Солнце и звезды | ЗООМИР
Оставить комментарий Нажмите, чтобы отменить ответ.Имя (обязательно)
E-Mail (не публикуется , обязательно)
URL (не обязательно)
Поставьте галочку, если хотите получать на почту уведомления о новых комментариях в этой теме
zoomirr.ru
самая близкая к нам звезда нашей галактики
Солнце — ближайшая к Земле звезда
Солнце является единственной звездой в Солнечной системе, вокруг нее совершают свое движение все планеты системы, а также их спутники и другие объекты, вплоть до космической пыли. Если сравнить массу Солнца с массой всей Солнечной системы, то она составит порядка 99,866 процентов.
Солнце является одной из 100 000 000 000 звезд нашей Галактики и по величине стоит среди них на четвертом месте. Ближайшая к Солнцу звезда Проксима Центавра располагается на расстоянии четырех световых лет от Земли. От Солнца до планеты Земля 149,6 млн км, свет от звезды доходит за восемь минут. От центра Млечного пути звезда находится на расстоянии 26 тысяч световых лет, при этом она производит вращение вокруг него со скоростью 1 оборот в 200 миллионов лет.
Презентация: Солнце
Скачать видео презентацию: Солнце
По спектральной классификации звезда относится к типу «желтый карлик», по приблизительным расчетам ее возраст составляет чуть более 4,5 миллиардов лет, она находится в середине своего жизненного цикла.
Строение Солнца
Солнце, состоящее на 92% из водорода и на 7% из гелия, имеет очень сложное строение. В его центре находится ядро с радиусом примерно 150 000-175 000 км, что составляет до 25% от общего радиуса звезды, в его центре температура приближается к 14 000 000 К.
Ядро с большой скоростью производит вращение вокруг оси, причем эта скорость существенно превышает показатели внешних оболочек звезды. Здесь происходит реакция образования гелия из четырех протонов, вследствие чего получается большой объем энергии, проходящий через все слои и излучающийся с фотосферы в виде кинетической энергии и света. Над ядром находится зона лучистого переноса, где температуры находятся в диапазоне 2-7 миллионов К. Затем следует конвективная зона толщиной примерно 200 000 км, где наблюдается уже не переизлучение для переноса энергии, а перемешивание плазмы. На поверхности слоя температура составляет примерно 5800 К.
Атмосфера Солнца состоит из фотосферы, образующей видимую поверхность звезды, хромосферы толщиной порядка 2000 км и короны, последней внешней солнечной оболочки, температура которой находится в диапазоне 1 000 000-20 000 000 К. Из внешней части короны происходит выход ионизированных частиц, называемых солнечным ветром.
Эволюция Солнца
Когда Солнце достигнет возраста примерно в 7,5 — 8 миллиардов лет (то есть через 4-5 млрд лет) звезда превратится в «красного гиганта», ее внешние оболочки расширятся и достигнут орбиты Земли, возможно, отодвинув планету на более дальнее расстояние.
Под воздействием высоких температур жизнь в сегодняшнем понимании станет просто невозможна. Заключительный цикл своей жизни Солнце проведет в состоянии «белого карлика».
Солнце — источник жизни на Земле
Солнце самый главный источник тепла и энергии, благодаря которому при содействии других благоприятных факторов на Земле есть жизнь. Наша планета Земля вращается вокруг своей оси, поэтому каждые сутки, находясь на солнечной стороне планеты мы можем наблюдать рассвет и удивительное по красоте явление закат, а ночью, когда часть планеты попадает в теневую сторону, можно наблюдать за звездами на ночном небе.
Солнце оказывает огромное влияние на жизнедеятельность Земли, оно участвует в фотосинтезе, помогает в образовании витамина D в организме человека. Солнечный ветер вызывает геомагнитные бури и именно его проникновение в слои земной атмосферы вызывает такое красивейшее природное явление, как северное сияние, называемое еще полярным. Солнечная активность меняется в сторону уменьшения или усиления примерно раз в 11 лет.
Исследование Солнца
С начала космической эры исследователей интересовало Солнце. Для профессионального наблюдения используются специальные телескопы с двумя зеркалами, разработаны международные программы, но самые точные данные можно получить вне слоев атмосферы Земли, поэтому чаще всего исследования проводятся со спутников, космических кораблей. Первые такие исследования были проведены еще в 1957 году в нескольких спектральных диапазонах.
Сегодня на орбиты выводятся спутники, представляющие собой обсерватории в миниатюре, позволяющие получить очень интересные материалы для изучения звезды. Еще в годы первого освоения космоса человеком были разработаны и запущены несколько космических аппаратов, направленных на изучение Солнца. Первыми из них была серия американских спутников, запуск которых стартовал в 1962 году. В 1976 году запущен западногерманский аппарат Гелиос-2, который впервые в истории приблизился к светилу на минимальное расстояние в 0,29 а.е. При этом были зафиксированы появление ядер легкого гелия при вспышках солнца, а также магнитные ударные волны, охватывающие диапазон 100 Гц-2,2 кГц.
Еще один интересный аппарат – солнечный зонд Ulysses, запущенный в 1990 году. Он выведен на околосолнечную орбиту и движется перпендикулярно полосе эклиптики. Через 8 лет после запуска аппарат завершил первый виток вокруг Солнца. Он зарегистрировал спиральную форму магнитного поля светила, а также постоянное его увеличение.
На 2018 год НАСА планирует запуск аппарата Solar Probe+, который приблизится к Солнцу на максимально приближенное расстояние – 6 млн. км (это в 7 раз меньше дистанции, достигнутой Гелиусом-2) и займет круговую орбиту. Для защиты от высочайшей температуры он оснащен щитом из углеродистого волокна.
Солнце и звёзды
Звёзды.
Что такое звезда.
Они восходили над динозаврами, над Великим Оледенением, над строящимися египетскими пирамидами. Одни и те же звёзды указывали путь финикийским мореплавателям и каравеллам Колумба, созерцали с высоты Столетнюю войну и взрыв ядерной бомбы в Хиросиме. Одним людям виделись в них глаза богов и сами боги, другим – серебряные гвозди, вбитые в хрустальный купол небес, третьим – отверстия, через которые струится небесный свет.
Постоянство и непознаваемость звёзд наши предки считали непременным условием существования мира. Древние египтяне полагали, что, когда люди разгадают природу звёзд, наступит конец света. Другие народы верили, что жизнь на Земле прекратится, как только созвездие Гончих псов догонит Большую Медведицу. Наверное, для них очень важно было осознавать, что в этом невечном и изменчивом мире остаётся что-то неподвластное времени.
Не удивительно, что любые изменения в мире звёзд издавна считались предвестниками значительных событий. Согласно Библии, внезапно вспыхнувшая звезда возвестила миру о рождении Иисуса Христа, а другая звезда – Полынь – будет знаком конца света.
В течение многих тысячелетий астрологи сверяли по звёздам жизни отдельных людей и целых государств, хотя и предупреждали при этом, что роль звёзд в предначертании судьбы велика, но не абсолютна. Звёзды советуют, а не предсказывают, говорили они.
Но шло время, и люди стали всё чаще смотреть на звёзды с другой, менее романтической точки зрения, звёзды стали рассматриваться как физические объекты, для описания которых вполне достаточно известных законов природы, а изобретение новых астрономических приборов позволило ответить на вопрос «что такое звезда?».
В начале ХХ века, в основном благодаря трудам астрофизика Артура Эддингтона, окончательно сформировалось представление о звёздах как о раскалённых газовых шарах, заключающих в своих недрах источники энергии – термоядерный синтез ядер гелия из ядер водорода. Впоследствии выяснилось, что в звёздах могут синтезироваться и более тяжёлые химические элементы. По современным представлениям, жизненный путь одиночной звезды определяется её начальной массой и химическим составом. В телах массой меньше, чем 7-8 сотых долей массы Солнца долговременные термоядерные реакции идти не могут. Эта величина близка к минимальной массе наблюдаемых звёзд. Их светимость меньше солнечной в десятки тысяч раз. Температура на поверхности подобных звёзд не превосходит 2-3 тыс. градусов. В звёздах большой массы, напротив, эти реакции протекают с огромной скоростью. Если масса рождающейся звезды превышает 50-70 солнечных масс, то после загорания термоядерного топлива чрезвычайно интенсивное излучение своим давлением может просто сбросить излишек массы. Через несколько миллионов лет, а может быть и раньше, эти звёзды могут взорваться как сверхновые
Что касается химического состава звёзд, то на них не обнаружено ни одного неизвестного химического элемента. Единственный элемент – гелий – был открыт сначала на Солнце и лишь потом на Земле. Наиболее обильным элементом в звёздах является водород, приблизительно втрое меньше содержится в них гелия. После водорода и гелия на звёздах наиболее распространены те же элементы, которые преобладают в химическом составе Земли: кислород, углерод, азот, железо и др. Важную роль в жизни звезды играет её магнитное поле. С магнитным полем связаны практически все проявления солнечной активности: пятна, вспышки, факелы. Наибольшей интенсивности магнитные поля достигают на компактных звёздных остатках – белых карликах и особенно нейтронных звёздах.
Если рассматривать звёзды как природные объекты, то естественный путь к их познанию лежит через измерение и сопоставление свойств.
Снятие мерки со звёзд.
Блеск.
Первое, что замечает человек при наблюдении ночного неба, — это различная яркость (блеск) звёзд. Видимый блеск звёзд оценивается в звёздных величинах. Исторически сложившаяся система звёздных величин присваивала 1-ю величину наиболее ярким звёздам, а 6-ю – самым слабым. Впоследствии это шкалу усовершенствовали. Было принято, что разность в пять звёздных величин соответствует отличию в видимой яркости ровно в 100 раз. Следовательно, разница в одну звёздную величину означает, что звезда ярче другой в ~ 2.512 раза. Для более точных измерений шкала оказалась слишком грубой, поэтому пришлось вводить дробные значения. Звёздные величины обозначают индексом m, который ставится вверху после числового значения. Например, яркость Полярной звезды 2.3 .
Видимый блеск – легко измеримая, важная, но далеко не исчерпывающая характеристика. Для того чтобы установить мощность излучения звезды – светимость, надо знать расстояние до неё.
Расстояние до звёзд.
Расстояние до предмета можно определить, не добираясь до него физически. Нужно измерить направление на этот предмет с двух концов известного отрезка (базиса), а затем рассчитать размеры треугольника, образованного концами отрезка и удалённым предметом. Этот метод называется триангуляцией.
Чем больше базис, тем точнее результат измерений. Расстояния до звёзд столь велики, что длина базиса должна превосходить размеры земного шара, иначе ошибка измерения будет велика. К счастью, наблюдатель вместе с планетой путешествует в течение года вокруг Солнца, и если он произведёт два наблюдения одной и той же звезды с интервалом в несколько месяцев, то окажется, что он рассматривает её с разных точек земной орбиты, — а это уже порядочный базис. Направление на звезду изменится: она немного сместится на фоне более далёких звёзд. Это смещение называется параллактическим, а угол, на который сместилась звезда на небесной сфере, — параллаксом. Годичным параллаксом звезды называется угол, под которым с неё был виден средний радиус земной орбиты, перпендикулярный направлению на звезду.
С понятием параллакса связано название одной из основных единиц расстояний в астрономии – парсек. Это расстояние до воображаемой звезды, годичный параллакс которой равнялся бы точно 1’’. Годичный параллакс любой звезды связан с расстоянием до неё простой формулой: r = 1/П, где r – расстояние в парсеках, П – годичный параллакс в секундах.
Сейчас методом параллакса определены расстояния до многих тысяч звёзд.
Светимость.
Когда были измерены расстояния до ярких звёзд, стало очевидно, что многие из них по светимости значительно превосходят Солнце. Если светимость Солнца (L = 4*10 Вт) принять за единицу, то мощность излучения Сириуса составит: 221 L , Веги – 50 L и т.д. Это, однако, не означает, что Солнце очень бледно выглядит по сравнению с остальными звёздами, известны звёзды, излучающие света в десятки тысяч раз меньше.
Цвет и температура.
Одна из легко измеримых звёздных характеристик – цвет, который всегда указывает на её температуру. В астрономии применяют абсолютную шкалу температур, шаг которой – один кельвин (1К).
Самые горячие звёзды – всегда голубого и белого цвета, менее горячие – желтоватого, холодные – красноватого. Но даже наиболее холодные звёзды имеют температуру 2-3 тыс. кельвинов – горячее любого расплавленного металла.
Человеческий взгляд способен лишь грубо определить цвет звезды. Для более точных оценок служат фотографические и фотоэлектрические приёмники излучения, чувствительные к различным участкам видимого спектра.
Спектральная классификация звёзд.
Более полную информацию о природе излучения звёзд даёт спектр. Специальный аппарат, устанавливаемый на телескопе, при помощи специального оптического устройства – дифракционной решётки – раскладывает свет звезды по длинам волн в радужную полоску спектра. Самое коротковолновое видимое излучение соответствует фиолетовому цвету, а наиболее длинноволновое – красному. По спектру нетрудно узнать, какая энергия приходит от звезды на различных длинах волн, и оценить её температуру точнее, чем по цвету.
Многочисленные тёмные линии, пересекающие спектральную полоску, связаны с поглощением света атомами различных элементов в атмосфере звёзд. Так как каждый химический элемент имеет свой набор линий, спектр позволяет определить, из каких веществ состоит звезда.
В начале ХХ в. была разработана спектральная классификация звёзд. Основные классы в ней обозначаются латинскими буквами (О, В, А, F, G, К, М), они отличаются набором наблюдаемых линий и плавно переходят один в другой. Вдоль этой последовательности уменьшается температура и изменяется цвет звёзд – от голубого к красному. Звёзды, относящиеся к классам О, В, и А, называются горячими или ранними, F и G — солнечными, К и М – холодными или поздними. Для более точной характеристики каждый класс разделён ещё на 10 подклассов, обозначаемых цифрами от 0 до 9, которые ставятся после буквы.
Размеры звёзд.
Звёзды так далеки, что даже в самый большой телескоп они выглядят всего лишь точками. Как же узнать размер звезды?
На помощь астрономам приходит Луна. Она медленно движется на фоне звёзд, по очереди перекрывая идущий от них свет. Хотя угловой размер звезды чрезвычайно мал, Луна заслоняет её не сразу, а за время в несколько сотых или тысячных долей секунды. По продолжительности процесса уменьшения яркости звезды при покрытии её Луной определяют угловой размер звезды. А, зная расстояние до звезды, из углового размера легко получить её истинные размеры.
Но лишь небольшая часть звёзд на небе расположена так удачно, что может покрываться Луной. Поэтому обычно используют другие методы оценки звёздных размеров. Угловой диаметр ярких и не очень далёких светил может быть непосредственно измерен специальным прибором – оптическим интерферометром. Но в большинстве случаев радиус звезды (R) определяют теоретически, исходя из оценок её полной светимости (L) и температуры (T). По законам излучения нагретых тел светимость звезды пропорциональна величине R T . Сравнивая какую-либо звезду с Солнцем, получают удобную для вычисления формулу:
mirznanii.com
это… Единственная звезда Солнечной системы
Солнце — это центр нашей планетной системы, основной ее элемент, без которого не было бы ни Земли, ни жизни на ней. Наблюдением за звездой люди занимаются с древних времен. С тех пор наши знания о светиле значительно расширились, обогатились многочисленными сведениями о движении, внутренней структуре и природе этого космического объекта. Более того, изучение Солнца вносит огромный вклад в понимание устройства Вселенной в целом, особенно тех ее элементов, которые аналогичны по своей сути и принципам «работы».
Зарождение
Солнце — это объект, существующий, по человеческим меркам, очень давно. Его формирование началось примерно 5 миллиардов лет назад. Тогда на месте Солнечной системы находилось обширное молекулярное облако. Под воздействием сил гравитации в нем начали возникать завихрения, подобные земным смерчам. В центре одного из них вещество (в основном это был водород) начало уплотняться, и 4,5 млрд лет назад тут появилась молодая звезда, которая спустя еще продолжительный период времени получила имя Солнце. Вокруг него постепенно стали формироваться планеты — наш уголок Вселенной начал приобретать привычный для современного человека вид.
Желтый карлик
Солнце — это не уникальный объект. Его относят к классу желтых карликов, сравнительно небольших звезд главной последовательности. Срок «службы», отпущенный таким телам, составляет примерно 10 миллиардов лет. По меркам космоса, это совсем немного. Сейчас наше светило, можно сказать, в самом расцвете сил: еще не старое, уже не молодое — впереди еще полжизни.
Желтый карлик — это гигантский шар газа, источником света в котором являются термоядерные реакции, происходящие в ядре. В раскаленном сердце Солнца непрерывно идет процесс преобразования атомов водорода в атомы более тяжелых химических элементов. Пока эти реакции осуществляются, желтый карлик излучает свет и тепло.
Смерть звезды
Когда выгорит весь водород, ему на смену придет другое вещество — гелий. Произойдет это примерно через пять миллиардов лет. Исчерпание водорода знаменует наступление новой стадии в жизни звезды. Она превратится в красного гиганта. Солнце начнет расширяться и займет все пространство вплоть до орбиты нашей планеты. При этом температура его поверхности снизится. Еще примерно через миллиард лет весь гелий в ядре превратится в углерод, и звезда сбросит свои оболочки. На месте Солнечной системы останется белый карлик и окружающая его планетарная туманность. Таков жизненный путь всех звезд, подобных нашему светилу.
Внутреннее строение
Масса Солнца огромна. На ее долю приходится примерно 99% от массы всей планетной системы.
Около сорока процентов этого числа сосредоточено в ядре. Оно занимает меньше трети солнечного объема. Диаметр ядра — 350 тысяч километров, этот же показатель для всего светила оценивается в 1,39 млн км.
Температура в солнечной сердцевине достигает 15 млн Кельвинов. Здесь же самый высокий показатель плотности, другие внутренние области Солнца гораздо более разреженные. В таких условиях протекают реакции термоядерного синтеза, обеспечивающие энергией само светило и все его планеты. Ядро окружено зоной лучистого переноса, затем располагается зона конвекции. В этих структурах энергия при помощи двух разных процессов перемещается к поверхности Солнца.
Из ядра в фотосферу
Ядро граничит с зоной лучистой передачи. В ней энергия распространяется дальше через поглощение и излучение веществом квантов света. Это достаточно медленный процесс. Из ядра в фотосферу кванты света попадают за тысячи лет. По мере своего продвижения они двигаются то вперед, то назад, и достигают следующей зоны преобразованными.
Из зоны лучистого переноса энергия попадает в область конвекции. Здесь движение происходит по несколько иным принципам. Солнечное вещество в этой зоне перемешивается подобно кипящей жидкости: более горячие слои поднимаются к поверхности, остывшие же опускаются вглубь. Гамма кванты, образовавшиеся в ядре, в результате серии поглощений и излучений, становятся квантами видимого и инфракрасного света.
За зоной конвекции размещается фотосфера, или видимая поверхность Солнца. Здесь вновь энергия движется посредством лучистого переноса. Достигающие фотосферы горячие потоки из нижележащей области создают характерную гранулярную структуру, хорошо заметную практически на всех снимках светила.
Внешние оболочки
Выше фотосферы располагается хромосфера и корона. Эти слои гораздо менее яркие, поэтому с Земли они доступны для наблюдения только во время полного затмения. Магнитные вспышки на Солнце возникают именно в этих разреженных областях. Они, как и другие проявления активности нашего светила, вызывают большой интерес у ученых.
Причина возникновения вспышек — генерация магнитных полей. Механизм таких процессов требует внимательного изучения в том числе и потому, что солнечная активность приводит к возмущению межпланетной среды, а это оказывает непосредственное влияние на геомагнитные процессы на Земле. Воздействие светила проявляется в изменении численности животных, на него реагируют практически все системы человеческого организма. Активность Солнца сказывается на качестве радиосвязи, уровне грунтовых и поверхностных вод планеты, климатических изменениях. Поэтому изучение процессов, приводящих к ее увеличению или уменьшению, является одной из самых важных задач астрофизики. На сегодняшний день далеко не все вопросы, связанные с солнечной активностью, получили ответы.
Наблюдение с Земли
Солнце оказывает воздействие на все живые существа на планете. Изменение продолжительности светового дня, повышение и понижение температуры непосредственно зависят от положения Земли относительно светила.
Движение Солнца по небосводу подчинено определенным законам. Перемещается светило по эклиптике. Так называется годовой путь, который проходит Солнце. Эклиптика — это проекция плоскости земной орбиты на небесную сферу.
Движение светила нетрудно заметить, если понаблюдать за ним какое-то время. Точка, в которой происходит восход Солнца, перемещается. Это же характерно и для заката. Когда приходит зима, Солнце в полдень расположено гораздо ниже, чем в летнее время.
Эклиптика проходит через зодиакальные созвездия. Наблюдение за их смещением показывает, что ночью нельзя увидеть те небесные рисунки, в которых в данное время располагается светило. Любоваться получается лишь теми созвездиями, где Солнце гостило примерно полгода назад. Эклиптика наклонена к плоскости небесного экватора. Угол между ними составляет 23,5º.
Изменение склонения
На небесной сфере располагается так называемая точка Овна. В ней Солнце меняет свое склонение с южного на северное. Светило достигает этой точки каждый год в день весеннего равноденствия, 21 марта. Солнце летом поднимается гораздо выше, чем зимой. С этим связано изменение температурного режима и продолжительности светового дня. Когда приходит зима, Солнце в своем движении отклоняется от небесного экватора к Северному полюсу, а летом — к Южному.
Календарь
Светило располагается точно на линии небесного экватора два раза в год: в дни осеннего и весеннего равноденствия. В астрономии время, которое требуется Солнцу для перемещения из точки Овна и возвращение к ней, называется тропическим годом. Длится он примерно 365,24 дня. Именно продолжительность тропического года лежит в основе Григорианского календаря. Он используется сегодня практически везде на Земле.
Солнце — это источник жизни на Земле. Процессы, происходящие в его недрах и на поверхности, оказывает ощутимое влияние на нашу планету. Значение светила было понятно уже в древнем мире. Сегодня мы знаем достаточно много о явлениях, происходящих на Солнце. Природа отдельных процессов благодаря достижениям техники стала понятной.
Солнце — единственная звезда, расположенная достаточно близко для непосредственного изучения. Данные о светиле помогают понять механизмы «работы» других схожих космических объектов. Однако Солнце еще хранит немало тайн. Их только предстоит разведать. Такие явления, как восход Солнца, его перемещение по небу, излучаемое им тепло, когда-то тоже представляли собой загадки. История изучения центрального объекта нашего кусочка Вселенной показывает, что со временем все странности и особенности светила находят свое объяснение.
fb.ru
Солнце — звезда с многовековой историей: что мы знаем о ней на самом деле
Наша цивилизация существует не только благодаря тем уникальным физическим и климатическим условиям, которые присутствуют на планете Земля. Во многом этот уникальный баланс, само физическое существование земной жизни обязаны существованию Солнца – нашего главного светила. Свет и тепло — основа нашей жизни.
В течение 4,5 млрд. лет Солнце регулярно встает на горизонте, после чего через 8-18 часов исчезает на западе
Что мы знаем про звезду Солнце
4,5 — 5 миллиардов лет существует тандем Земля – Солнце. Все это время наша планета пребывает в составе Солнечной системы, равномерно двигаясь по своей орбите вокруг центральной звезды. Почти круговая земная орбита позволяет нам регулярно видеть солнечный свет и чувствовать тепло самой близкой к нам звезды. В афелии Земля удаляется от центрального светила на расстояние 152 млн. км. В перигелии Солнце становится к нам ближе на 5 млн. км. Дистанция между двумя объектами составляет 147 млн. км.
Состояние орбиты Земли вокруг Солнца. В афелии расстояние составляет 152 млн. км, в перигелии Земля приближается на расстояние в 147 млн. км.
О нашей звезде мы знаем очень много. Еще древние уделяли Солнцу пристальное внимание. Помимо божественной сути, которую приписывали Солнцу, ему отвели функцию определения летоисчисления. Солнечные календари были придуманы еще в Древнем Египте, пользовались услугами светила индейцы Северной Америки, составляя свой календарь. Даже современная цивилизация живет по летоисчислению, разработанному с учетом движения центрального светила Солнечной системы.
Более точные астрофизические параметры о ближайшей к нам звезде ученым удалось получить только с появлением специальных приборов, инструментов и приспособлений. Как и предполагалось, теплое и ласковое Солнце представляет собой колоссальных размеров газообразный огненный шар, скопление раскаленных до температуры в миллион градусов газов. В процессе изучения светила были использованы спектрограф и спектрогелиограф, коронограф, радиотелескопы. Наблюдать за раскаленной звездой в обычный телескоп не представляется возможным. Только благодаря снимкам, полученным с борта автоматических космических зондов и фотографиям, снятым с борта космического телескопа «Хаббл», нам удалось получить изображение лика Солнца.
Наблюдаемый с Земли в оптический телескоп солнечный диск в момент прохождения через него Меркурия
С Земли лик светила кажется нам не таким уж большим, какой он есть на самом деле. Видимый солнечный диск имеет поперечник всего 50-70 сантиметров. Если наблюдать за Солнцем с далекого Плутона, то центральная звезда Солнечной системы имела бы размеры обычной яркой звезды, каких сотни тысяч на земном ночном небосклоне. С поверхности Меркурия все будет выглядеть наоборот. Солнечный диск будет закрывать практически две трети небосклона планеты, обдавая поверхность планеты огненным жаром.
Астрофизические параметры Солнца
Реальные размеры звезды под именем Солнце в сравнении с остальными объектами Солнечной системы колоссальны. Только по объему Солнце будет в миллион триста тысяч раз больше Земли. Здесь с легкостью уместятся все планеты Солнечной системы, включая такие гиганты как Юпитер, Сатурн и Нептун. Объем Солнца составляет 1,40927·10²⁷ м³. Соответственно у такого крупного небесного тела и огромная масса. Весит оно 1,9885·10³⁰кг, что в 332 тыс. раз больше массы голубой планеты. Звезды тяжелее всех планет, спутников, астероидов и комет Солнечной системы вместе взятых. Что касается плотности, то звезда, состоящая из раскаленного газа, имеет плотность меньшую, чем у нашей планеты — 1,409 г/см³ против 5,51 г/см³.
Сравнение размеров Солнца с планетами Солнечной системы. Потребуется 1 млн. 300 тыс. наших планет, чтобы достичь размеров нашей звезды.
Диаметр солнечного диска составляет 1 млн. 384 тыс. километров. Этот параметр равен четырем расстояниям от Земли до Луны. Солнце является центром Солнечной системы, в состав которой входят 8 крупных планет, 5 карликовых планет, 184 естественных спутников. Помимо этого здесь также встречаются многочисленные астероиды и кометы с коротким периодом обращения.
Месторасположение звезды Солнце в Галактике
Если для Солнечной системы наша звезда является главным и центральным объектом, определяющим движение планет и других космических объектов, то в масштабах галактики Солнце является всего лишь маленькой пылинкой.
Позиция, которую занимает звезда Солнце в масштабах галактики Млечный Путь
Галактика Млечный Путь представляет собой плоский спиралевидный диск диаметром 100 тыс. – 120 тыс. световых лет. Толщина этого колоссального образования составляет 1000 световых лет. После того как ученым удалось более детально изучить строение родной галактики, оказалось, что у нее имеется четыре огромных рукава. В одном из ответвлений рукава Стрельца и располагается Солнце со своей звездной свитой. Ориентировочно звезда находится на расстоянии 26 тыс. световых лет от центра галактики.
По мнению ученых, эта галактическая область отличается достаточным спокойствием, чего не скажешь о центральных областях Млечного Пути. Звездные скопления, в которых пребывает родная для нас звезда, не достаточно плотны. Силы гравитации на данном участке Млечного Пути действуют сбалансировано и размерено, о чем свидетельствует довольно спокойное существование Солнечной системы на протяжении миллиардов лет. В масштабах космоса Солнце — сравнительно небольшое небесное тело. Звезда относится к классу желтых карликов, которым уготована спокойная и размеренная долгая звездная жизнь. Что касается видимого спектра, то Солнце относится к звездам спектрального класса G2V.
Определить более точный звездный адрес для Солнца и для нашей Солнечной системы не представляется возможным ввиду большого скопления межзвездного газа и облаков космической пыли. Только в XX веке ученым-астрофизикам удалось получить снимки галактики с различных ракурсов, благодаря которым удалось составить трехмерное строение Млечного Пути и точнее определить месторасположение Солнца.
Солнце в окружении других небесных объектов, которые населяют рукава Стрельца-Лебедя
На детальной модели хорошо видны окрестности нашей звезды и ее окружение. Ближайшей соседкой Солнца является красный карлик Проксима, входящий в тройную звездную систему Альфа Центавра. Лететь до этой звезды придется четыре световых года. Хорошо знакомый астрономам Сириус расположился в два раз дальше, в 8 световых годах от нашей Солнечной системы. Ближайшей крупной звездой сегодня считается красный сверхгигант Бетельгейзе, который находится от нас на расстоянии 570 световых лет.
Скоростные и орбитальные параметры звезды Солнце следующие:
- скорость движения Солнца вокруг центральной части галактики Млечный Путь составляет 217 км/с;
- период полного оборота нашей звезды вокруг центра галактики составляет 226 млн. лет;
- за время своего существования Солнце только 20 раз совершило полный оборот вокруг центра галактики.
Что касается возраста Солнца, то наша звезда сейчас пребывает в середине главной последовательности, находясь в зрелом возрасте. На финальном этапе своей карьеры, через 4-5 млрд. лет Солнце превратится в красный гигант, который будет медленно затухать и станет в дальнейшем белым карликом. Вероятно, что через десятки млрд. лет Вселенная озарится вспышкой сверхновой, после которой со звездной карты исчезнет звезда под именем Солнце.
Месторасположение Солнца в главной последовательности, соответствующее спектральному классу светимости G
Строение Солнца: краткая характеристика внешних слоев звезды
Что касается самой звезды, то наше Солнце относится к разряду нормальных звезд, масса которых позволяет сохранять устойчивость в течение длительного времени. Видимая поверхность звезды представляет собой область излучения и называется фотосферой. Глубина этого слоя составляет несколько сот километров и располагается он сразу за зоной конвекции. Фотосфера является источником солнечной радиации, которая распространяется в космическое пространство во все стороны. Время, затрачиваемое на путь солнечной радиации к Земле, равняется восьми минутам. По своему составу фотосфера нашего светила неоднородна. Она представляет собой многочисленные яркие и горячие ячейки, чередующиеся с темными пятнами и яркими факелами. Последние являются продуктом деятельности сильнейшего магнитного поля звезды.
Поверхностные слои Солнца: фотосфера, нижняя хромосфера, верхняя хромосфера и корона
Средние параметры температуры поверхностного слоя достигают огромных значений — 5000⁰ С. Темные пятна имеют более низкую температуру, до 2000 градусов Цельсия. Факелы, наоборот, являются самыми горячими участками солнечной фотосферы.
Следом за фотосферой находится хромосфера. Эта область имеет толщину в 2000 км и гораздо горячее фотосферы. Именно в этой области происходят активные процессы, оказывающие влияние на все объекты Солнечной системы, включая нашу Землю. Здесь рождаются хорошо известные солнечные протуберанцы — горячие выбросы звездной материи.
Наличие короны — главная отличительная черта звезды, которая находится в возрасте своей зрелости
Солнечная корона — самый верхний слой атмосферы звезды. Здесь господствуют колоссальные температуры, которые достигают значений в миллион Кельвинов. Чем дальше от границы хромосферы, тем выше температура. На расстоянии в 70 тыс. километров от мнимой поверхности Солнца температура ионизированного газа достигает двух миллионов Кельвинов. Оптическая граница короны хорошо видна на расстоянии в 10-20 солнечных радиусов.
Описание структуры Солнца
Солнце на три четверти состоит из молекулярного водорода, который является главным ядерным топливом. Менее 25% приходится на гелий и только один процент приходится на азот, углерод и кислород.
Огромное давление, вызываемое силами внутренней гравитации, запустили цепную термоядерную реакцию миллиарды лет назад. Огромные запасы водорода являются залогом долгой жизни нашего светила. До тех пор, пока происходит термоядерный синтез, звезда Солнце горит и живет. Вся система находится в устойчивом и сбалансированном виде. Расщепляясь в ходе сложных химических и термодинамических процессов на атомы, водород превращается в протоны и электроны.
Для этого процесса необходимо колоссальное давление, которое в 340 млрд. раз превышает давление земной атмосферы. Для запуска термоядерной реакции необходима и высокая температура, составляющая в недрах Солнца 115 млн. градусов Цельсия. Давление внешних слоев звезды компенсируется давлением, испускаемым солнечным ядром. В противном случае звездная материя обрушилась бы к центру звезды.
В процессе реакции при температуре 10-14 млн градусов Цельсия горение водорода сопровождается следующими процессами. Из четырех ядер водорода образуется одно ядро гелия. Этот процесс сопровождается колоссальным выделением тепловой и световой энергии.
Важен момент, который характеризует мощность, выделяемую Солнцем. Равномерное горение ядерного топлива обеспечивает спокойное существование звезды в течение миллиардов лет. Другими словами, скорость преобразования тепловой и световой энергии у нашей звезды меньше удельной мощности тепловыделения живого человека. По мере выработки водородного топлива в составе звездной материи звезда начнет расширяться. Размер звезды значительно вырастет, переведя Солнце в категорию красных гигантов. Вместо затухающих термоядерных реакций деления водорода в дело вступят реакции горения гелия. В результате деления гелия образуются углерод и кремний. Расширение звезды будет продолжаться до тех пор, пока собственные силы тяжести Солнца не смогут удерживать звездный газ. На месте красного гиганта возникает планетарная туманность, в центре которой останется белый карлик — обнажившееся ядро бывшей звезды.
Спустя 4-5 млрд. лет, если Земля переживет фазу красного гиганта, Солнце по размерам сравняется с нашей планетой.
Эволюция Солнца в главной последовательности. Рождение из протозвезды — нынешнее состояние зрелости — фаза красного гиганта — планетарная туманность и белый карлик.
Благодаря современным достижениям науки учеными-астрофизикам и ядерщикам удалось более детально подойти к изучению звезд. Солнце, самая ближайшая к нам звезда, предоставляет для этого все необходимые условия. Исследуя наше главное светило, мы можем получить представление о том, чем живет звезда и какие процессы происходят в ее недрах. Чем больше мы продвигаемся в вопросах изучения Солнца, тем проще нам будет понять те процессы, которые происходят уже в масштабах галактики и Вселенной.
warways.ru
Солнце и звезды | Космос и Вселенная
Что такое звезды? Поверхностный взгляд найдет сходство между звездами и планетами. Ведь и планеты при наблюдении простым глазом видны как светящиеся точки различной яркости. Однако уже за несколько тысячелетий до нас внимательные наблюдатели неба — пастухи и земледельцы, мореплаватели и участники караванных переходов — приходили к убеждению, что звезды и планеты — различные по своей природе явления. Планеты, так же как Луна и Солнце, изменяют свое положение на небе, перемещаются из одного созвездия в другое и за год успевают пройти значительный путь, а звезды неподвижны одна относительно другой. Даже глубокие старики видят очертания созвездий совершенно такими же, какими они их видели в детстве.
Сходство в характере и скорости перемещений Солнца, Луны и планет привело наблюдателей древности к смелой и правильной мысли, что эти тела вместе с Землей образуют обособленную систему тел. Исследование этой системы, проходившее в борьбе между научной мыслью и религиозным догматом, завершилось торжеством учения Коперника. Определилось, что особым телом этой Солнечной системы является Солнце. Оно занимает центральное положение и выделяется своими размерами и массой, превосходя во много раз все остальные тела системы, вместе взятые. Солнце — единственное тело системы, состоящее из раскаленного газа и излучающее, огромное количество энергии в пространство. Планеты тоже излучают энергию, но это лишь отраженная от их холодной поверхности ослабленная энергия излучения Солнца.
Звезды не могут принадлежать к Солнечной системе. Если бы они были примерно на таком же расстоянии, как и планеты, то невозможно было бы найти объяснение их видимой неподвижности. Естественнее считать, что звезды тоже движутся в пространстве, но они так далеки от нас, что видимые перемещения их ничтожны. Создается иллюзия неподвижности звезд. Но если звезды так далеки, то при видимой яркости, сравнимой с видимой яркостью планет, они должны излучать во много раз мощнее, чем планеты. Такой ход рассуждений приводил к мысли, что звезды — это тела, по своей природе сходные с Солнцем. Эту мысль отстаивал Джордано Бруно. Но окончательно вопрос разрешился после двух открытий. Первое сделал Галлей в 1718 г. Он сравнил наблюдаемые им положения ярких звезд с положениями этих же звезд, определенными древнегреческими астрономами. Оказалось, что за прошедшие почти 2000 лет Сириус сместился приблизительно на полградуса, а Арктур — на целый градус. Хотя древнегреческие астрономы определяли положения звезд не очень точно, смещения оказались слишком большими, чтобы их можно было отнести за счет ошибок наблюдений, и Галлей пришел к выводу, что он обнаружил действительное перемещение звезд на небесной сфере. Естественно было считать, что перемещение в течение двух тысяч лет происходило равномерно; тогда получается, что за год Сириус смещается приблизительно на одну секунду дуги'(1″), а Арктур приблизительно на две секунды дуги (2″). Это очень медленное перемещение и неудивительно, что его трудно было обнаружить.
Теперь уместно провести следующее рассуждение: Земля за год совершает полный оборот по орбите вокруг Солнца, в результате чего мы наблюдаем видимое движение Солнца по небесной сфере, которое составляет 360° в год. Если предположить, что Сириус движется в пространстве поперек луча зрения примерно с такой же скоростью, с какой Земля движется вокруг Солнца, то из этого должно следовать; что Сириус находится во столько же раз дальше Солнца, во сколько раз 360° больше 1″, т. е. приблизительно в миллион раз. Но если увеличить расстояние до Солнца в миллион раз, то его блеск «станет даже меньше блеска Сириуса. Значит,* нужно полагать, что Сириус излучает в пространство не меньше, а скорее несколько больше световой энергии, чем Солнце. Это очень важный аргумент, подтверждающий общность природы звезд и Солнца.
Еще более сильным оказался другой аргумент. В 1824 г. Фраунгофер произвел первые наблюдения спектров звезд.
В 1864 г. Секи, проделав подробное исследование спектров, звезд, пришел к выводу, что звезды, как и Солнце, состоят из газа, имеющего высокую температуру, а также, что спектры всех звезд могут быть, распределены на несколько классов и спектр Солнца принадлежит одному из этих классов. Из этого следует, что свет звезд имеет ту же природу, что и свет Солнца.
Таким образом, Солнце — одна из звезд. Это очень близкая к нам звезда, с которой ч3емля физически связана, вокруг которой она движется.
Но звезд огромное множество, они имеют различный блеск, различный цвет, различный спектр. Звезды движутся, они излучают огромное количество энергии в пространство и поэтому, теряя эту энергию, не могут не изменяться: они должны проходить какой-то путь эволюции. Перед астрономией открылось обширное поле исследования. Важность его определялась тем, что, судя по соотношению массы Солнца и массы планет в Солнечной системе, звездная форма материи является основной формой материи во Вселенной. Значение исследований звезд чрезвычайно велико также для успешного изучения природы самого Солнца, сыгравшего решающую роль в возникновении, жизни на Земле и играющего столь же важную роль в поддержании этой жизни в наше время.
И наконец, встал новый вопрос: связаны ли как нибудь между собой звезды? Влияют ли они каким-нибудь
образом, друг на друга? Не образуют ли звезды в свою
очередь обособленной системы, эволюционирующей по каким-то своим законам? .
Области астрономии, которые развились в ходе исследования этих вопросов, получили название астрофизики и звездной астрономии.
www.allkosmos.ru
Солнце – это звезда или планета?
Этим вопросом рано или поздно задается каждый землянин, ведь именно от Солнца зависит существование нашей планеты, именно его влиянием обусловлены все самые важные процессы на Земле. Солнце – это звезда.
Существует ряд критериев, согласно которым небесное тело может быть отнесено к разряду планет или звезд, и Солнце соответствует именно тем характеристикам, которые присущи звездам.
Главные характеристики звезд
Прежде всего, звезда отличается от планеты способностью излучать тепло и свет. Планеты же свет лишь отражают, и по своей сути являются темными небесными телами. Температура поверхности любой звезды гораздо более высока, чем температура поверхности какой-либо планеты.
Средняя температура поверхности звезд может лежать в диапазоне от 2 тысяч до 40 тысяч градусов, и, чем ближе к ядру звезды, тем эта температура выше. Вблизи центра звезды она может достигать миллионов градусов. Температура на поверхности Солнца составляет 5,5 тысяч градусов по Цельсию, а внутри ядра достигает 15-ти миллионов градусов.
Звезды, в отличие от планет, не имеют орбит, тогда как любая планета движется по своей орбите относительно светила, образующего систему. В Солнечной системе все планеты, их спутники, метеориты, кометы, астероиды и космическая пыль движутся вокруг Солнца. Солнце – единственная в Солнечной системе звезда.
Любая звезда своей массой превосходит даже самую крупную планету. На Солнце приходится почти полная масса всей Солнечной системы – масса светила составляет 99,86% от общего объема.
Диаметр Солнца по экватору составляет 1 миллион 392 тысячи километров, что в 109 раз превышает экваториальный диаметр Земли. А масса солнца приблизительно в 332950 раз больше массы нашей планеты – она составляет 2х10 в 27-й степени тонн.
Звезды состоят по большей части из легких элементов, в отличие от планет, образованных из твердых и легких частиц. Солнце на 73% от массы и 92% от объема состоит из водорода, на 25% от массы и 7% от объема – из гелия. Совсем небольшая доля (около 1%) приходится на ничтожное количество других элементов – это никель, железо, кислород, азот, сера, кремний, магний, кальций, углерод и хром.
Еще один отличительный признак звезды – происходящие на ее поверхности ядерные или термоядерные реакции. Именно такие реакции происходят на поверхности Солнца: одни вещества стремительно преобразуются в другие с выделением большого количества тепла и света.
Именно продукты термоядерных реакций, протекающих на Солнце, и дают Земле необходимые для нее свет и тепло. А вот на поверхности планет подобные реакции не наблюдаются.
У планет нередко есть спутники, у некоторых небесных тел их даже несколько. У звезды спутников быть не может. Хотя встречаются и планеты без спутников, поэтому этот признак можно считать косвенным: отсутствие спутника – еще не показатель того, что небесное тело является звездой. Для этого в наличии должны быть и другие перечисленные признаки.
Солнце – типичная звезда
Итак, центр нашей Солнечной системы – Солнце – это классическая звезда: она намного крупнее и тяжелее даже самых больших планет, на 99% состоит из легких элементов, излучает тепло и свет в ходе происходящих на ее поверхности термоядерных реакций. Солнце не имеет орбиты и спутников, зато вокруг него вращаются восемь планет и прочие небесные тела, входящие в Солнечную систему.
Солнце для человека, наблюдающего за ним с Земли, не является маленькой точкой, как другие звезды. Мы видим Солнце как большой яркий диск, потому что оно расположено достаточно близко к Земле.
Если бы Солнце, как прочие видимые на ночном небе звезды, удалилось от нашей планеты на триллионы километров, мы видели бы его такой же крохотной звездочкой, какой видим сейчас другие звезды. В масштабах космоса расстояние между Землей и Солнцем – 149 миллионов километров – большим не считается.
По научной классификации Солнце относится к разряду желтых карликов. Его возраст – около пяти миллиардов лет, и светит оно ярким и ровным желтым светом. Почему свет Солнца жёлтый? Это обусловлено его температурой. Чтобы понять, как формируется цвет звезд, можно вспомнить пример с раскаленным железом: сначала оно краснеет, потом обретает оранжевый тон, затем – желтый.
Если бы можно было нагревать железо дальше, оно стало бы белым, а затем – голубым. Голубые звезды – самые горячие: температура на их поверхности составляет более 33 тысяч градусов.
Солнце относится к разряду желтых звезд. Интересно, что в пределах семнадцати световых лет, где расположены примерно полсотни звездных систем, Солнце – четвертая по яркости звезда.
www.vseznaika.org