Солнце

Солнце - ближайшая к Земле звезда, и это электростанция Солнечной системы. Более 99% всей массы Солнечной системы содержится в Солнце, что делает его самым сильным гравитационным воздействием в Солнечной системе. С точки зрения размера и массы солнце - настоящий гигант. По массе Солнце в 333 000 раз превышает массу Земли. Солнце имеет 864 000 миль (1,39 миллиона километров) в поперечнике, или примерно в 109 раз больше Земли. По объему вы могли бы вместить более миллиона Земель внутри солнца. Средняя температура его поверхности составляет 10 000 градусов по Фаренгейту (5500 градусов по Цельсию), однако температура его ядра превышает 27 миллионов градусов по Фаренгейту (15 миллионов градусов по Цельсию). Эта температура ядра очень важна. Звезда должна иметь по крайней мере такую температуру в ядре, потому что именно при этой температуре происходит процесс ядерного синтеза.

Экстремальные температуры и давления на солнце приводят к слиянию ядер водорода. Процесс термоядерного синтеза в конечном итоге приводит к образованию гелия через протон-протонную цепочку, второго по распространенности элемента на солнце. Этот процесс синтеза выделяет огромное количество энергии за счет преобразования части массы, участвующей в реакции, в энергию. Интересно, что совокупная масса собирающихся вместе атомов больше, чем масса образующегося атома. В течение многих лет это было загадкой, пока Альберт Эйнштейн не сформулировал свою знаменитую формулу E = mc ^ 2. Это простое, но глубокое уравнение показало, что энергия и масса - это одно и то же, и одно может быть преобразовано в другое. Некоторая масса преобразуется в энергию в процессе термоядерного синтеза, и именно эта энергия питает солнце. Внешний поток энергии и внутреннее притяжение гравитации Солнца создают гидростатическое равновесие, а это означает, что как производимая энергия, так и внутреннее притяжение гравитации уравновешивают друг друга, позволяя солнцу сохранять свою стабильность в течение миллиардов лет.

Эволюция Солнца

Солнце сформировалось около 4,5 миллиардов лет назад. Поскольку поблизости не было никого, кто мог бы наблюдать за формированием Солнца, астрономы полагались на наблюдения за другими солнцеподобными звездами Млечного Пути, чтобы понять, как формировалось и развивалось Солнце с течением времени. Каждая звезда во Вселенной формируется практически одинаково. Жизнь звезды начинается с постепенного скопления огромных облаков газообразного водорода, обычно расположенных в области звездообразования, называемой туманностью. Звезды редко образуются поодиночке, обычно они образуются вместе с несколькими другими звездами. Солнце не является исключением, и более чем вероятно, что солнце сформировалось по соседству с другими звездами. Какая-то внешняя сила обычно вызывает звездообразование, как правило, образование соседней звезды, ближайшей сверхновой или событие галактического слияния. Эти процессы повысят температуру облаков газообразного водорода и приведут к их слипанию. По мере того как все больше водорода скапливается вместе, его гравитационное притяжение увеличивается. Процесс становится экспоненциальным, а увеличение массы приводит к усилению гравитации. Как только температура и давление становятся достаточно высокими, начинается процесс ядерного синтеза, и рождается звезда. Не весь звездный материал образует звезду. Однако часть его попадает на орбиту вокруг звезды и превращается в протопланетный диск. На протяжении многих миллионов лет обломки внутри протопланетного диска будут сливаться, образуя множество планет. Когда солнце только сформировалось, оно было холоднее, чем сегодня. Со временем звезды, как правило, становятся все горячее, что оказывает глубокое влияние на планеты. Например, более низкая температура молодого солнца означала, что обитаемая зона солнца была ближе к солнцу, чем сегодня. На самом деле, Венера, вероятно, вращалась в пределах обитаемой зоны Солнца много миллиардов лет назад, и на поверхности Венеры есть химические свидетельства, свидетельствующие о том, что на планете когда-то была жидкая вода.

После образования Солнца оно стало так называемой звездой главной последовательности, что означает активное слияние водорода и гелия в его ядре. Солнце будет оставаться на главной последовательности около десяти миллиардов лет. Со временем температура и размер солнца постепенно увеличиваются. С момента своего образования солнце увеличило свой радиус примерно на 15%, а температура повысилась примерно на 3%. Вместе они увеличили светимость солнца на 48%. Светимость солнца повышается примерно на 1% каждые 100 миллионов лет.

Солнечный цикл

Солнце переживает 11-летний цикл, напрямую связанный с количеством солнечных пятен на поверхности солнца. В течение этого цикла есть две фазы: максимальная и минимальная. Как следует из их названий, максимум - это когда солнечные пятна достигают своего пика, а минимум - когда обнаруживается наименьшее количество солнечных пятен. 11-летний цикл охватывает период от одного минимума до следующего, а максимум приходится на промежуток между ними. Этот процесс начинается с того, что на поверхности солнца образуются солнечные пятна, которые движутся к солнечному экватору. Как только солнечные пятна достигают экватора, наступает солнечный минимум. Количество солнечных пятен значительно выше, чем во время солнечного минимума во время солнечного максимума. Хотя солнечные пятна холоднее и тусклее, чем окружающая местность, солнце становится горячее, когда появляется больше солнечных пятен. Наличие большего количества солнечных пятен также приводит к большему количеству солнечных вспышек, которые могут происходить каждый день во время солнечного максимума.

Солнечный цикл оказывает глубокое влияние на наш мир. По мере того как солнечные вспышки становятся все более обильными, все больше солнечного излучения взаимодействует с атмосферой Земли. По большей части Земля защищена от солнечной радиации своим магнитным полем и озоновым слоем. Некоторые заряженные частицы от Солнца, попавшие в наше магнитное поле, перенаправляются к полюсам Земли. Эти заряженные частицы взаимодействуют с частицами в нашей атмосфере и ионизируют их, лишая их электронов и высвобождая фотоны. Этот процесс и есть то, что порождает полярное сияние на Земле.

Солнечный ветер

Солнечный ветер - это поток заряженных частиц, испускаемых солнцем. Солнечный ветер делится на различные типы в зависимости от того, где они высвобождаются на поверхности Солнца. Существует медленный солнечный ветер и быстрый солнечный ветер. Медленный солнечный ветер обычно имеет скорость 500 км / с вблизи Земли, в то время как быстрый солнечный ветер движется со скоростью 750 км / с. Медленный солнечный ветер также примерно в два раза плотнее быстрого солнечного ветра.

Интересно, что скорость, с которой движется солнечный ветер, зависит от места, из которого он исходит. Медленный солнечный ветер зарождается в Поясе Серпантина, расположенном на экваторе Солнца. Между тем, быстрый солнечный ветер, по-видимому, развивается вблизи полюсов Солнца.

Солнечный ветер может повредить атмосферу планеты, если у нее нет магнитного поля для перенаправления солнечного ветра. Если бы у Земли не было магнитного поля, солнечный ветер медленно разрушал бы нашу атмосферу, и жизнь была бы невозможна. Солнечный ветер, вероятно, ответственен за отсутствие атмосферы на Марсе. Марс давно потерял свое магнитное поле, поэтому он больше не обладает никакой защитой от солнечного ветра. Со временем солнечный ветер разрушил марсианскую атмосферу.

Солнечные вспышки

Несмотря на то, что с нашей крошечной скалы кажется относительно спокойно, солнце просто пышет энергией. Иногда солнце выделяет большие полосы энергии, называемые солнечными вспышками, некоторые из которых во много раз больше Земли. Солнечные вспышки - одни из самых энергичных событий в нашей солнечной системе. К их образованию приводят два основных фактора. Во-первых, все солнце не вращается с одинаковой скоростью. Вместо этого экватор вращается быстрее, чем полюса, совершая оборот по орбите за 25 дней по сравнению с 38 днями для полюсов. Во-вторых, магнитное поле Солнца может временно препятствовать конвекционным потокам, которые приводят к тому, что некоторые регионы становятся холоднее других, образуя так называемые солнечные пятна. Солнечные пятна образуются парами и ведут себя как магнит: одно солнечное пятно положительное, а другое отрицательное, и линии магнитного поля соединяют их. Поскольку солнце вращается с разной скоростью, солнечные пятна не могут двигаться в ногу друг с другом. Вместо этого они движутся с разной скоростью, что может привести к тому, что линии магнитного поля между ними перепутаются и растянутся. Когда они растягиваются слишком сильно, они могут порваться, как резиновая лента, высвобождая накопленную потенциальную энергию, достигающую 10 ^ 25 джоулей, или эквивалент 2,5 миллионов атомных бомб (100 мегатонн на бомбу).

Будущее Солнца

Солнце прошло примерно половину своего жизненного цикла, и ему осталось прожить еще 4,5 миллиарда лет. Солнце - звезда с относительно низкой массой, и оно не содержит даже близко достаточно массы, чтобы стать сверхновой. Вместо этого солнце однажды превратится в красного гиганта, который со временем превратится в белого карлика. Хотя солнце содержит огромное количество водорода, это все же лишь ограниченное количество. Солнце постоянно превращает водород в гелий в своем ядре, и в конце концов на солнце закончится полезный водород. Когда это происходит, солнечный состояние равновесия будет нарушено, и гравитационное притяжение Солнца начнет сжимать солнце. Однако при сжатии ядра температура повышается, что позволяет солнцу сплавлять еще более тяжелые элементы в своем ядре. Солнце начнет расширяться во много раз больше своего первоначального размера. Солнце превратится в гигантскую красную звезду, которая станет настолько большой, что может даже поглотить Землю. Солнце станет настолько большим, что его гравитация больше не будет достаточно сильной, чтобы удерживать внешние слои. Со временем солнце выбросит свои внешние слои в космос. Все, что останется, - это оболочка из звездного материала, называемая планетарной туманностью. Ядро Солнца превратится в звезду-белого карлика и, вероятно, будет светить еще много триллионов лет.

Это интересно:

Звезда Эта Киля

Десять самых больших звезд в Млечном Пути

Второй закон термодинамики