Солнце-звезда. Солнечная энергия

Солнце (лат. Sol) — звезда, которая является центром Солнечной системы, типичная звезда главной последовательности спектрального класса G2. Оно почти идеально круглое и представляет собой горячую плазму, сплетенную магнитными полями. При диаметре примерно 1.3 млн км, что в 109 раз больше, чем земной, имеет массу около 2 × десять 30 кг, что больше земного примерно в 330 000 раз. Источником энергии Солнца является термоядерные реакции в его ядре. Земля и семь других планет вращаются вокруг Солнца. Кроме них, вокруг Солнца вращаются кометы, астероиды, метеороиды, космическая пыль и другие мелкие объекты. Масса Солнца составляет 99,866% от общей массы всей Солнечной системы. YohkohimageСолнечное излучение поддерживает жизнь на Земле (фотоны необходимы для начальных стадий процесса фотосинтеза) и определяет климат нашей планеты. Солнце состоит из водорода (~ 73% от массы и ~ 92% от объема), гелия (~ 25% от массы и ~ 7% от объема) и других элементов с меньшей концентрацией (менее 2% от массы) Средняя плотность Солнца составляет 1400 кг / м³. Температура поверхности Солнца составляет около 6000 К. Солнце светит почти белым светом, но из-за сильнее рассеяния и поглощения коротковолновой части спектра атмосферой Земли прямой свет Солнца у поверхности нашей планеты приобретает определенный желтого оттенка. Если небо ясное, то голубой оттенок рассеянного света состоит из желтоватым прямым солнечным светом и общее освещение объектов на Земле становится белым.

Солнечный спектр содержит линии ионизированных и нейтральных металлов, а также ионизированного водорода. В нашей Галактике насчитывается более 100 млрд звезд. При этом 85% звезд нашей галактики — это звезды, меньше Солнца (в основном — красные карлики). Как и все звезды главной последовательности, Солнце вырабатывает энергию путем термоядерного синтеза. У Солнца большая часть энергии производится при синтезе гелия из водорода.

Расстояние Солнца от Земли — около 149 600 000 км, примерно равна астрономической единицы, а видимый угловой диаметр, как и у Луны — не более полградуса (31-32 минут). Солнце находится на расстоянии около 26 000 световых лет от центра «Млечного Пути» и вращается вокруг него с периодом около 220 млн лет

     Общие характеристики и химический состав Солнца

Солнце — центральное и массивные тело Солнечной системы. Его масса приблизительно в 333 000 раз больше массы Земли и в 750 раз превышает массу всех других планет, вместе взятых. Солнце — мощный источник энергии, которую оно постоянно излучает во всех участках спектра электромагнитных волн — от рентгеновских и ультрафиолетовых лучей до радиоволн. Это излучение сильно влияет на все тела Солнечной системы: нагревает их, сказывается на атмосферах планет, дает свет и тепло, необходимые для жизни на Земле.

     Спектральный класс Солнца

В то же время Солнце — ближайшая к нам звезда, в которой, в отличие от всех других звезд, можно наблюдать диск, и с помощью телескопа изучать на нем мелкие детали, размером до нескольких сотен километров. Это типичная звезда, поэтому ее изучение помогает понять природу звезд вообще. По звездной классификации Солнце имеет спектральный класс G2V. В популярной литературе Солнце довольно часто классифицируют как желтый карлик.

       Диаметр

Видимый угловой диаметр Солнца несколько меняется через эллиптичность орбиты Земли. В среднем он составляет около 32 «или 1/107 радиана, то есть диаметр Солнца равен 1/107 а.е., или примерно 1400000 км. Согласно последним наблюдениям НАСА, радиус Солнца составляет 696 342 км с погрешностью 65 км [16].

   Химический состав

Химический состав (по количеству атомов) определены по анализу солнечного спектра:

водород составляет около 90%,
гелий — 9,88%,
другие элементы — порядка 0,1%, в том числе: на 1 млн атомов водорода приходится 851 атомов кислорода, 398 углерода, 123 неона, 100 азота, 47 железа, 38 магния, 35 кремния, 16 серы, 4 аргона, 3 алюминия, по 2 атомы никеля, натрия и кальция, а также совсем немного всех остальных элементов.
Вещество Солнца очень ионизированная, то есть атомы потеряли свои внешние электроны и вместе с ними стали свободными частицами ионизированного газа — плазмы.

   Плотность и температура

Средняя плотность солнечного вещества ρ ≈ 1400 кг / м³. Это значение близко к плотности воды и в 1000 раз больше плотности воздуха у поверхности Земли. Во внешних слоях Солнца плотность в миллионы раз меньше, а в центре — в 100 раз больше средней.

Вычисления, которые учитывают рост плотности и температуры к центру, показывают, что в центре Солнца плотность составляет около 1,5 × 10 пять кг / м³, давление — около 2 × 10 18 Па, а температура — около 15000000 К.

При такой температуре ядра атомов водорода (протоны и дейтроны) имеют очень большие скорости (сотни км / с) и могут приближаться друг к другу, несмотря на действие электростатической силы отталкивания. Некоторые столкновения заканчиваются ядерными реакциями, в результате которых из водорода образуется гелий и высвобождается значительное количество энергии, превращается в тепло. Эти реакции являются источником энергии Солнца на современном этапе его эволюции. Вследствие этого количество гелия в центральной части светила постепенно увеличивается, а водорода — уменьшается.

Поток энергии, возникающей в недрах Солнца, передается во внешние слои и распределяется на все большую площадь. Вследствие этого температура солнечной плазмы снижается с удалением от центра. В зависимости от температуры и характера процессов, которой определяются, Солнце можно условно разделить на 4 части:

внутренняя, центральная часть (ядро), где давление и температура обеспечивают ход ядерных реакций; она простирается от центра на расстояние примерно 1/3 радиуса
лучистая зона (расстояние от 1/3 до 2/3 радиуса), в которой энергия передается наружу результате последовательного поглощения и излучения квантов электромагнитной энергии;
конвективная зона — от верхней части «лучистой» зоны почти до видимой поверхности Солнца. Здесь температура быстро уменьшается с приближением к видимой поверхности светила, вследствие чего увеличивается концентрация нейтральных атомов, вещество становится более прозрачной, лучистое переноса становится менее эффективным и тепло передается преимущественно путем перемешивания вещества (конвекция), подобно кипения жидкости в сосуде, который подогревается снизу;
солнечная атмосфера, которая начинается сразу за конвективной зоной и выходит далеко за пределы видимого диска Солнца. Нижний слой атмосферы — фотосфера, тонкий слой газов, который мы воспринимаем как поверхность Солнца. Верхних слоев атмосферы непосредственно (хромосферы и короны) не видно из-за значительной разреженности, их можно наблюдать или во время полных солнечных затмений, либо с помощью специальных приборов.

Добавить комментарий