Солнце

The_Sun_w920607.jpg Со́лнце — центральное тело Солнечной системы, «наша» и потому ближайшая к нам звезда (среднее расстояние от Земли примерно 149,6 млн. км). Солнце представляет собой гигантский плазменный шар, удерживающий вокруг себя все остальные тела Солнечной системы своим тяготением. Излучение Солнца является основным источником энергии для жизни на Земле.

Солнце — одна из 100 миллиардов звёзд нашей Галактики; расположено в одном из её рукавов примерно в 25 000—28 000 световых годах от центра Млечного Пути и совершает один оборот примерно за 226 млн. лет. Возраст Солнца — 5 млрд. лет. Спектральный класс Солнца G2V, оно является жёлтым карликом.

Физические характеристики

Радиус Солнца составляет 696 тыс. км, что в 109 раз превышает радиус Земли, причём полярный и экваториальный диаметры различаются не более, чем на 10 км. Соответственно, объём Солнца превышает земной в 1,3 миллиона раз. Масса Солнца равна 1,99 × 10³⁰ кг, в 330 000 раз больше массы Земли. Средняя плотность Солнца невелика — всего 1,4 г/см³, хотя в центре Солнца она достигает 150 г/см³. Ускорение свободного падения на поверхности Солнца равно 274 м/с², а вторая космическая скорость — 618 км/с.

Ежесекундно Солнце излучает 3,84 × 10²⁶ Дж энергии, что в масс-энергетическом эквиваленте соответствует потере массы 4,26 миллионов тонн в секунду. Температура видимой поверхности Солнца равна 5800 К, в центре Солнца температура достигает 15 000 000 К.

С Земли Солнце выглядит как ослепительно сверкающий диск с угловым размером около половины градуса (видимый угловой размер Солнца незначительно меняется в течение года из-за изменения расстояния Солнце — Земля при годовом движении Земли по орбите). Звездная величина Солнца равна −26,7^m; это самый яркий объект на земном небе.

Наблюдения деталей на поверхности Солнца показывают, что оно вращается вокруг оси, наклоненной к плоскости земной орбиты на 82° 45'. При этом поверхностные слои Солнца вращаются не как твёрдое тело — угловая скорость вращения убывает по мере приближения к полюсам, так что точка на экваторе Солнца совершает один оборот за 25 суток, а точка вблизи полюса — за 30 суток.

Спектр и химический состав Солнца

В видимой области Солнце излучает непрерывный спектр, на фоне которого видны десятки тысяч темных линий поглощения, образующихся при прохождении солнечного света через атмосферу Солнца и Земли. Впервые они были описаны в 1814 г. австрийским физиком Фраунгофером, и потому часто называются фраунгоферовыми линиями. Их изучение позволяет судить о химическом составе Солнца. Установлено, что преобладающими химическими элементами на Солнце являются водород и гелий. Водород составляет 92% по числу атомов и 70% по массе, гелий — 7,8% и 29% соответственно. Остальные элементы вместе взятые составляют менее процента массы Солнца.

Источники Солнечной энергии

Источник энергии Солнца — реакции термоядерного синтеза, протекающие в его недрах. Суммарным итогом реакции является слияние четырех протонов с образованием ядра атома гелия и выделением энергии, эквивалентной 0,7% массы этих протонов. Эта реакция, получившая название протон-протонного цикла, проходит в три стадии. Вначале два протона, имеющие достаточно энергии, чтобы преодолеть кулоновский барьер, сливаются, образуя дейтрон — ядро атома водорода, позитрон и электронное нейтрино; затем дейтрон сливается с протоном, образуя ядро атома легкого изотопа гелия; наконец, два ядра атома гелия-3 сливаются, образуя ядро атома гелия-4. При этом высвобождается два протона.

p + p → ²D + e⁺ + ν_e ²D + p → ³He + γ ³He + ³He → ⁴He + 2p

Проблема солнечных нейтрино

В ходе реакций протон-протонного цикла образуются электронные нейтрино. Практически не взаимодействуя с веществом, они беспрепятственно покидают ядро Солнца. С 1960-х годов предпринимаются попытки зарегистрировать солнечные нейтрино при помощи огромных подземных детекторов. В ходе экспериментов солнечные нейтрино действительно были обнаружены и доказано их солнечное происхождение. Однако в разных экспериментах количество зарегистрированных нейтрино составляло от трети до половины ожидаемого. Это расхождение теории и эксперимента получило название проблемы солнечных нейтрино. Решение этой проблемы требовало пересмотра либо представлений о процессах, происходящих в ядре Солнца, либо о свойствах нейтрино. Эксперименты, проведенные в последние годы, сделали наиболее вероятным объяснением то, что причиной несоответствия является превращение электронных нейтрино в другие типы (мюонное или тау-нейтрино), которые не регистрировались детекторами.

Внутреннее строение Солнца

Строение Солнца.png

Атмосфера Солнца

Фотосфера

Фотосфера (слой, излучающий свет) достигает высоты 320 км от области, где атмосфера Солнца становится непрозрачной. Эта область образует основание хромосферы или поверхность Солнца, от которой определяются размеры Солнца, расстояние от поверхности Солнца и т. д.

Хромосфера

Хромосфера достигает высоты 7 000 км, её температура — 500 000 K.

Корона

Корона достигает высоты в 1,6 радиуса Солнца при минимальном количестве пятен и высоты в 215 радиусов Солнца при максимальном количестве пятен. Температура доходит до 1,8 х 10⁶ K.