относительно неглубоко. Зафиксированный аппаратами STEREO выброс был среднего размера - он содержал около трех миллиардов тонн плазмы. Его скорость была относительно невелика - менее 300 км в секунду.