Вопрос о том, почему несколько километров солнечной атмосферы имеют температуру в 200−500 раз выше температуры солнечно поверхности, долгое время оставался открытым. Но специалисты NASA близки к разгадке.  

Жизненный опыт подсказывает нам, что чем ближе поднести руку к пламени, тем горячее будет руке. Однако в космосе многие вещи работают не так, как подсказывает бытовой опыт: например, температура видимой поверхности Солнца составляет «всего» 5800 К (5526,85 °C), а вот на удалении, во внешних слоях атмосферы звезды, поднимается до миллионов градусов.

Попробуйте решить эту маленькую частную проблемку, известную под названием Проблемы нагрева солнечной короны, одну из нерешенных проблем современной физики! Когда явление обнаружили, ученым казалось, что солнечная корона нарушает второй закон термодинамики — ведь не может же энергия изнутри звезды переноситься в область короны, минуя поверхность.

До 2007 года существовало две основных теории, объясняющие разогрев солнечной короны. Одна гласила о том, что магнитные поля разгоняют плазму короны до невероятных энергий, благодаря чему она приобретает температуру выше температуры поверхности. Авторы второй теории склонялись к тому, что энергия прорывается в атмосферу изнутри звезды.

Исследования Барта Де Понтью (Bart De Pontieu) и его коллег доказали, что ударные волны, исходящие из недр звезды обладают достаточной энергией для того, чтобы постоянно подпитывать корону энергией.

В 2013 году NASA запустило зонд IRIS, который непрерывно снимает границу между поверхностью Солнца и короной в разных диапазонах. Его целью был ответ на все тот же вопрос: есть ли у солнечной короны один постоянный источник тепла, или энергия попадает в атмосферу Солнца в результате множества взрывов? Разница между этими двумя объяснениями очень велика, но понять, какая из них верна, очень сложно из-за огромной теплопроводности короны. Как только в отдельной точке на Солнце происходит выброс энергии, температура почти мгновенно растет на огромной территории вокруг этой точки, и кажется, что температура короны более-менее постоянна.

 

Источник: earth-chronicles.ru

Более подробно

Как Солнце выделяет такое количество энергии? Данный процесс достаточно сложен. Во внутреннем ядре — термоядерная реакция, а именно деление ядер водорода под большим давлением. В результате этого синтезируется одно ядро гелия, а также освобождается огромное количество энергии.
к известно на данный момент, Солнце израсходовало около половины своих запасов водорода, оставшихся запасов хватит еще на 5 миллиардов лет. По мере расходования топлива, звезда будет постепенно становиться все больше, пока не достигнет троекратного увеличения. Затем Солнце станет маленьким «белым карликом», однако многих планет уже не станет, и Земля относится к их числу. Так или иначе, в исследовательских лабораториях по всему миру ученые постоянно пытаются повторить все эти процессы, которые происходят внутри звезды, чтобы как можно подробнее изучить поведение плазмы в земных условиях.

Атмосфера Солнца возвышается на 500 километров от поверхности светила. Этот промежуток называется фотосферой. Из-за конвекции поток тепла поднимается выше, в фотосферу.

Кроме фотосферы, существует еще и хромосфера, толщина которой составляет около 10 тысяч километров. Разделяется она на две основные зоны:

• нижняя — занимает пространство до 1 500 км, её основу составляет нейтральный водород, средняя её температура находится на уровне 4000°С и увеличивается с повышением высоты;
• верхняя — формируется отдельными спикулами, которые выбрасываются из нижней части хромосферы на высоту до 10 000 км, причем температура здесь намного выше и доходит до 15 000°С. Кроме того, при спектральном анализе ученым удалось обнаружить в её составе гелий, кальций и ионизированный водород.

Хромосфера — это не самая плотная субстанция, поэтому наблюдать её можно только во время полного солнечного затмения либо при помощи специальных узкоспециализированных фильтров.

Протуберанцы

Еще одной важной частью солнечной активности являются протуберанцы. Фактически, они представляют собой плотную конденсацию холодного (по меркам Солнца) вещества, которое удерживает магнитное поле звезды. В зависимости от типа, протуберанцы могут выглядеть как темное пятно, волокно, так и иметь древесную или кустовую формы. Наблюдать их становится возможным, в основном, во время затмения либо через специальный протуберанц-спектроскоп. Кинетическая температура протуберанцев колеблется от 15 000 до 25 000 градусов Цельсия.

На текущий момент не существует однозначной теории, которая бы полностью объяснила возникновение протуберанцев. Принято считать, что эти выбросы происходят благодаря одновременному воздействию гравитации, электричества и магнитной силы.

Источник: vseonauke.com

Строение светила

Как выглядит Солнце и из чего состоит. В своей основе это многослойная плазменно-газовая сфера, внутренний объем которой можно разделить на несколько зон с различным составом, свойствами, поведением и характеристиками вещества.

Строение Солнца можно представить следующим образом:

• ядро — гигантская термоядерная «печь», которая генерирует тепло и энергию в виде фотонов. Именно они несут свет на Землю. Радиус ядра не превышает четверти общего радиуса небесного светила; температура в центре солнца достигает 14 миллионов Кельвинов;
• радиационная (излучающая) зона, имеет толщину около трехсот тысяч километров и характеризуется высокой плотностью. Здесь энергия медленно перемещается к поверхности. По сути это и есть область термоядерного синтеза;
• конвективная зона, где энергия перемещается значительно быстрее на поверхность или в фотосферу;
• над поверхностью начинается зона вихревых газов солнечной атмосферы.

Сферы и их особенности

Фотосфера — самый тонкий и глубинный слой, расположенный выше поверхности Солнца, его можно наблюдать в непрерывном спектре видимого света. Высота фотосферы приблизительно 300 км. Чем глубже слой фотосферы, тем он становится горячее.

Хромосфера — внешняя оболочка, окружающая фотосферу. Ее толщина составляет примерно 10 000 км, и она отличается неоднородной структурой. Корона — внешняя и потому необычайно разреженная часть атмосферы, которую можно увидеть в период полного затмения. Имеет температуру более миллиона градусов.

Атмосфера подвержена постоянным резонансным колебаниям примерно каждые 5 минут. Распространяясь в верхних слоях атмосферы, волны передают им часть энергии, газы других слоев (хромосферы и короны) нагреваются. Поэтому верхняя часть фотосферы на Солнце оказывается самой «холодной».

Температура солнца в градусах различна в каждой из его сфер, так температура Солнца на поверхности составляет 5 800 градусов Цельсия, солнечной короны – 1 500 000, температура ядра солнца – 13 500 000.

Сила излучения

Мощность излучения очень большая: примерно 385 миллиардов мегаватт. Почти мгновенно 700 млн тонн водорода превращаются в 695 млн тонн гелия и 5 млн тонн гамма-лучей. Из-за высокой температуры звезды синтез, трансформирующий водород в гелий протекает с формированием солнечной энергии и излучением потока фотонов. Такой поток принято называть солнечным ветром, который распространяется со скоростью более 450 км/с.

Благодаря излучению поддерживается жизненные процессы на Земле, определяется ее климат. Формально свечение имеет практически белый цвет, однако, приближаясь к земной поверхности, становится желтого оттенка — это результат рассеивания света и поглощения коротковолновой части спектра атмосферой Земли.

Солнечный ветер имеет и другое определение — корональные выбросы массы (КВМ), представляющие собой колоссальный фронт радиоактивных ионизированных заряженных частиц, направляемых в космическую бездну и испепеляющих все на своем пути.

Когда фотоны добираются до поверхностных слоев, они заставляют вращаться внешние слои звезды, в результате чего образуются мощные магнитные противостояния и ударные волны.

Разогнавшись до невероятных скоростей газы также генерируют сильные магнитные поля, которые при вращении звезды сталкиваются и вырываются с поверхности.

В космическое пространство извергаются магнитные петли огромного размера. Некоторые из этих образований настолько большие, что Земля смогла бы пройти через них с огромным запасом.

От них отрывается и уносится на огромной скорости сгусток высокорадиоактивной ионизированной плазмы. Это и есть КВМ. Он может повредить космические аппараты и даже угрожать жизни астронавтов. Такой убийственный фронт иногда достигает Земли за 16 часов. Для сравнения: на быстром космическом корабле полет занял бы годы, а солнечному ветру на этот путь нужны всего лишь считанные часы.

Возникновение

Существуют разные теории возникновения солнца. Вот одна из них. В безграничном пространстве космоса миллионы лет собирались пыль и газ, под действием гравитации и давления произошел рост тепла, что привело к ядерному синтезу и взрыву. Сначала из огромного скопления материала сформировалась звезда, затем близкие к ней планеты.

Многие задаются вопросом, сколько же нашему Солнцу лет и как оно образовалось. Точный возраст светила, конечно, выяснить невозможно. Считается, что единственная звезда в системе появилась 4,57 млрд лет назад.

Существует гипотеза, что срок существования звезды на главной последовательности не превышает 10 млрд лет. Это значит, что сейчас она находится практически посередине своего жизненного периода и по истечении срока своего существования ее свечение станет намного ярче, а температура будет стремительно падать, и светило достигнет этапа красного гиганта. Затем его внешняя оболочка начнет расширяться, а после терять массу. Это может привести к тому, что поверхностные слои могут достигнуть орбиты Земли.

Диаметр диска

Поскольку звезда — это газовый шар, который вращается, то его форма чуть сплюснута по полюсам. Согласно научным исследованиям, на поверхности солнца вообще не имеется твёрдых участков, поэтому термин «диаметр» характеризует размер одного из слоев атмосферы.

Основываясь на астрономических наблюдениях при помощи оптического эффекта «Четок Бейли», этот параметр определяют как диаметр фотосферы — зоны лучистой передачи энергии.

Полученный таким методом средний радиус Солнца составляет 695 990 км. Следовательно, диаметр солнца в километрах составляет 1 млн 392 тыс.

Существует и другой способ вычисления размеров солнечного светила — использование методов гелиосейсмологии с изучением поверхностных гравитационных f—волн, образованных на солнце.

Данные, полученные «сейсмическим» методом показывают иное значение радиуса — 695 700 км, а диаметр солнца в километрах — 1 391 400. Данная величина меньше радиуса фотосферы примерно на 300 км.

Скорость вращения

Нетвердое тело вращается совсем не так, как планеты. У разных слоев звезды свои скорости вращения. Самая большая – в районе экватора, один оборот занимает около 25 дней. Чем дальше расположен слой от экватора, тем скорость его вращения меньше. Так, полюса совершают один оборот примерно за 36 дней. Именно поэтому светило обладает миллионами магнитных полюсов, а не двумя, как наша планета.

Внешняя оболочка и ее строение

Поверхностью у звезд принято называть внешние слои, которые сотрясаются чудовищной силы взрывами, выбросами и извержениями Температура солнца в градусах здесь составляет 6000 С⁰.

На поверхности Солнца существует множество необычных образований разного размера, наиболее известные из которых пятна — участки темного цвета, обозначающие места выхода сильных магнитных полей в атмосферу солнца. Вся поверхность солнца покрыта, так называемыми конвективными клетками.

Такая солнечная активность может иметь негативные последствия для нашей планеты. Тем более, что такой процесс носит внезапный и непредсказуемый характер и может длиться от нескольких часов до нескольких суток. То, что многие люди привыкли называть магнитными бурями, негативно влияющие на состояние человека.

Ученым важно знать не только температуру Солнца в градусах по Цельсию и его диаметр в километрах, но и другие характеристики, чтобы отслеживать активность небесной звезды.

Температура на поверхности Солнца в градусах по Цельсию составляет в среднем 5726 градусов, короны – 1500 тысяч и ядра 13,5 млн градусов.

Сегодня можно наблюдать за космической погодой в режиме онлайн, узнавать какова температура Солнца в градусах. Состояние светила оказывает значительное влияние на космическую погоду в нашей системе. Ее определяют по нескольким параметрам:

• потокам ионизированной плазмы,
• жесткого излучения и вспышек,
• силе солнечного ветра.

Температура разных слоев солнца

Строение солнца и другие интересные факты

Вывод

Развитие астрономии дало возможность определять далекую перспективу небесных тел и облегчило сбор информации для метеослужб. Сегодня появилась возможность проводить исследование новых планет, растет уровень безопасности Земли, разрабатываются способы защиты от возможных столкновений с астероидами и другими небесными телами.

Источник: uchim.guru

Что представляет собой Солнце

Оно представляет собой большой плазменный шар из водорода, удерживаемый взаимным притяжением всей своей массы. Эта огромная масса водорода давит на нижележащие слои, поэтому с увеличением глубины, давление растет. Если бы вы могли опуститься в самое ядро Солнца, то в самом его центре, увидели бы, что давление и температура достаточны для запуска реакций ядерного синтеза. Это процесс, в котором протоны объединяются в атомы гелия.

Это происходит только при высоких температурах и под невероятным давлением. Процесс слияния выделяет большое количество энергии и гамма-излучения.

Загадочные «торнадо» на поверхности Солнца

Давление, разогретого до огромных температур, газа в ядре, заставляет его расширяться, при этом останавливается процесс еще большего сжатия. Фактически, оно находится в таком состоянии, когда давление вышележащих слоев, уравновешивается давлением разогретого газа. Солнце находится в идеальном равновесии.

Гравитация старается сжать его как можно сильнее в небольшой шар, и это создает благоприятные условия для ядерного синтеза.

Термоядерный синтез порождает излучение, которое расширяясь уравновешивает гравитационное сжатие, сохраняя нашу звезду.

comments powered by HyperComments

Источник: SpaceGid.com