Источники энергии и внутреннее строение Солнца

Источники энергии и внутреннее строение Солнца

Роберт Майер в середине ХIX века предположил, что Солнце светит за счет постоянной бомбардировки поверхности метеоритами и метеорными частицами . Если сделать расчет по данной гипотезе, то за пять миллиардов лет на Солнце должно было бы выпасть вещества в 150 раз больше массы Солнца.

Гельмгольц и Кельвин также в середине ХIX века предположили, что Солнце излучает за счет сжатия на 60–70 метров ежегодно . Если сделать расчет по данной гипотезе, то возраст Солнца будет не больше 20 миллионов лет, что противоречит современным данным, полученным по анализу радиоактивного распада элементов в геологических образцах земного грунта и грунта Луны.

Джеймс Джинс в начале ХХ века предположил, что в недрах Солнца содержатся тяжелые радиоактивные элементы, которые самопроизвольно распадаются, при этом излучается энергия . Последующий анализ этой гипотезы также показал ее несостоятельность; звезда, состоящая из одного урана, не выделяла бы достаточно энергии для обеспечения наблюдаемой светимости Солнца.

Ханс Бете в 1935 году выдвинул гипотезу, что источником солнечной энергии может быть термоядерная реакция превращения водорода в гелий . Именно за это Бете получил Нобелевскую премию в 1967 году.

Уильям Томсон ( барон Кельвин)

Джеймс Джинс

Ханс Бете

Химический состав Солнца примерно такой же, как и у большинства других звезд.

Примерно 75% –  это водород, 25% – гелий и менее 1% – все другие химические

элементы (в основном, углерод, кислород, азот и т.д.).

В центре Солнца:

температура достигает 

15 миллионов градусов

газ сжат до плотности 

около 150 000 кг/м 3

давление в 200 миллиардов раз 

выше, чем у поверхности Земли

Солнце – раскаленный газовый шар, температура в центре которого высока настолько, что там могут происходить ядерные реакции.

Основной источник энергии – 

протон-протонный цикл. 

Это очень медленная реакция 

(характерное время 7,9∙10 9 лет).

Ее суть состоит в том, что из четырех протонов 

получается ядро гелия.

В центральной области с радиусом примерно в треть солнечного – ядре – происходят ядерные реакции.

Через зону излучения энергия переносится из внутренних областей Солнца к поверхности лучистой теплопроводностью, то есть фотонами (диффузия фотонов длится около миллиона лет при температуре больше 2 миллионов градусов ).

Примерно с расстоянии 2/3R находится зона конвекции , в которой начинается перемешивание горячих и холодных слоев вещества.

Время подъема конвективной ячейки сравнительно невелико – несколько десятков лет.

Исследования Солнца проводят как с земных обсерваторий, так и с космических.

Телескоп солнечной обсерватории 

на озере Big Bear в США

Международный спутник SOHO

Японская рентгеновская обсерватория «Йоко» (Yohkoh – «солнечный луч») была

создана в содружестве с учеными Великобритании и запущена 30 августа 1991 г.

Спутник оказался очень удачным.  Его аппаратура

работала более 10 лет,

ежедневно передавая четкие

рентгеновские изображения вспышек и горячих пятен

в короне Солнца.

Во время солнечного затмения

14 декабря 2001 г. спутник

потерял ориентацию на Солнце и его батареи разрядились.

Рентгеновское изображение Солнца с короной

Каждую секунду Солнце перерабатывает около 600 миллионов тонн водорода. Запасов ядерного топлива хватит еще на пять миллиардов лет ,

после чего оно постепенно превратится в белый карлик .

Характерное время жизни звезды типа Солнца – десять миллиардов лет.