Při pohledu na hvězdu, která zahřála a osvětlila naši planetu po celé miliardy let, si mnozí z nás uvědomují, že máme pracující přirozený termonukleární reaktor. Takové hrozivé a děsivé srovnání je spojeno s povahou Slunce, které svým původem a složením je typickou hvězdou naší galaxie. Navzdory skutečnosti, že procesy, které se vyskytují na Slunci, nelze nazvat životodárnou, tato hvězda nám přináší život.
Co je slunce?
Proč je Slunce, hvězda připomínající miliardy dalších v galaxii Mléčné dráhy, tak zájem o astrofyziky a jaderné vědce? Faktem je, že toto je naše nejbližší hvězda, díky čemuž dokážeme porozumět podstatě procesů, které se ve vesmíru zoufaly od okamžiku svého narození. Když jsme studovali Slunce, pochopíme, jaké jsou hvězdy, jak žijí a jak se tato brilantní podívaná končí. Jiné hvězdy, vzhledem k jejich významné vzdálenosti od naší sluneční soustavy, nám nemohou ukázat zvláštnosti jejich vzhledu.
Naše hvězda je ústředním předmětem sluneční soustavy, kolem níž se v oběžné dráze otáčí osmi planety, planety asteroidů a trpaslíků, komety a další prostorové objekty. Slunce patří k hvězdám třídy G podle klasifikace Harvard. Podle klasifikace Angelo Secchi Slunce, stejně jako Arcturus a Capella, je žlutý trpaslík třídy II. Na rozdíl od jiných hvězd, umístěných v desítkách, stovek světelných let od naší planety, se naše hvězda nachází téměř vedle sebe. Země je oddělena od Slunce 150 milionů km - zanedbatelná vzdálenost ve srovnání s obrovskými vzdálenostmi, které ve vesmíru převažují.
Nejbližší hvězda Slunce, červená trpasličí hvězda Proxima Centauri je vzdálena 4 světelné roky. Jsme daleko od mlhovin a hvězdokup, které jsou nejvíce turbulentními oblastmi galaxie. Toto uspořádání zajišťuje tichý pohyb slunce na jeho oběžné dráze po dobu 14 miliard let, od té doby, co vznikla galaxie Mléčná dráha a náš vesmír jako celek. Rychlost hvězdy na oběžné dráze kolem galaktického centra je 200 km za sekundu.
Podle standardů Země je 150 milionů kilometrů dlouhá vzdálenost. Nicméně, i v takové vzdálenosti, cítíme teplo, které vyzařuje ze slunce. Světlo naší hvězdy přichází k nám na 8 vteřin a nadále ohřívá a osvětluje naši planetu. Je to všechno o velikosti naší hvězdy. Navzdory skutečnosti, že naše hvězda patří normálním hvězdám s průměrnou hmotností, její hmotnost přesahuje 700 násobek hmotnosti všech nebeských těles Sluneční soustavy. Velikost solárního disku je dnes definována a činí 1 milion 392 tisíc 20 km. To je 109 násobek průměru Země.
Původ slunce, jeho život a smrt
Naše hvězda se narodila společně s dalšími hvězdami před více než 4 až 5 miliardami lety. Plynový oblak, který vznikl jako výsledek kosmických katastrof obrovského rozsahu, se stal rodným domem Slunce. Podle jedné verze se objevily mraky plynu v důsledku Velkého třesku, který otřásl prostorem. Pokud jde o jeho složení, mraky plynu a prachu obsahovaly 99% atomů vodíku. Pouze 1% pocházelo z atomů helia a dalších prvků. Celá sada prvků pod vlivem gravitačních sil dostala potřebný podnět a začala se těsně stlačovat do jedné látky.
Čím rychleji rostla hmotnost, tím rychleji se rotační rychlost stala. Atomy byly spojeny tak, aby vytvářely velké sloučeniny, vytvářející molekulární vodík a hélium. V důsledku fyzikálních procesů a rychlého otáčení se v centru oblaku vytvořila kulová formace. Objevil se protostar - nejstarší forma, která předchází následné formaci plnohodnotné hvězdy. Počáteční množství kosmického plynu překročilo současnou velikost naší sluneční soustavy. V budoucnu se pod vlivem gravitačních sil hvězdná hmota začala těsně přitahovat a zvyšovala hmotnost budoucí hvězdy.
Spolu s poklesem velikosti protostaru se zvýšil tlak uvnitř hvězdné látky. To zase vedlo k rychlému nárůstu teploty uvnitř formace plynu. Vysoká hustota a teplota 100 milionů. Kelvin zahájil proces termonukleární fúze vodíku.
Termonukleární reakce vytváří obrovské množství tepla a světelné energie, která se šíří z vnitřních oblastí Slunce na její povrch. Každou sekundu od jejího povrchu se více než 4 miliony tun odpařuje do otevřeného prostoru. Vzhledem k tomu, že naše hvězda byla kolem více než miliardy let a nadále svítí bez viditelných a významných změn, můžeme usoudit, že rezervy vodíku našeho Slunce jsou obrovské. Když je tato rezerva vyčerpána, zůstává pouze hádat, dělat matematické výpočty. Podle výpočtů vědců bude Slunce stále teplo a svítit tucet miliard let, dokud nebudou zásoby termonukleárního paliva vyčerpány.
Jak intenzita termonukleárních procesů umírá, začíná konečná fáze života hvězdy. Hustota hvězdy se sníží, ale jeho velikost se výrazně zvýší. Namísto žlutého trpaslíka se Slunce stane červeným obřím. Po dosažení této fáze naše hvězda opustí hlavní sekvenci a klidně počká na jeho smrt. Lidstvo nemůže čekat na konec tohoto dramatu, protože obrovské červené slunce zničí svým ohněm prakticky celý život na naší planetě. Povrch obrovského červeného disku se může zahřát na teplotu 5800 K. Poloměr Slunce bude 250 krát větší než aktuální hodnoty.
Postupně se povrchová teplota snižuje a hvězda se zvětší. Jeho svítivost se také výrazně zvýší o 2700 násobek současného jasu. První zmizí jsou Merkur a Venuše. Planeta Země nevyhnutelně za desítky miliard let přestane existovat. Atmosféra planety zmizí pod vlivem slunečního větru, voda se odpaří a povrch planety se změní na horký kamenný blok.
V této fázi naše hvězda zůstane několik desítek miliónů let. Jakmile teplota ve středu solárního jádra dosáhne 100 milionů Kelvinů, začne proces hoření hélia a uhlíku. Nové kolo řetězových reakcí nakonec vyčerpá slunce. Velmi zredukovaná hmota hvězdy nebude schopna držet vnější plášť, který pulzující termonukleární procesy budou rozptýleny v prostoru. Místo červeného obra se vytváří planetární mlhovina, v jejímž středu zůstane jádro bývalé hvězdy, bílého trpaslíka. Jinými slovy, po desítkách miliard let se naše pohostinná hvězda změní na malý hustý a horký objekt o velikosti naší planety. V tomto stavu hvězda zůstane poměrně dlouho, pomalu umírá a doutnají.
Struktura a struktura slunce
Blízkost Slunce vám umožní získat představu o struktuře a struktuře, získat informace o tom, jak funguje tento přirozený reaktor jaderné syntézy a jaké procesy se v něm provádějí. Bude zajímavé demontovat strukturu, která se skládá z následujících komponent:
- jádro;
- sálající energetická zóna;
- konvekční zóna;
- tachokline
Dále začněte vrstvy sluneční atmosféry:
- fotosféra;
- chromosféra;
- prominences.
Hvězda není pevná, protože se jedná o horký plyn, těsně komprimovaný do sférické oblasti. Při takových teplotách je existence jakékoli látky v pevné formě fyzicky nemožná. Jasné světlo a teplo vyzařované sluncem jsou výsledkem stejných procesů, jaké se člověk setkal při vytváření atomové bomby. Tedy hmota pod vlivem obrovského tlaku a vysokými teplotami se přemění na energii. Hlavním palivem je vodík, který na slunci je 73,5-75%, takže hlavním zdrojem tepla je proces termonukleární fúze vodíku, koncentrovaný hlavně v jádru, centrální části hvězdy.
Solární jádro je přibližně 0,2 poloměru slunečního záření. Právě zde procházejí hlavní procesy, díky nimž slunce žije a zásobuje okolní prostor světelnou a kinetickou energií. Proces přenosu sálavé energie ze středu hvězdy na horní vrstvy se provádí v oblasti sálavého přenosu. Zde se fotony usilující z jádra na povrch mísí s částicemi ionizovaného plynu (plazmy). Díky tomu se vyměňuje energie. V této části sluneční planety je speciální zóna - tachoklina, která je zodpovědná za tvorbu magnetického pole naší hvězdy.
Pak začíná největší oblast Slunce - konvekční zóna. Tato oblast je téměř 2/3 průměru slunečního záření. Pouze poloměr konvekční zóny se téměř rovná průměru naší planety - 140 tisíc kilometrů. Konvekce je proces, při kterém je hustý a ohřátý plyn rovnoměrně rozložen po celém vnitřním objemu hvězdy směrem k povrchu, čímž se odvádí teplo do dalších vrstev. Tento proces probíhá nepřetržitě a je vidět pozorováním povrchu Slunce silným teleskopem.
Na hranici vnitřní struktury a atmosféry hvězdy je fotosféra - tenká, pouhých 400 km hluboká skořápka. To je to, co vidíme v našich pozorováních slunce. Fotosféra se skládá z granulí a ve své struktuře je heterogenní. Tmavé skvrny jsou nahrazeny jasnými oblastmi. Tato heterogenita je spojena s různými obdobími ochlazování povrchu slunce. Pokud jde o neviditelnou část spektra povrchu našeho svítidla, v tomto případě se jedná o chromosféru. Jedná se o hustou vrstvu sluneční atmosféry a je vidět pouze během zatmění slunce.
Nejzajímavějšími slunečními objekty pro pozorování jsou prominence, které vypadají jako dlouhé vlákna, a solární koronou. Tyto formace jsou obrovské emise vodíku. Existují prominence a pohybují se po povrchu Slunce s obrovskou rychlostí - 300 km / s. Teplota těchto smyček přesahuje značku 10 000 stupňů. Sluneční koróna je vnější vrstvy atmosféry, která je několikanásobně větší než průměr samotné hvězdy. Přesná hranice sluneční korony není. Jeho viditelná hranice je jen součástí tohoto skvělého vzdělání.
Konečnou fází sluneční aktivity je sluneční vítr. Tento proces je spojen s přirozeným odtokem hvězdné hmoty přes vnější vrstvy do okolního prostoru. Sluneční vítr tvoří převážně nabité elementární částice - protony a elektrony. V závislosti na cyklu slunečního záření se může rychlost solárního větru pohybovat od 300 km / s až po značku 1500 km / s. Tato látka je distribuována v celé sluneční soustavě a ovlivňuje všechna nebeská tělesa našeho blízkého prostoru.
Ostatní hvězdy v hlavní sekvenci mají přibližně stejnou strukturu. Jiné nebeské těla, které vidíme na noční obloze, mohou mít jinou strukturu. Rozdíly mohou tvořit pouze hmotnost hvězdy, která je v tomto případě klíčovým faktorem pro hvězdnou aktivitu.
Vlastnosti naší hvězdy
Stejně jako všechny normální hvězdy, z nichž většina ve vesmíru, Slunce je hlavním objektem našeho planetárního systému. Obrovská hmota hvězdy a její rozměry poskytují rovnováhu gravitačních sil a zajišťují řádný pohyb nebeských těles kolem sebe. Na první pohled naše hvězda není nic zvláštního. V posledních letech se však objevilo několik objevů, které nám umožňují prosadit jedinečnost slunce. Například Slunce produkuje řádu menšího záření v ultrafialovém rozsahu než jiné hvězdy stejného typu. Dalším rysem je stav naší hvězdy. Slunce patří k variabilním hvězdám, ale na rozdíl od vesmíru, které se liší intenzitou a jasem světla, naše hvězda stále svítí s rovnoměrným světlem.
Také uvolňuje obrovské množství energie, přičemž pouze 48% z této částky je viditelné. Neviditelné infračervené záření lidského oka představuje 45% energie slunce. Ze všech obrovských množství slunečního záření dostává naše planeta absolutně drobky, asi půl miliardu akcií, ale to je docela dost udržet rovnováhu podmínek vytvořených na Zemi.
Závěr
Podle odhadů nedávno získaných dat o Slunci nelze říci, že důkladně poznáme povahu naší hvězdy. Všechny představy o struktuře a struktuře Slunce jsou založeny na matematických a fyzických modelech vytvořených člověkem. Analýza procesů, které se vyskytují uvnitř naší hvězdy a na jejím povrchu, nám umožňuje najít vysvětlení procesů a jevů, které se na naší planetě vyskytují. Slunce není jen generátorem energie, která zahřeje naši planetu, ale také nejmocnější zdroj radiových emisí a elektromagnetických vln, které ovlivňují biosféru Země. Jakákoli změna v činnosti Slunce se okamžitě odráží na stavu klimatu Země a na našem blahu.
