15, 16, 17 Характеристика Солнца (спектр, светимость, химический состав, температура). Внутренне строение Солнца и реакции, происходящие в нем. Строение и характеристика оболочек Солнца.
Солнце — это звезда, являющаяся центральным объектом нашей Солнечной системы. Оно играет ключевую роль в поддержании жизни на Земле и является источником света и тепла.
Спектр.
С
пектр
Солнца непрерывный, в нем наблюдается
множество темных фраунгоферовых линий.
Эти линии в спектре Солнца образуются
в результате поглощения квантов света
в более холодных слоях солнечной
атмосферы. Наибольшую интенсивность
имеет в области длин волн 430–500 нм
(называют спектром солнечного света).
Около 9 % энергии в солнечном спектре
приходится на ультрафиолетовое излучение
с длинами волн от 100 до 400 нм. Остальная
энергия разделена приблизительно
поровну между видимой (400–760 нм) и
инфракрасной (760–5000 нм) областями
спектра.
Светимость.
Солнце излучает в окружающее пространство колоссальное количество энергии. Светимость Солнца (количество энергии, испускаемой всей его поверхностью за 1 с) составляет 3,846·1026 Вт. Имеются основания полагать, что с таким режимом Солнце излучает последние 5 - 8 млрд. лет, поэтому энергия, излученная им за это время, колоссальна. Есть также солнечная постоянная — это мощность солнечного излучения, проходящего через единичную площадь, перпендикулярную солнечным лучам на расстоянии одной астрономической единицы от Солнца (примерно 1,37 кВт/м²). Она определяет количество солнечной энергии, достигающей Земли. Светимость Солнца не является постоянной величиной; она колеблется в зависимости от солнечной активности и циклов. 11-летний цикл активности Солнца — это период изменения в активности Солнца, который основан на росте и уменьшении количества солнечных пятен. Цикл характеризуется тем, что сначала примерно за четыре года стремительно растёт число пятен на Солнце, а затем более медленно, около семи лет, их количество уменьшается.
Химический состав.
Водород 73,46 % Гелий 24,85 % Кислород 0,77 % Углерод 0,29 % Железо 0,16 % Неон 0,12 % Азот 0,09 % Кремний 0,07 % Магний 0,05 % Сера 0,04 %
Температура.
Температура Солнца, особенно в центральной части звезды, является крайне высокой. Её значение составляет 14 млрд градусов. Дело в том, что в ядерной части светила наблюдаются существенные термические реакции. Если изучать вопрос температуры на Солнце, то по мере углубления она должна становиться всё больше, и происходит это резко. Однако определить точные показатели можно только в теории. Если рассматривать эти колебания послойно, то:
корона имеет среднюю температуру, составляющую 1 500 000 градусов;
ядро наиболее «горячее», приблизительный показатель у его основания составляет 13 500 000 С
поверхность – 5 726° С.
Реакции.
Процесс термоядерного синтеза известен как протон-протонный цикл. В нашей звезде, в ядре сталкиваются протоны, превращаясь в гелий.
Две пары протонов сливаются, образуя два дейтрона
Каждый дейтрон сливается с еще одним протоном образуя гелий-3
Два ядра гелия-3 сливаются в бериллий-6, но он является неустойчивым и распадается на два протона и гелия-4
Реакция происходит с образованием двух нейтрино, двух позитронов и гамма-лучей
О
болочки.
Внутреннее
Ядро - центральная часть Солнца со сверхвысоким давлением и температурой. Оно выделяет огромное количество электромагнитной энергии в предельно коротких диапазонах волн. Тут же находится зона термоядерных реакций. Здесь происходит преобразование водорода в гелий, что сопровождается выделением огромного количества энергии в виде тепла и света. Это основной источник энергии Солнца.
Зона лучистого переноса (испускающий слой): Энергия, генерируемая в ядре, передается наружу через зону лучистого переноса. В этой зоне энергия переносится путем излучения и поглощения фотонов, постепенно продвигая их к внешним слоям Солнца. Этот процесс медленный и занимает значительное время. Т=2 млн °C.
Конвективная зона. Здесь энергия переносится путем конвекции. Горячее вещество поднимается к поверхности, а остывшее опускается вниз, образуя конвективные ячейки. Этот процесс более эффективный, чем лучистый перенос, и обеспечивает более быструю передачу энергии к поверхности Солнца. Т=2 млн °C, толщина примерно 200 тыс. км
Внешнее
Фотосфера — это видимая поверхность Солнца. Она излучает свет и тепло, которые мы наблюдаем с Земли. Температура фотосферы составляет около 7726°C, толщина 100–400 км. Фотосфера имеет гранулированную структуру, обусловленную конвективными ячейками.
Хромосфера — это тонкий слой над фотосферой, который виден во время солнечных затмений в виде красноватого кольца. Здесь происходят периодические выбросы горячей плазмы. Выделяют нижнюю хромосферу до 1500 км, Т=3720-5720 °C и верхнюю. Верхняя хромосфера сформирована из отдельных спикул, выбрасываемых из нижней хромосферы на высоту до 10 000 км и разделённых более разреженным газом.
Корона — это самая внешняя и самая разреженная часть атмосферы Солнца. Она простирается на миллионы километров в космос. В короне происходят мощные энергетические извержения и формируются протуберанцы — огромные выбросы плазмы, которые могут простираться на сотни тысяч километров.
Также у солнца есть солнечные пятна, магнитные области и филаменты. Солнечные пятна — это участки с пониженной температурой на поверхности Солнца, которые видны как тёмные области на фоне горячей фотосферы. Магнитные области располагаются ближе к полюсам и имеют меньшую напряжённость магнитного поля, но большую площадь и продолжительность жизни. Филаменты — это тёмные линии различной ширины и протяжённости, которые часто встречаются в активных областях