Če pogledamo zvezdo, ki je ogrela in osvetlila naš planet milijarde let, se malo od nas zaveda, da imamo delujoč naravni termonuklearni reaktor. Taka mogočna in zastrašujoča primerjava je povezana z naravo Sonca, ki je po izvoru in sestavi tipična zvezda naše galaksije. Kljub temu, da procesov, ki se pojavljajo na Soncu, ni mogoče imenovati življenje, ta zvezda nam prinaša življenje.
Kaj je sonce?
Zakaj je Sonce, zvezda, ki spominja na milijarde drugih v galaksiji Rimska cesta, tako zanimajo astrofiziki in jedrski znanstveniki? Dejstvo je, da nam je to najbližja zvezda, zaradi česar lahko razumemo bistvo procesov, ki divjajo v vesolju od trenutka njegovega rojstva. Ko bomo raziskali Sonce, bomo razumeli, kaj so zvezde, kako živijo in kako se ta briljanten spektakel konča. Druge zvezde nam zaradi svoje velike oddaljenosti od sončnega sistema ne morejo pokazati posebnosti njihovega videza.
Naša zvezda je osrednji objekt sončnega sistema, okrog katerega se vrti osem planetov, asteroidov in pritlikavih planetov, kometov in drugih vesoljskih objektov. Sonce spada med zvezde razreda G v skladu s Harvardsko klasifikacijo. V skladu z razvrstitvijo Angela Secchija je Sonce, tako kot Arcturus in Capella, rumeni škrat II. Razreda. Za razliko od drugih zvezd, ki se nahajajo na desetine, stotine svetlobnih let od našega planeta, se naša zvezda nahaja skoraj v bližini. Zemlja je od Sonca ločena 150 milijonov km - zanemarljiva razdalja v primerjavi z ogromnimi razdaljami, ki prevladujejo v vesolju.
Najbližja zvezda Soncu, Proxima Centauri, rdeča zvezda, je oddaljena 4 svetlobna leta. Daleč smo od meglic in zvezdnih kopic, ki so najbolj turbulentna območja galaksije. Takšna ureditev zagotavlja mirno gibanje Sonca v svoji orbiti 14 milijard let, odkar je nastala galaksija Rimska cesta in naše vesolje kot celota. Hitrost zvezde v orbiti okoli galaktičnega središča je 200 km na sekundo.
Z zemeljskimi standardi je 150 milijonov kilometrov dolga razdalja. Tudi pri tej razdalji občutimo toploto, ki izžareva od sonca. Svetloba naše zvezde prihaja k nam za 8 sekund in se še naprej ogreva in osvetljuje naš planet. Gre za velikost naše zvezde. Kljub temu, da naša zvezda pripada normalnim zvezdam s povprečno maso, njena masa presega 700-krat večjo maso vseh nebesnih teles sončnega sistema. Velikost sončnega diska je danes določena in znaša 1 milijon 392 tisoč 20 km. To je 109-krat večji od premera Zemlje.
Izvor sonca, njegovo življenje in smrt
Naša zvezda se je rodila skupaj z drugimi zvezdami pred več kot 4-5 milijardami let. Plinski oblak, ki je nastal kot posledica kozmičnih katastrof velikega obsega, je postal rojstna hiša za Sonce. Po eni različici so se oblaki plina pojavili kot posledica velikega poka, ki je pretresel prostor. V smislu sestave so bili plinasti in prašni oblaki sestavljeni iz 99% atomov vodika. Samo 1% je prišlo iz atomov helija in drugih elementov. Celoten sklop elementov pod dejanjem gravitacijskih sil je prejel potreben zagon in začel tesno stiskati v eno snov.
Čim hitreje je masa rasla, tem hitreje je postala hitrost vrtenja. Atomi so združeni v velike spojine, ki tvorijo molekularni vodik in helij. Zaradi fizikalnih procesov in hitre rotacije se je v središču oblaka oblikovala sferična tvorba. Pojavila se je protozvezda - najstarejša oblika, ki je sledila poznejši formaciji polnopravne zvezde. Začetna količina kozmičnega plina je presegla trenutno velikost našega sončnega sistema. V prihodnosti, pod vplivom gravitacijskih sil, se je zvezdna snov začela močno krčiti, kar je povečalo maso prihodnje zvezde.
Skupaj z zmanjšanjem velikosti protozvezde se je povečal tlak v zvezdni snovi. To je posledično pripeljalo do hitrega naraščanja temperature znotraj nastajanja plina. Visoka gostota in temperatura 100 milijonov Kelvin je sprožil proces termonuklearne fuzije vodika.
Termonuklearna reakcija ustvarja veliko količino toplote in svetlobne energije, ki se razteza od notranjih območij Sonca do njegove površine. Vsako sekundo na površini izhlapi več kot 4 milijone ton. Glede na to, da je naša zvezda prisotna že več kot milijardo let in še vedno sije brez vidnih in pomembnih sprememb, lahko sklepamo, da so zaloge vodika našega Sonca ogromne. Ko je ta rezerva izčrpana, ostane le ugibati, pri tem izvesti matematične izračune. Sodeč po izračunih znanstvenikov, bo Sonce še vedno toplo in sijalo ducat milijard let, dokler ne zmanjka zalog termonuklearnega goriva.
Z izumiranjem intenzivnosti termonuklearnih procesov se začne končna faza življenja zvezde. Gostota zvezde se bo zmanjšala, vendar se bo njena velikost znatno povečala. Namesto rumenega škrata bo Sonce postalo Rdeči velikan. Ko bomo dosegli to stopnjo, bo naša zvezda zapustila glavno zaporedje in mirno počakala na smrt. Človeštvo ne more čakati na finale te drame, saj bo ogromno Rdeče sonce s svojim požarom uničilo praktično vse življenje na našem planetu. Površina velikega rdečega diska se lahko segreje na temperaturo 5800 K. Polmer Sonca bo 250 krat večji od trenutnih vrednosti.
Postopoma se bo temperatura površine zmanjšala, zvezda pa se bo povečala. Njegova svetilnost se bo tudi občutno povečala, za 2700-krat večjo od trenutne svetilnosti. Prvi, ki izginejo, sta Merkur in Venera. Planet Zemlja neizogibno preneha obstajati v več deset milijardah let. Atmosfera planeta bo izginila pod vplivom sončnega vetra, voda bo izhlapela in površina planeta se bo spremenila v vroč kamen.
V tej fazi bo naša zvezda ostala nekaj deset milijonov let. Ko temperatura v središču sončnega jedra doseže 100 milijonov kelvinov, se bo začel proces sežiganja helija in ogljika. Nov krog verižnih reakcij končno izčrpa sonce. Zelo zmanjšana masa zvezde ne bo mogla držati zunanje lupine, ki jo bodo v prostoru razpršili pulzirajoči termonuklearni procesi. Namesto rdečega velikana se oblikuje planetarna meglica, v središču katere ostane jedro nekdanje zvezde, beli škrat. Z drugimi besedami, čez deset milijard let se bo naša gostoljubna zvezda spremenila v majhno gosto in vroče predmet velikosti našega planeta. V tem stanju bo zvezda ostala dolgo časa, počasi umira in tinja.
Struktura in struktura sonca
Bližina Sonca vam omogoča, da dobite idejo o njeni strukturi in strukturi, da dobite informacije o tem, kako deluje ta naravni fuzijski reaktor in kateri procesi se v njem odvijajo. Zanimivo bo razstaviti strukturo, ki je sestavljena iz naslednjih komponent:
- jedro;
- območje sevalne energije;
- konvektivno območje;
- tahoklin
Nato začnite plasti sončnega vzdušja:
- fotosfera;
- kromosfera;
- prominence.
Zvezda ni trdna, ker se ukvarjamo z vročim plinom, tesno stisnjenim v sferično regijo. Pri takih temperaturah je obstoj snovi v trdni obliki fizično nemogoč. Svetla svetloba in toplota, ki jo oddaja sonce, sta posledica istih procesov, ki jih je oseba naletela pri izdelavi atomske bombe. Tj snovi pod vplivom ogromnega tlaka in visokih temperatur se pretvorijo v energijo. Glavno gorivo je vodik, ki je na Soncu 73,5-75%, zato je glavni vir toplote proces termonuklearne fuzije vodika, koncentriran predvsem v jedru, osrednjem delu zvezde.
Sončno jedro je približno 0,2 sončnega polmera. Prav tu potekajo glavni procesi, zaradi katerih Sonce živi in oskrbuje okoliški prostor s svetlobno in kinetično energijo. Proces prenosa sevalne energije od središča zvezde do zgornjih plasti se izvaja v območju prenosa sevanja. Tukaj se fotoni, ki se potegnejo od jedra do površine, pomešajo z delci ioniziranega plina (plazme). Zaradi tega se izmenjuje energija. V tem delu sončnega sveta je posebna cona - tahoklin, ki je odgovoren za nastanek magnetnega polja naše zvezde.
Nato se začne najbolj obsežno območje Sonca - konvektivno območje. To območje je skoraj 2/3 sončnega premera. Samo polmer konvektivne cone je skoraj enak premeru našega planeta - 140 tisoč kilometrov. Konvekcija je proces, pri katerem se gost in segret plin enakomerno porazdeli po celotni notranji prostornini zvezde proti površini in odda toploto naslednjim slojem. Ta proces poteka neprekinjeno in ga lahko opazujemo z opazovanjem površine Sonca z močnim teleskopom.
Na meji notranje strukture in atmosfere zvezde je fotosfera - tanka, le 400 km globoka, lupina. To je tisto, kar vidimo v naših opazovanjih sonca. Fotosfera je sestavljena iz granul in je po svoji strukturi heterogena. Temne pike zamenjajo svetla področja. Takšna heterogenost je povezana z različnimi obdobji ohlajanja površine sonca. Kar se tiče nevidnega dela spektra površine našega svetila, gre v tem primeru za kromosfero. To je gosta plast sončnega vzdušja in se lahko vidi le med sončnim mrkom.
Najbolj zanimivi sončni objekti za opazovanje so prominence, ki so videti kot dolga vlakna, in sončna korona. Te formacije so ogromne emisije vodika. Obstajajo poudarki in se premikajo po površini Sonca z veliko hitrostjo - 300 km / s. Temperatura teh zank presega oznako 10 tisoč stopinj. Solarna korona je zunanja plast ozračja, ki je večkrat večja od premera same zvezde. Točna meja sončne korone ni. Njegova vidna meja je le del tega odličnega izobraževanja.
Zadnja stopnja sončne aktivnosti je sončni veter. Ta proces je povezan z naravnim odtokom zvezdne snovi skozi zunanje plasti v okoliški prostor. Sončni veter večinoma sestoji iz nabitih elementarnih delcev - protonov in elektronov. Glede na cikel sončne aktivnosti se lahko hitrost sončnega vetra spreminja od 300 km na sekundo do oznake 1500 km / s. Ta snov je porazdeljena po vsem sončnem sistemu in vpliva na vsa nebesna telesa našega bližnjega prostora.
Druge zvezde v glavnem zaporedju imajo približno enako strukturo. Druga nebesna telesa, ki jih vidimo na nočnem nebu, imajo lahko drugačno strukturo. Razlike so lahko le v masi zvezde, ki je v tem primeru ključni dejavnik za zvezdno aktivnost.
Značilnosti naše zvezde
Kot vse normalne zvezde, od katerih je večina v vesolju, Sonce glavni predmet našega planetarnega sistema. Ogromna masa zvezde in njene dimenzije zagotavljajo ravnovesje gravitacijskih sil, ki zagotavljajo urejeno gibanje nebesnih teles okoli njega. Na prvi pogled naša zvezda ni nič posebnega. Vendar je v zadnjih letih prišlo do številnih odkritij, ki omogočajo uveljavljanje edinstvenosti sonca. Na primer, Sonce proizvede red velikosti manj sevanja v ultravijoličnem območju kot druge zvezde istega tipa. Druga značilnost je stanje naše zvezde. Sonce pripada spremenljivim zvezdam, vendar za razliko od svojih sester v vesolju, ki se razlikujejo po intenzivnosti in svetlosti svetlobe, naša zvezda še vedno zasije z enakomerno svetlobo.
Prav tako sprosti ogromno energije, pri čemer je vidnih le 48% tega zneska. Nevidno za človeško oko infrardeče sevanje predstavlja 45% energije sonca. Od vseh ogromnih količin sončnega sevanja, naš planet sprejema popolnoma drobtine, približno pol milijarde deleža, vendar je to dovolj, da se ohrani ravnotežje pogojev, ustvarjenih na Zemlji.
Zaključek
Če ocenjujemo podatke o Soncu, ki smo jih do sedaj pridobili, ne moremo reči, da dobro poznamo naravo naše zvezde. Vse zamisli o strukturi in strukturi Sonca temeljijo na matematičnih in fizičnih modelih, ki jih je ustvaril človek. Analiza procesov, ki se odvijajo znotraj naše zvezde in na njeni površini, nam omogoča, da najdemo razlago procesov in pojavov, ki se pojavljajo na našem planetu. Sonce ni le generator energije, ki ogreje naš planet, ampak tudi najmočnejši vir radijskih emisij in elektromagnetnih valov, ki vplivajo na biosfero Zemlje. Vsaka sprememba dejavnosti Sonca se takoj odrazi na stanje Zemljine klime in naše dobro počutje.
