Солнце состоит: 5 мифов о Солнце — все самое интересное на ПостНауке

Содержание

Солнце | Атомная энергия 2.0

Со́лнце — единственная звезда Солнечной системы. Вокруг Солнца обращаются другие объекты этой системы: планеты и ихспутники, карликовые планеты и их спутники, астероиды, метеориты,кометы и космическая пыль. Масса Солнца составляет 99,866 % от суммарной массы всей Солнечной системы. Солнечное излучениеподдерживает жизнь на Земле (свет необходим для начальных стадийфотосинтеза), определяет климат. Солнце состоит из водорода (~73 % от массы и ~92 % от объёма), гелия (~25 % от массы и ~7 % от объёма) и других элементов с меньшей концентрацией: железа,никеля, кислорода, азота, кремния, серы, магния, углерода, неона,кальция и хрома. На 1 млн атомов водорода приходится 98 000 атомов гелия, 851 атом кислорода, 398 атомов углерода, 123 атома неона, 100 атомов азота, 47 атомов железа, 38 атомов магния, 35 атомов кремния, 16 атомов серы, 4 атома аргона, 3 атома алюминия, по 2 атома никеля, натрия и кальция, а также совсем немного всех прочих элементов. Средняя плотность Солнца составляет 1,4 г/см³. Поспектральной классификации Солнце относится к типу G2V («жёлтый карлик»). Температура поверхности Солнца достигает 6000 К. Поэтому Солнце светит почти белым светом, но прямой свет Солнца у поверхности нашей планеты приобретает некоторый жёлтый оттенок из-за более сильного рассеяния и поглощения коротковолновой части спектра атмосферой Земли (при ясном небе, вместе с голубым рассеянным светом от неба, солнечный свет вновь даёт белое освещение).

Солнечный спектр содержит линии ионизированных и нейтральныхметаллов, а также водорода и гелия. В нашей галактике Млечный Путьнасчитывается свыше 100 миллиардов звёзд. При этом 85 % звёзд нашей галактики — это звёзды, менее яркие, чем Солнце (в большинстве своём красные карлики). Как и все звёзды главной последовательности, Солнце вырабатывает энергию путёмтермоядерного синтеза. В случае Солнца подавляющая часть энергии вырабатывается при синтезе гелия из водорода.

Удалённость Солнца от Земли, 149 миллионов 600 тысяч километров, приблизительно равна астрономической единице, а видимый угловой диаметр при наблюдении с Земли, как и у Луны, — чуть больше полградуса (31—32 минуты). Солнце находится на расстоянии около 26 000 световых лет от центра Млечного Пути и вращается вокруг него, делая один оборот более чем за 200 миллионов лет. Орбитальная скорость Солнца равна 217 км/с — таким образом, оно проходит один световой год за 1400 земных лет, а одну астрономическую единицу — за 8 земных суток. В настоящее время Солнце находится во внутреннем крае рукава Ориона нашей Галактики, между рукавом Персея и рукавом Стрельца, в так называемом «Местном межзвёздном облаке» — области повышенной плотности, расположенной, в свою очередь, в имеющем меньшую плотность «Местном пузыре» — зоне рассеянного высокотемпературного межзвёздного газа. Из звёзд, принадлежащих 50 самым близким звёздным системам в пределах 17 световых лет, известным в настоящее время, Солнце является четвёртой по яркости звездой (его абсолютная звёздная величина+4,83m).

Модель Солнечной системы — Oficiální stránky obce Hýsly

Модель Солнечной системы

Солнечной системой называется система планет вращающихся вокруг звезды Солнца. Среди этих планет — и наша Земля. Солнечная Система состоит из солнца и небесных тел удерживаемых солнечным притяжением. Масса солнца примерно в 330 000 раз превышает земную массу и составляет 99.8% массы всей солнечной системы. Диаметр солнца — порядка 1 400 000 км, т. е. примерно 109 диаметров Земли. В солнечную систему кроме солнца также входят восемь планет, более 150 лун и множество малых тел — таких как астероиды, кометы и метеоры.

По порядку близости к Солнцу, восемь планет солнечной системы это Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.

Для измерения расстояний в солнечной системе используется «астрономическая единица» (АЕ). Одна АЕ соответствует расстоянию от Земли до Солнца. Таким образом, расстояние в одну АЕ — это почти 150 миллионов километров. Например, Юпитер вращается на орбите 5.2 АЕ — то есть на расстоянии от Солнца в 5.2 раза большем чем Земля.

Планеты в солнечной системе иногда делят на две группы. В первую включают четыре планеты земного типа (внутренние планеты), а во вторую — четыре газовых гиганта (внешние планеты). Четыре внутренние планеты состоят из плотных, каменистых материалов. Газовые гиганты в основном состоят из водорода, гелия, воды, аммиака и метана и не имеют твердой поверхности.

Планеты земного типа

Меркурий — наименьшая по размеру из восьми планет, и также ближайшая к солнцу. Поверхность Меркурия в целом напоминает поверхность нашей Луны. Меркурий усеян кратерами и не имеет ни естественных спутников ни существенной атмосферы. Температура на его поверхности весьма различна в дневное и в ночное время. Орбита Меркурия составляет 0.387 АЕ, его диаметр — примерно треть от Земного (точнее, 0.38 земного), орбитальный период — 0.24 земного года.

Венера близка по размеру, силе притяжения и минералогическому составу к Земле. Однако условия на венерианской поверхности радикально отличаются от земных. Это самая горячая планета. Температура ее поверхности достигает 400 градусов по Цельсию, видимо из-за насыщенности углекислым газом. Венера вращается вокруг Солнца на среднем расстоянии около 0.72 АЕ; ее диаметр — 0.95 от земного. Венерианский год составляет 0.615 от земного года.

Земля — самая большая и плотная из четыре внутренних планет. Земля вращается вокруг Солнца на расстоянии 1АЕ = 150 млн. км. Диаметр Земли — около 12700км, а орбитальный период равен, естественно, одному земному году. У земли есть один естественный спутник — Луна, единственный большой спутник у планет земного типа в с. системе. Среднее расстояние от центра Земли к центру Луны равно 380 000км = 0.0026АЕ, то Луна примерно в 400 раз ближе к Земле чем Солнце. Это самый крупный спутник во всей с. системе относительно к размеру планеты вокруг которой он вращается. Диаметр Луны — 3476км, т.е. чуть больше четверти земного (0.273). Луна совершает полный круг вокруг Земли за 29.5 дней (примерно за месяц).

Марс — после Меркурия самая малая планета солнечной системы. У Марса есть две луны, Фобос (диаметр 22км) и Деймос (диаметр 12.6км) — маленькие и неправильной формы. Атмосфера Марса состоит в основном из углекислого газа со следами водяных паров. Среди всех планет, климатические сезоны на Марсе более всего напоминают земные. Большее удаление Марса от Солнца объясняет пониженные температуры на его поверхности. В среднем они колеблются около -30C, но днем могут подниматься до 15C. На Марсе, как и на Земле, есть полярные ледники, но там они состоят частично из воды, а частично из углекислого газа. Эти ледники можно наблюдать в телескоп, где они видны как белые пятна.

Газовые гиганты.

Юпитер это самая большая планета солнечной системы. Он состоит в основном из водорода и гелия. Юпитер состоит в основном из водорода с малой примесью гелия. Возможно, у него есть также каменистое ядро из более тяжелых элементов под большим давлением. Юпитер окружен неплотной системой планетарных колец. У Юпитера более 60 спутников, включая четыре большие Галлилеевы луны, открытые Галлилео Галлилеем в 1610 году. Ио обрашается на расстоянии 3643 км от Юпитера, Европа — 3122 км, Ганимед 5262 км и Каллисто — 4821 км. Среднее расстояние между Юпитером и Солнцем в 5.2 раза больше земного (5.2АЕ)и его орбитальный период составляет 11.86 земного года. Диаметр Юпитера в 11.2 раза больше земного.

Сатурн — вторая по величине планета солнечной системы. Сатурн известен своей системой колец, которые превратили его в наиболее визуально примечательный объект солнечной системы. Кольца состоят в основном из частиц льда, а также осколков минералов и пыли. Диаметр кольца более 420000 км, но толщина его всего несколько сотен метров. У Сатурна множество спутников. Известно 60, но число это растет по мере совершенствования телескопов. Титан — наибольшая луна Сатурна, его диаметре 5150 км. Другие крупные луны — Мимас, Енцеладус, Тетис, Диона, Реа, Иапетус. Среднее расстояние между Сатурном и Солнцем — 9.53 АЕ; диаметр его в 9,45 раз больше земного и сатурнианский год в 29.65 раза больше земного.

Уран — третья по величине планета солнечной системы. Атмосфера Урана содержит в основном, подобно Юпитеру и Сатурну, водород (83%) и гелий (15%), но также и воду, аммиак и метан. Уран также имеет неплотную систему планетарных колец, состоящих из частиц и осколков размером до 10 метров. У Урана открыто 27 спутников. Пять основных это Миранда, Ариель, Умбриель, Оберон и Титаниа. Среднее расстояние от Урана до Солнца около 19,2 АЕ. Его диаметр в 4 раза больше земного, а период обращения вокруг Солнца равен 84.1 земному году.

Нептун — восьмая и наиболее удаленная от Солнца планета солнечной системы. Диаметр и химический состав Нептун весьма напоминают Уран. В отличие от Урана, атмосфера Нептуна характеризуется частыми мощными штормами. У Нептуна также есть неплотная и фрагментированная системе колец, что было подтверждено при пролете аппарата Вояджер 2. У Нептуна известно 13 спутников. Самый крупный из них, Тритон, является также самым холодным телом известным сегодня в солнечной системе. Температура его поверхности равна -228 C. Среднее расстояние от Нептуна до солнца — 30.0 АЕ, его диаметр в 4 раза больше земного и период обращения вокруг Солнца составляет 164.9 земных лет.

состав, строение, объекты, небесные тела, названия планет и их расположение в Солнечной системе

Солнечная система — звёздная система в галактике Млечный Путь, включающая Солнце и естественные космические объекты, обращающиеся вокруг него: планеты, их спутники, карликовые планеты, астероиды, метеороиды, кометы и космическую пыль.

Строение Солнечной системы

В состав солнечной системы входит восемь основных планет и пять карликовых, вращающихся приблизительно в одной плоскости. По своим физическим свойствам планеты делятся на земную группу и планеты-гиганты.

Планеты земной группы относительно небольшие и плотные, состоят из металлов и минералов. К ним относятся:

  • Меркурий, 
  • Венера, 
  • Земля, 
  • Марс. 

Планеты-гиганты во много раз больше других планет, они состоят из газов и льда. Это:

  • Юпитер, 
  • Сатурн, 
  • Уран 
  • Нептун. 

Орбита Земли делит солнечную систему на две условные области. Во внутренней находятся ближайшие к Солнцу планеты — Меркурий и Венера. Во внешней области — более удалённые от Солнца, чем Земля: Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.

Пространство между орбитами Марса и Юпитера, а также за Нептуном (пояс Койпера) занимают малые небесные тела: малые планеты и астероиды. Также по пространству Солнечной системы курсируют кометы и потоки метеороидов

Рассмотрим планеты солнечной системы по порядку.

Состав Солнечной системы

Объекты Солнечной системы в сравнительном масштабе
Источник: livejournal.com

Солнце

Источник: stock.adobe.com

Звезда класса «жёлтый карлик». 98% массы Солнца приходится на водород и гелий, но в нём также содержатся все известные химические элементы. Солнце ярче, чем 85% звёзд в галактике, а температура его поверхности превышает 5 700°C. 

Солнце почти в 110 раз больше Земли, а его масса в тысячу раз превосходит массу всех планет, вместе взятых. Именно благодаря солнечному свету и теплу на Земле существует жизнь. 

Меркурий

Самая близкая к Солнцу и самая маленькая планета солнечной системы — Меркурий лишь немного больше Луны. Меркурий получает в семь раз больше тепла и света, чем Земля, поэтому температура его поверхности колеблется от +430°C днём до −190°C ночью. Это самый большой температурный перепад в солнечной системе. 

Несмотря на то что люди наблюдали Меркурий на небе с древнейших времён, известно о нём немного. Первый снимок его поверхности был получен только в 1974 году. Она оказалась покрыта многочисленными кратерами и скалами. 

Фото с поверхности Меркурия, выполненное аппаратом «Маринер-10», 1974 
Источник: mks-onlain.ru

Атмосфера практически отсутствует — возможно, причиной тому солнечное излучение, а может быть, небесное тело такого размера просто не в состоянии удерживать плотную газовую оболочку. 

Поскольку для оборота вокруг Солнца Меркурию нужно пройти гораздо меньшее расстояние, чем Земле, год на нём значительно короче — всего 88 земных суток. За один меркурианский день успевает пройти более двух местных лет. Поскольку ось вращения планеты почти не наклонена, год на ней не делится на сезоны. 

Меркурий назван по имени древнеримского бога торговли и хитрости. 

Венера

Вторая планета от Солнца и ближайшая к Земле. Венеру иногда называют «близнецом» нашей планеты: её размеры и масса очень близки к земным. Однако на этом сходство заканчивается.

Венера окутана очень плотным слоем облаков, за которыми невозможно разглядеть поверхность. Из-за парникового эффекта она нагревается до 480°C — абсолютный рекорд для солнечной системы. Облака проливаются кислотными дождями и пропускают только 40% солнечного света, поэтому на планете царит вечный сумрак.

Из-за сильнейшего атмосферного давления (как на глубине 900 метров в земных океанах) ни один исследовательский аппарат, отправленный на Венеру, не просуществовал дольше двух часов. Тем не менее учёным удалось узнать, что атмосфера планеты на 94% состоит из углекислого газа, а состав грунта не отличается от других планет земной группы. На Венере много вулканов, но почти нет кратеров — все метеориты сгорают в плотной атмосфере.

Фото с поверхности Венеры, выполненные аппаратом «Венера-13», 1982 
Источник: mks-onlain.ru

День на Венере длится дольше, чем на любой другой планете — около 243 земных суток. Продолжительность года чуть уступает дню — 225 земных суток. Как и на Меркурии, сезонов на Венере нет. 

Облака Венеры хорошо отражают солнечный свет, поэтому на земном небе планета светится ярче других. Возможно, именно поэтому древние римляне связали её с богиней красоты и любви.  Примечательно, что Венера — одна из двух планет солнечной системы, вращающихся вокруг оси по часовой стрелке. 

Земля

Третья и крупнейшая планета земной группы. Уникальные условия Земли позволили развиться на планете жизни. 

Атмосфера Земли состоит из азота (78%), кислорода (21%), углекислого и других газов (1%). Кислород и азот — необходимые вещества для строительства ДНК. Озоновый слой атмосферы поглощает солнечную радиацию. Кислород на Земле синтезируют растения из углекислого газа. Не будь их, наша планета напоминала бы Венеру. С другой стороны, некоторое количество CO2 в атмосфере обеспечивает на Земле комфортную для жизни температуру. 

70% поверхности Земли покрыты водой. В отличие от Луны и Меркурия, на Земле очень мало кратеров. Учёные считают, что они исчезли под воздействием ветра и эрозии почвы. 

Из-за наклона Земной оси (23,45°) на Земле хорошо различимы сезоны года. Для оборота вокруг своей оси Земле требуется чуть менее 24 часов — это самый короткий день среди планет земной группы.

Земля имеет спутник — Луну. Её размер составляет ¼ земного диаметра, что довольно много для спутника. Притяжение Луны влияет на земную воду, вызывая приливы и отливы. Вращение Луны вокруг своей оси и вокруг Земли синхронно, поэтому Луна всегда обращена к Земле только одной стороной. 

Восход Земли над Луной. Фото астронавта Уильяма Андерса, 1968
Источник: wikipedia.org

Земля — единственная планета, название которой не связано с мифологией. И русское «земля», и английское «earth», и латинское «terra» обозначают почву или сушу.

Марс

Марс меньше Земли почти в два раза. Долгое время считалось, что на красной планете существует жизнь. Люди наблюдали на его поверхности объекты, казавшиеся им постройками, дорогами и даже гигантскими скульптурами. Однако на поверку марсианская цивилизация оказалась обманом зрения. Многочисленные исследовательские миссии пока тоже не подтвердили наличие какой-либо жизни на поверхности планеты.

Фото с поверхности Марса, выполненное марсоходом «Curiosity», 2017 
Источник: nasa.gov

Атмосфера Марса по составу напоминает венерианскую — 95% углекислого газа. Но поскольку она очень тонкая и разреженная, парникового эффекта не возникает, поэтому максимальная температура поверхности планеты — около 0°C, а атмосферное давление в 160 раз меньше, чем на Земле. В составе марсианской атмосферы есть водяной пар, а на полюсах лежат шапки ледников, но жидкой воды на поверхности нет.

И всё же учёные считают Марс самой перспективной планетой для освоения, поскольку погодные условия на ней довольно приемлемы для человека. Если не считать низкое содержание кислорода в атмосфере, радиацию и пылевые бури, длящиеся по несколько месяцев. На Марсе находится самая высокая гора в солнечной системе — вулкан Олимп, высота которого 27 километров. Это в три раза выше Эвереста, высочайшей горы Земли. 

Из-за удалённости от Солнца год на Марсе почти в два раза длинней земного. Скорость вращения вокруг своей оси почти такая же, как на Земле, так что сутки длятся 24 часа 40 минут. Наклон оси Марса составляет 25,2°, а значит, на нём, как и на Земле, существуют сезоны. 

Марс имеет два спутника — Фобос и Деймос, представляющие собой бесформенные каменные глыбы сравнительно небольших размеров. Из-за красного цвета древние римляне назвали планету именем бога войны. 

Юпитер

Юпитер, самая большая из планет-гигантов, отделена от Марса поясом астероидов. Масса Юпитера в два раза больше, чем масса всех остальных планет, лун, комет и астероидов системы вместе взятых. По яркости на земном небе он уступает только Венере. Люди наблюдали его с древнейших времён и связывали с сильнейшими богами своих пантеонов. Юпитер — имя римского царя богов. 

Юпитер является газовым гигантом. Коричневые и белые полосы — это облака соединений серы, которые движутся в атмосфере планеты с чудовищной скоростью. Большое красное пятно Юпитера — гигантский вихрь. С момента его обнаружения в 1664 году он стал заметно меньше, но и теперь в несколько раз превосходит Землю по размерам. 

О структуре планеты учёные пока только догадываются. Предположительно она состоит из газов, плавно переходящих в металлическое состояние по мере приближения к ядру. Считается, что ядро Юпитера каменное. Сильнейшее в системе магнитное поле Юпитера воздействует на частицы в миллионах километрах вокруг и даже достигает орбиты Сатурна. Это одна из причин огромного числа спутников у планеты.

Крупнейшие спутники Юпитера.
Источник: mks-onlain.ru

В 1610 году астроном Галилео Галилей обнаружил четыре крупнейших спутника Юпитера. В наше время известно 79 объектов, вращающихся вокруг планеты. Некоторые из них напоминают Луну, другие выглядят как большие астероиды. Особый интерес представляет Ио — планета с мощнейшими в системе вулканами. Более мелкие частицы образуют вокруг Юпитера кольца, хотя они не так заметны, как у соседнего Сатурна.

Сатурн

Как и спутники Юпитера, Сатурн был обнаружен Галилеем в начале XVII века. На сегодняшний день эта планета остаётся одной из наименее изученных. 

Атмосфера Сатурна состоит из водорода (96%) и гелия (4%) с незначительными вкраплениями других газов. Скорость ветра на Сатурне достигает 1 800 км/ч — это самые сильные ветра в системе. Облака в его атмосфере тоже образуют полосы и пятна гигантских вихрей, хоть и менее заметные, чем на Юпитере. 

О происходящем за атмосферным слоем планеты известно мало. Предположительно, в центре находится металлосиликатное ядро, окружённое спрессованными до состояния металла газами, плотность которых уменьшается по мере удаления от ядра.

Планета находится в 9,5 раз дальше от Солнца, чем Земля, и делает оборот вокруг звезды за 29,5 земных лет. Наклон оси Сатурна напоминает земной. По скорости вращения вокруг своей оси Сатурн уступает только Юпитеру. Как и у других газовых гигантов, скорость вращения на разных широтах у планеты разная. Это происходит потому, что поверхность Сатурна текучая, а не твёрдая. Плотность Сатурна так мала, что он мог бы плавать на поверхности воды. 

Главная особенность Сатурна — впечатляющая система из семи колец. Они состоят из миллиардов ледяных осколков, которые отлично отражают свет, а потому хорошо заметны. Радиус колец огромен — 73 000 километров, а толщина — всего 1 километр. Считается, что эти кольца — осколки спутника, разрушенного гравитацией планеты. 

Недавние исследования показали, что вокруг Сатурна вращаются 82 спутника — на данный момент это рекорд солнечной системы (до 2016 года лидером считался Юпитер). Все спутники покрыты льдом. Крупнейший, Титан, имеет плотную азотистую атмосферу и озёра жидкого метана на поверхности. На другом спутнике, Энцеладе, обнаружена жидкая вода, выталкиваемая на поверхность гейзерами. Это делает его крайне интересным объектом для изучения. 

Сатурн назван именем древнеримского бога времени, отца Юпитера. 

Уран

Уран был открыт сравнительно недавно — в 1781 году. В 1986 году его достиг единственный космический аппарат — «Вояджер-2». 

Атмосфера планеты окрашена в однородный сине-зелёный цвет. Учёные предполагают, что такой её делает метан. Ядра Урана и Нептуна предположительно состоят изо льдов, поэтому их называют «ледяными гигантами». Уран — самая холодная планета в системе: средняя температура его поверхности составляет −224°C. Скорость ветра на Уране достигает 900 км/ч. Солнечный свет летит до Урана чуть менее трёх часов, а год на планете равен 84 земным. 

Как и Сатурн, Уран окружён кольцами. Они не столь яркие и расположены под углом около 90° к орбите, в то время как сама планета вращается «на боку» (угол отклонения оси — 99°). В результате половину уранианского года на южном полушарии длится день, а на южном — ночь. А следующие полгода — наоборот. 

Подобно Венере, Уран вращается вокруг своей оси по часовой стрелке. На настоящий момент известно 23 спутника Урана, все покрыты льдом. Уран назван именем древнегреческого бога неба, отца Сатурна, и продолжает «семейную» линию.

Нептун

Нептун находится так далеко, что его нельзя увидеть с Земли невооружённым глазом. Он был открыт в 1846 году, когда астрономы искали планету, вызывающую орбитальные отклонения Урана. 

Достоверные данные о Нептуне получены «Вояджером-2» в 1989 году. Верхние слои его атмосферы состоят из водорода (80%), гелия (19%) и метана (1%). Именно обилием метана объясняется сине-голубое свечение планеты. 

Раз в несколько лет в атмосфере планеты появляются и исчезают тёмные пятна штормов. Предположительно в центре Нептуна — ледяное ядро, а мантия состоит из жидкой смеси воды и аммиака. Средняя температура поверхности — −214°С. 

Солнечный свет достигает Нептуна почти за 5 часов, а нептунианский год равен 165 земным. Полный оборот вокруг своей оси планета делает довольно быстро — сутки длятся всего 17 часов. Наклон оси Нептуна близок к земному — 28°. 

На настоящий момент учёные знают о 14 спутниках Нептуна, лишь один из которых (Тритон) обладает сферической формой. Это единственный в системе крупный спутник с обратным вращением. У Нептуна есть три кольца, хотя выражены они слабо. 

За глубокий синий цвет планета была названа именем древнеримского бога морей. 

Учите астрономию вместе с домашней онлайн-школой «Фоксфорда»! По промокоду

ASTRO10112020 вы получите бесплатный доступ на одну неделю к курсу астрономии за 10 и 11 классы.

Другие объекты Солнечной системы

Помимо планет и их спутников, в солнечную систему входит множество малых небесных тел — карликовых планет, астероидов, комет и метеороидов. 

Большинство астероидов сосредоточено в поясе между орбитами Марса и Юпитера. Это объекты неправильной формы, состоящие из металлов и силикатов. Хотя некоторые астероиды даже имеют собственные спутники, их масса слишком мала, чтобы удерживать атмосферу. Крупнейшие — карликовая планета Церера, астероиды Паллада, Веста и Гигея. 

Фото объектов астероидного пояса; NASA, 2011
Источник: wikipedia.org

За орбитой Нептуна расположен пояс Койпера — средоточие ещё почти неизученных объектов. Самым крупным из них являются карликовая планета Плутон со спутником Хароном.

Фото поверхности Плутона, выполненное аппаратом New Horizons, 2015
Источник: wikipedia.org

Под действием гравитации планет орбиты астероидов могут меняться и пересекаться. Иногда это приводит к столкновению. Планеты притягивают метеорные тела — обломки небесных тел. Если атмосфера планеты плотная — они сгорают при падении, но самые крупные всё же достигают поверхности, образуя кратеры. Последний известный случай падения метеорита на Землю произошёл в Челябинской области в 2013 году. 

Кометы — малые небесные тела, движущиеся по вытянутым орбитам. Они состоят из замёрзших газов и космической пыли. По мере приближения к Солнцу частицы вещества нагреваются, образуя горящую голову и хвост кометы. Самая известная комета — Галлея — обращается вокруг Солнца за 76 лет. 

Постепенно кометы разрушаются, превращаясь в поток более мелких частиц — метеороидов. Из-за небольших размеров они легко притягиваются планетами, но сгорают в плотной атмосфере. Горящие метеоры выглядят с Земли как падающие звёзды. Поэтому метеорный поток в просторечии называют звездопадом. 

Движение объектов солнечной системы

Все объекты солнечной системы вращаются вокруг Солнца по эллиптическим орбитам. Наиболее близкую к Солнцу точку орбиты называют перигелием, а самую удалённую — афелием

Орбиты планет расположены приблизительно в одной плоскости, поэтому периодически на Земном небе можно наблюдать Парад планет — явление, при котором несколько небесных тел будто бы выстраиваются в одну линию на небольшом угловом расстоянии друг от друга.

Межпланетное пространство

Планеты вращаются не в абсолютной пустоте — пространство между ними заполнено малыми небесными телами, вращающимися по собственным орбитам, блуждающими кометами, потоками метеорных тел и космической пылью.

Кроме того, Солнце излучает мощнейший поток заряженных частиц, называемый «солнечным ветром». Он распространяется по системе с чудовищной скоростью — до 1 200 км/с. Именно солнечный ветер порождает магнитные бури, полярные сияния и радиационные пояса планет. 

Расположение Солнечной системы в Галактике

Положение Солнечной системы в Галактике

Солнце — одна из 200 миллиардов звёзд Млечного Пути, оно находится в одном из его спиральных рукавов — рукаве Ориона — на расстоянии 27 000 световых лет от центра Галактики. 

Как планеты вращаются вокруг Солнца, так и Солнце вращается вокруг центра Галактики. Солнечная система движется сквозь космическое пространство со скоростью в 250 км/с — это в сотни тысяч раз быстрее самого мощного сверхзвукового самолёта. 

Полный оборот вокруг центра Млечного Пути солнечная система совершает за 226 миллионов лет — эта величина называется галактическим годом

Изучение Солнечной системы

Долгое время человечество было убеждено, что все звёзды и планеты вращаются вокруг Земли. Система мира с неподвижной Землёй в центре была разработана греческим учёным Птолемеем во 2 веке до нашей эры и просуществовала более полутора тысяч лет. 

В 1453 году польский астроном Николай Коперник доказал, что Земля, как и другие планеты (на тот момент их было известно шесть), вращаются вокруг Солнца. Однако вплоть до XVII века церковь считала это учение ересью и боролась с его последователями. 

Одним из них был итальянский монах Джордано Бруно. В 1584 году он опубликовал исследование, в котором утверждал, что Вселенная бесконечна, а Солнце подобно остальным звёздам, просто находится гораздо ближе к Земле. Бруно был схвачен инквизицией и приговорён к сожжению на костре как еретик. 

Другим последователем Коперника стал итальянский учёный Галилео Галилей. Он создал первый телескоп, который позволил увидеть кратеры Луны, пятна на Солнце, открыть четыре спутника Юпитера и установить, что планеты вращаются вокруг своей оси. Чтобы не повторить судьбу Бруно, Галилей был вынужден отречься от своих идей.

В XVII веке немецкий астроном Иоганн Кеплер открыл законы движения планет — ему удалось установить связь между скоростью вращения планеты и её расстоянием от Солнца. Его идеи воспринял знаменитый английский физик Исаак Ньютон, создатель теории всемирного тяготения. 

В XVIII—XIX веках открытия в области оптики позволили создать более мощные телескопы, которые позволили учёным узнать больше о солнечной системе. Были открыты планеты Уран и Нептун. 

В 1951 году Советский Союз вывел на орбиту Земли первый искусственный спутник. С этого момента началась Космическая эра — эпоха практического изучения солнечной системы. 

В 1961 году Юрий Гагарин стал первым человеком, побывавшем в космосе, а в 1969 году космический корабль «Аполлон-11» доставил людей на Луну. 

В 1970-х годах Советский Союз и США запустили несколько десятков аппаратов для исследования Марса, Венеры и Меркурия, а запущенные в 1980-х аппараты «Вояджер-1» и «Вояджер-2» позволили получить данные о дальних планетах — Юпитере, Сатурне, Уране, Нептуне и их спутниках. Большую роль в изучении солнечной системы сыграл вывод на орбиту Земли космического телескопа «Хаббл» в 1990 году. 

В нынешнем десятилетии космические агентства разных стран планируют пилотируемый полёт на Марс. Экспедиция на другую планету станет величайшим событием в истории освоения солнечной системы. И всё же пока человечество находится в самом начале пути изучения космоса.

Мы не знаем, что внутри Солнца, но скоро поймем

Наше Солнце не только греет и освещает Землю. Многие миллионы солнечных нейтрино — неуловимых частиц, почти не взаимодействующих с веществом — пролетают сквозь наши тела каждую секунду и улетают дальше, проносясь сквозь нашу планету почти со скоростью света.

Ученые потратили годы на изучение этого шквала нейтрино, пытаясь понять, как именно Солнце производит их. В то время как 99% солнечной энергии поступает от одного типа термоядерного синтеза, в котором атомы водорода превращаются в атомы гелия с выделением огромного количества энергии, оставшийся один процент долгое время считается результатом второй, более сложной реакции. И после десятилетий экспериментов физики впервые обнаружили нейтрино, возникающие в результате этой более редкой реакции.

«Это невероятно», — говорит Марк Пинсонно, астроном из Университета штата Огайо, не участвовавший в этой работе. Это «действительно прекрасное подтверждение очень глубокого теоретического предсказания». В этих единичных нейтрино исследователи надеются в конце концов найти ответ на один из наиболее острых вопросов астрономии: из каких компонентов состоит Солнце и, соответственно, все другие звезды во Вселенной?

Основной протон-протонный цикл Солнца, в котором выделяется львиная доля всей энергии звезды. На первом его шаге рождаются нейтрино.

Исследователи знают, что Солнце состоит как минимум на 98% из водорода и гелия, двух самых легких и самых распространенных элементов в космосе. Но по поводу состава оставшихся двух процентов ведутся споры. Астрономы обычно выясняют, из каких элементов состоят космические объекты, анализируя их спектр: у каждого атома есть своя длина волны излучения, что позволяет его точно обнаружить. Но когда дело доходит до некоторых более тяжелых элементов в Солнце, таких как углерод, азот и кислород, не получается точно определить их количество.

Раз наблюдения не дают точного ответа, исследователи обратились к теории. Ранние модели предсказывали, что Солнце должно состоять на 1,8% из крупных атомов, таких как углерод, азот и кислород. Но затем, в 2000-х годах, более продвинутые теории, включающие в себя перемешивание слоев в Солнце и другие особенности, предсказывали, что только 1,4% звезды должны состоять из тяжелых элементов.

Разница в полпроцента может показаться не такой уж и большой, но она имеет глобальные астрономические последствия. Поскольку Солнце — самая известная звезда, астрономы используют его почти как единицу измерения. Это не лишено смысла, так как звезды схожих размеров и внешности должны иметь схожий состав. А когда вы переходите ко всем звездам по Вселенной, полпроцента начинают играть ощутимую роль. Так, разница между нижней и верхней оценкой тяжелых элементов в Солнце изменяет количество кислорода в космосе на внушительные 40%.

Распространение химических элементов во Вселенной (шкала логарифмическая). На водород и гелий приходится 98%, а вот данные по остальным элементам достаточно неточные.

«Когда вы меняете Солнце, вы меняете то, сколько [тяжелых атомов], как мы думаем, есть повсюду», — говорит Пинсонно.

Один из способов по-настоящему понять, что происходит внутри Солнца — это изучить бесчисленные нейтрино, которые пролетают через Землю каждую секунду. В нашей звезде подавляющее их количество образуется в результате прямого слияния протонов в цикле превращения водорода в гелий. Но ядерные физики в конце 1930-х годов предсказали, что небольшая часть нейтрино должна образоваться в результате более сложной реакции, в которой участвуют тяжелые элементы — углерод, азот и кислород.

Охота на так называемые «CNO-нейтрино», получающиеся путем азот-углеродного (CNO) цикла, началась в 1988 году. Все термоядерные реакции производят нейтрино, поэтому, если вы ищете те немногие из них, которые возникают в результате редкой ядерной реакции за полторы сотни миллионов километров от нас, сначала вам нужно подготовить огромный безупречно чистый детектор. 

И таковым является детектор Borexino, находящийся глубоко под землей, вдали от космических лучей, в итальянской национальной лаборатории в Гран-Сассо. Ядро детектора представляет собой трехсоттонный химический «отвар», в котором происходит реакция в очень редких случаях, когда нейтрино взаимодействует с ним. Еще 1000 тонн той же смеси покрывают сердцевину детектора, а 2300 тонн воды окружают весь аппарат, защищая его от гамма-лучей и нейтронов. На постройку этого детектора ушло целых 19 лет.

Эксперимент начался в 2007 году, и нейтрино от основного типа термоядерного синтеза Солнца были обнаружены практически сразу. Однако нейтрино CNO-цикла поймать не удавалось. В 2015 году ученые модернизировали детектор, чтобы жидкость в активной зоне оставалась неподвижной, и, наконец, их усилия принесли плоды. В июне международная группа из почти 100 исследователей объявила, что после устранения всех возможных помех они наконец обнаружили нейтрино, точно родившиеся в результате CNO-цикла.

Детектор Borexino в сравнении с человеком.

Каждый день центральные 100 тонн жидкости обнаруживают нейтрино в среднем около 20 раз. Порядка десяти нейтрино рождаются из-за радиоактивного распада в материалах детектора. Около трех появляются из-за основной реакции синтеза Солнца. Оставшиеся семь нейтрино, по словам Рануччи, члена коллаборации Borexino, отмечают прибытие нейтрино, рожденных в результате CNO-цикла. Команда опубликовала свои результаты 25 ноября в журнале Nature.

Взятые вместе, эти семь обнаружений CNO-нейтрино в день говорят нам о том, что скорее всего верна верхняя оценка содержания тяжелых атомов в Солнце — и, следовательно, во Вселенной больше углерода, азота и кислорода, чем предсказывают новейшие теории. Но даже после десятилетий тяжелого труда и постоянных измерений доказательства не являются окончательными. «Мы получили высокое [содержание тяжелых элементов]», — говорит Рануччи, но «это могло быть счастливой случайностью».

Эксперимент Borexino продолжит поиск CNO-нейтрино еще несколько месяцев, после чего срок службы детектора истечет и он перестанет давать корректные результаты. Рануччи надеется опубликовать еще одну статью о CNO-нейтрино с дополнительными данными за полтора года, чтобы дать максимально точную количественную оценку тяжелых элементов в Солнце. И, скорее всего, тогда мы полностью поймем состав нашей звезды — а, значит, и других звезд во Вселенной.


iGuides в Telegram — t.me/igmedia
iGuides в Яндекс.Дзен — zen.yandex.ru/iguides.ru

Раскрыт последний секрет ядерного синтеза Солнца

https://ria.ru/20200626/1573508774.html

Раскрыт последний секрет ядерного синтеза Солнца

Раскрыт последний секрет ядерного синтеза Солнца — РИА Новости, 26.06.2020

Раскрыт последний секрет ядерного синтеза Солнца

Ученые из коллаборации Borexino, в составе которой работают и россияне, сообщили на конференции Neutrino-2020 о первом подтверждении реакций углеродно-азотного… РИА Новости, 26.06.2020

2020-06-26T12:41

2020-06-26T12:41

2020-06-26T13:39

наука

объединенный институт ядерных исследований

космос — риа наука

открытия — риа наука

физика

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdn22.img.ria.ru/images/07e4/06/1a/1573505663_0:0:6722:3782_1920x0_80_0_0_a9c4cf981f15e357e07fa4a8eb03f2bc.jpg

МОСКВА, 26 июн — РИА Новости. Ученые из коллаборации Borexino, в составе которой работают и россияне, сообщили на конференции Neutrino-2020 о первом подтверждении реакций углеродно-азотного цикла на Солнце. Одно из основополагающих положений астрофизики, предсказанное теоретически, получило экспериментальное доказательство. Согласно существующим представлениям, в ядре Солнца происходят две главные реакции ядерного синтеза. Первая, известная как протон-протонная цепь, при которой водород сливается с гелием, дает примерно 99 процентов энергии звезды.Вторая — это цикл для углерода, азота и кислорода (CNO). Он производит всего около процента солнечной энергии и для Солнца второстепенен. Однако для звезд в полторы массы Солнца этот цикл отвечает уже за половину всей энергии. В ходе него четыре протона сливаются и образуют ядро гелия, которое выделяет два нейтрино (самые легкие из известных элементарных частиц материи), а также другие субатомные частицы и большое количество энергии.Ученые из коллаборации Borexino ранее уже обнаружили нейтрино из протон-протонной цепи, а теперь зафиксировали нейтрино из углеродно-азотного цикла. В исследовании приняли участие физики из Лаборатории ядерных проблем Объединенного института ядерных исследований имени В. П. Джелепова (ЛЯП ОИЯИ).Измерение потока CNO-нейтрино, интенсивность которого напрямую связана с распространенностью элементов в звезде, должно пролить свет на загадку химического состава Солнца, относительно которого существуют различные гипотезы. В частности, это поможет выяснить, сколько в составе Солнца элементов более тяжелых, чем водород и гелий, то есть определить его металличность.Несмотря на то что за секунду миллионы нейтрино проходят через каждый квадратный сантиметр поверхности Земли, уловить их довольно трудно, так как они не взаимодействуют с веществом.Подземный детектор элементарных частиц Borexino, работающий с 2007 года в Национальной лаборатории Гран-Сассо (Laboratori Nazionali del Gran Sasso) в Италии, состоит из гигантского нейлонового воздушного шара, погруженного в воду и заполненного 278 тоннами жидких углеводородов.Подавляющее большинство солнечных нейтрино свободно проходят сквозь землю и сквозь детектор, но совсем небольшое их число отскакивает от электронов в углеводородах, производя вспышки света, которые улавливают фотонные датчики, выстилающие резервуар для воды. По этим вспышкам и фиксируются «частицы-призраки».Исследователи потратили годы, чтобы обнаружить CNO-нейтрино, которые относительно редки, потому что образуются только в небольшой части реакций солнечного синтеза. Кроме того, нейтрино углеродно-азотного цикла легко спутать с нейтрино, образовавшимся в результате радиоактивного распада висмута-210 — изотопа, который просачивается из нейлона баллона в углеводородную смесь. Хотя загрязнение незначительное — в день разлагается не больше нескольких десятков ядер висмута, — отделение солнечного сигнала от шума висмута потребовало кропотливых усилий, которые ученые прикладывали с 2014 года.Чтобы устранить влияние висмута, необходимо было контролировать любые температурные дисбалансы в резервуаре, которые могли бы вызывать конвекцию жидкости. Чтобы поддерживать постоянную однородную температуру углеводородов, ученые завернули весь резервуар в изолирующее покрытие и установили теплообменники для автоматического выравнивания температуры.Только в 2019 году шум висмута снизился настолько, что это позволило выделить сигнал CNO-нейтрино. К началу 2020 года исследователи собрали достаточно частиц, чтобы окончательно заявить об обнаружении нейтрино из углеродно-азотной цепи ядерного синтеза.Благодаря полученному результату физикам теперь достоверно известны два главных процесса, протекающих не только в недрах Солнца, но и в более тяжелых звездах, где углеродно-азотный цикл является основным.

https://ria.ru/20200513/1571394411.html

https://ria.ru/20200214/1564786030.html

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2020

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

https://cdn24.img.ria.ru/images/07e4/06/1a/1573505484_0:0:2730:2048_1920x0_80_0_0_234b56231dd2c2923385e039d58b7524.jpg

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

объединенный институт ядерных исследований, космос — риа наука, открытия — риа наука, физика

МОСКВА, 26 июн — РИА Новости. Ученые из коллаборации Borexino, в составе которой работают и россияне, сообщили на конференции Neutrino-2020 о первом подтверждении реакций углеродно-азотного цикла на Солнце. Одно из основополагающих положений астрофизики, предсказанное теоретически, получило экспериментальное доказательство.

Согласно существующим представлениям, в ядре Солнца происходят две главные реакции ядерного синтеза. Первая, известная как протон-протонная цепь, при которой водород сливается с гелием, дает примерно 99 процентов энергии звезды.

Вторая — это цикл для углерода, азота и кислорода (CNO). Он производит всего около процента солнечной энергии и для Солнца второстепенен. Однако для звезд в полторы массы Солнца этот цикл отвечает уже за половину всей энергии. В ходе него четыре протона сливаются и образуют ядро гелия, которое выделяет два нейтрино (самые легкие из известных элементарных частиц материи), а также другие субатомные частицы и большое количество энергии.

Ученые из коллаборации Borexino ранее уже обнаружили нейтрино из протон-протонной цепи, а теперь зафиксировали нейтрино из углеродно-азотного цикла. В исследовании приняли участие физики из Лаборатории ядерных проблем Объединенного института ядерных исследований имени В. П. Джелепова (ЛЯП ОИЯИ).

Измерение потока CNO-нейтрино, интенсивность которого напрямую связана с распространенностью элементов в звезде, должно пролить свет на загадку химического состава Солнца, относительно которого существуют различные гипотезы. В частности, это поможет выяснить, сколько в составе Солнца элементов более тяжелых, чем водород и гелий, то есть определить его металличность.

13 мая 2020, 17:47НаукаРоссийские ученые нашли, где в космосе рождаются нейтрино

Несмотря на то что за секунду миллионы нейтрино проходят через каждый квадратный сантиметр поверхности Земли, уловить их довольно трудно, так как они не взаимодействуют с веществом.

Подземный детектор элементарных частиц Borexino, работающий с 2007 года в Национальной лаборатории Гран-Сассо (Laboratori Nazionali del Gran Sasso) в Италии, состоит из гигантского нейлонового воздушного шара, погруженного в воду и заполненного 278 тоннами жидких углеводородов.

Подавляющее большинство солнечных нейтрино свободно проходят сквозь землю и сквозь детектор, но совсем небольшое их число отскакивает от электронов в углеводородах, производя вспышки света, которые улавливают фотонные датчики, выстилающие резервуар для воды. По этим вспышкам и фиксируются «частицы-призраки».

Исследователи потратили годы, чтобы обнаружить CNO-нейтрино, которые относительно редки, потому что образуются только в небольшой части реакций солнечного синтеза. Кроме того, нейтрино углеродно-азотного цикла легко спутать с нейтрино, образовавшимся в результате радиоактивного распада висмута-210 — изотопа, который просачивается из нейлона баллона в углеводородную смесь. Хотя загрязнение незначительное — в день разлагается не больше нескольких десятков ядер висмута, — отделение солнечного сигнала от шума висмута потребовало кропотливых усилий, которые ученые прикладывали с 2014 года.

Чтобы устранить влияние висмута, необходимо было контролировать любые температурные дисбалансы в резервуаре, которые могли бы вызывать конвекцию жидкости. Чтобы поддерживать постоянную однородную температуру углеводородов, ученые завернули весь резервуар в изолирующее покрытие и установили теплообменники для автоматического выравнивания температуры.

14 февраля 2020, 15:29НаукаВ Японии дан старт проекту самого большого нейтринного детектора

Только в 2019 году шум висмута снизился настолько, что это позволило выделить сигнал CNO-нейтрино. К началу 2020 года исследователи собрали достаточно частиц, чтобы окончательно заявить об обнаружении нейтрино из углеродно-азотной цепи ядерного синтеза.

Благодаря полученному результату физикам теперь достоверно известны два главных процесса, протекающих не только в недрах Солнца, но и в более тяжелых звездах, где углеродно-азотный цикл является основным.

Тест с ответами Солнце (В основном Солнце состоит …)

Рубрика: Астрономия

 

(правильные ответы отмечены плюсом)

1. В основном Солнце состоит из:
а) водорода +
б) гелия
в) углерода

2. Какая из перечисленных миссий занимается изучением Солнца:
а) Kepler
б) SOHO +
в) MESSENGER

3. Какая доля от общей массы Солнечной системы содержится в Солнце:
а) 75,67%
б) 49,32%
в) 99,87% +

4. Что такое «солнечный ветер»:
а) поток ионизированных частиц, распространяющийся до границ гелиосферы +
б) последняя внешняя оболочка Солнца
в) выброс вещества из солнечной короны

5. Последним этапом жизненного цикла Солнца является:
а) Нейтронная звезда
б) Красный гигант
в) Белый карлик +

6. Цикл солнечной активности составляет примерно:
а) 28 лет
б) 11 лет +
в) 5 лет

7. Возраст Солнца составляет примерно:
а) 3 миллиарда лет
б) 7,2 миллиарда лет
в) 4,5 миллиарда лет +

8. Чему равна мера длины «астрономическая единица»:
а) расстоянию от Солнца до Земли +
б) расстоянию от Солнца до Венеры
в) расстоянию от Солнца до Меркурия

9. К какому типу звезд по спектральной классификации относится Солнце:
а) Белый карлик
б) Красный гигант
в) Желтый карлик +

10. В какой области Млечного Пути располагается Солнце:
а) Рукав Персея
б) Рукав Ориона +
в) Горизонт событий

11. Один из аргументов, почему современные астрономы пристально изучают Солнце:
а) источник энергии +
б) источник топлива
в) другие звезды не поддаются изучению

12. Один из аргументов, почему современные астрономы пристально изучают Солнце:
а) вторая по расстоянию звезда
б) единственная близкая звезда +
в) другие звезды не поддаются изучению

13. Один из аргументов, почему современные астрономы пристально изучают Солнце:
а) влияет на атмосферу Земли, климат, погоду, энергетические коммуникации и системы связи +
б) не влияет на атмосферу Земли, климат, погоду, энергетические коммуникации и системы связи
в) источник топлива

14. Расстояние от Земли до Солнца-это такая единица:
а) космическая
б) солнечная
в) астрономическая +

15. В фотосфере яркая область, окружающая солнечное пятно, которая появляется на спектрогелиограмме:
а) флоккул +
б) протуберанцы
в) вспышка

16. Светлые фотосферные пятна, которые выглядят как рисовые зёрна:
а) протуберанцы
б) гранулы +
в) флоккулы

17. Тёмные, относительно холодные области на яркой фотосфере:
а) вспышки
б) гранулы
в) пятна +

18. Массы яркого газа, как пламя, поднимающиеся на сотни тысяч километров над нимбом Солнца:
а) флоккулы
б) протуберанцы +
в) пятна

19. Огромные, короткоживущие, взрывчатые выбросы света и вещества:
а) гранулы
б) протуберанцы
в) вспышки +

20. При каких процессах на Солнце происходят корпускулярные потоки и космические лучи:
а) при солнечном ветре
б) при хромосферных вспышках +
в) при конвекционном движении

21. Какое явление на Земле связано с солнечной активностью:
а) полярные сияния +
б) ураганы
в) землетрясения

22. Какое явление на Земле связано с солнечной активностью:
а) увеличение техногенных катастроф
б) магнитные бури +
в) смерчи

23. Какое явление на Земле связано с солнечной активностью:
а) землетрясения
б) понижение ионизации верхних слоев атмосферы
в) повышение ионизации верхних слоев атмосферы +

24. Обладает ли Солнце магнитным полем:
а) нет
б) да +
в) не изучено

25. К солнечному излучению не относится:
а) солнечная радиация
б) тепловое излучение
в) магнитное излучение +

26. Каким способом осуществляется перенос энергии из недр Солнца наружу:
а) теплопередачей
б) конвекцией +
в) излучением

27. Грануляция на Солнце объясняется:
а) конвекцией +
б) теплопроводностью
в) излучением переноса энергии

28. Где образуются протуберанцы:
а) в хромосфере
б) в ядре
в) в солнечной короне +

29. Видимая поверхность Солнца называется:
а) фотосфера +
б) корона
в) хромосфера

30. Что является источником энергии Солнца:
а) ядерные реакции химических элементов
б) термоядерные реакции синтеза лёгких ядер +
в) химические реакции

 

 

 

 

Как и когда исчезнет жизнь на Земле

  • Коллин Баррас
  • BBC Earth

Автор фото, Picture Press/Alamy

Все проходит. И жизнь на Земле тоже когда-то исчезнет. Вот несколько сценариев возможного конца света.

Древнейшие ископаемые свидетельствуют о том, что жизнь на Земле сформировалась не менее 3,5 млрд лет назад.

Она выдержала периоды ледников, шквалы метеоритов, массовые отравления и даже смертельную радиацию.

Очевидно, уничтожить все живое на Земле не так просто.

Впрочем, возможных вариантов апокалипсиса много. Так какой же из них уничтожит следы жизни на Земле?

Автор фото, Jabruson/NPL

Підпис до фото,

Вулканическая лава может поглотить большую часть суши

Мощный вулкан

Когда: 0-100 миллионов лет

Пожалуй, ближе всего к полному уничтожению жизни Земля приблизилась 250 млн лет назад, в конце пермского периода. Во время так называемого «большого массового вымирания» было уничтожено 85% всех видов, обитавших на суше, и 95% морских существ.

Что именно произошло, до конца не известно, но ученые связывают вымирание с вулканической активностью действительно апокалиптических масштабов.

Нас пугает разрушительная сила современных супервулканов, например Йеллоустонского. Но они — ничто по сравнению с тем, что произошло 250 млн лет назад.

Извержение вулканов в Сибири тогда было таким мощным, что лава покрыла территорию в восемь раз превышающую площадь Великобритании. Такая вулканическая активность случается редко.

Предположить, когда произойдет следующий подобный эпизод, сложно, говорит Хенрик Свенсен из Университета Осло в Норвегии. Извержения такого масштаба происходили 200, 180 и 65 млн лет назад, следовательно, не очень часто. Но оно все равно произойдет, вопрос только, где именно.

Автор фото, Sergey Drozd/Alamy

Підпис до фото,

Плато Путорана в Сибири испещрено жерлами древних вулканов

Исследование Свенсена свидетельствует, что масштабы уничтожения видов будут напрямую зависеть от места, где лава пробьется сквозь земную кору. Дело в том, что основной причиной массового вымирания 250 млн лет назад было не само извержение, а солевые месторождения, которыми так богата Сибирь.

Раскаленные вулканической активностью, они выбросили в атмосферу огромное количество химических веществ, уничтожающих озон.

В результате Земля получила мощную дозу солнечной радиации, которую обычно поглощает озон. Это и могло послужить причиной уничтожения видов.

Плохая новость заключается в том, что на Земле и сегодня существует много массовых месторождений соли. «Одним из крупнейших до сих пор является Восточная Сибирь — говорит Свенсен. — Так же как и прибрежная зона Бразилии».

Если мегаизвержение произойдет в одном из этих регионов, многие виды погибнут. Но вряд ли жизнь исчезнет полностью.

Ведь, несмотря на то, что многие растения и животных были уничтожены во время большого пермского вымирания, одноклеточные организмы, например бактерии, остались практически невредимыми.

Автор фото, Johan Swanepoel/Alamy

Підпис до фото,

Падение астероида сотрет с лица Земли многие виды

Астероид

Когда: в течение 450 миллионов лет

Если гигантский астероид повлек за собой вымирание крупных динозавров, может ли он уничтожить все живое на Земле?

Это также зависит от того, где именно приземлится космическое тело. На Землю не раз падали огромные астероиды, однако угрозы для жизни они не несли.

Кратер Маникуаган в Канаде — один из крупнейших на планете — образовался от падения астероида около 215 млн лет назад. Но, как свидетельствуют древнейшие ископаемые, он не стал причиной вымирания динозавров.

Причина, возможно, в том, что кратер образовался в относительно инертной кристаллической скале.

Но когда астероид попадает в осадочную породу, это вызывает огромные выбросы в атмосферу газов, изменяющих климат и запускающих массовое вымирание видов.

Хорошая новость заключается в том, что астероиды такого размера атакую Землю раз в 500 млн лет.

Впрочем, даже они не могут уничтожить жизнь полностью. Это было бы возможно только в случае столкновения Земли с квазипланетой.

По мнению некоторых ученых, в результате именно такого столкновения вскоре после образования нашей планеты образовалась Луна.

«Мы можем назвать это гипотезой Меланхолии по фильму Ларса фон Триера», — говорит Свенсен. Но такая возможность выглядит очень маловероятной.

Автор фото, Johan Swanepoel/Alamy

Підпис до фото,

Ядро Земли со временем остынет и затвердеет

Застывание ядра

Когда: от 3 до 4 миллиардов лет

Раз уж мы уже заговорили о кино, то вспомним фильм 2003 года «Земное ядро: Бросок в преисподнюю».

По сюжету, ядро Земли загадочно прекращает вращаться, и правительство США решает пробурить Землю и перезапустить его. Ведь без активного ядра Земля теряет магнитное поле, и все живое оказывается под угрозой.

События фильма высмеяли ученые. Впрочем, некоторые исследователи действительно считают, что магнитное поле Земли отражает электромагнитное излучение Солнца, которое в противном случае уничтожило бы атмосферу.

Если они правы, то без магнитного поля наша планета утратит атмосферу, и жизнь на ней погибнет.

Что-то подобное могло произойти на Марсе, который, возможно, когда-то был более пригодным для жизни, чем сейчас.

В 1997 году Джозеф Киршвинк из Калифорнийского технологического института в Пасадене и его коллеги нашли веские доказательства того, что Марс когда-то имел магнитное поле, а затем утратил его.

«Марсианская магнитосфера была разрушена примерно 3,7 миллиарда лет назад, после чего планета превратилась в ледовый шар», — говорит Киршвинк.

Автор фото, NASA / USGS

Підпис до фото,

Марс — холодная планета без воды и жизни, но такой она была не всегда

Возможно, вы слышали, что магнитное поле Земли ослабевает. Но повода для волнений нет: оно находится в процессе изменения геомагнитных полюсов, что периодически происходит на протяжении миллионов лет.

Но может ли магнитное поле Земли со временем исчезнуть?

В ближайшее время нет, говорит Ричард Гаррисон из Кембриджского университета в Великобритании.

Для этого ядро должно полностью затвердеть. Пока только его внутренняя часть является твердой, а внешняя — жидкой. «Внутреннее ядро растет примерно на миллиметр в год, — говорит Гаррисон, а толщина расплавленного внешнего ядра — 2300 км».

Автор фото, NASA / SPL

Підпис до фото,

Периоды массового вымирания на Земле также связывают с взрывами гамма-лучей

Взрыв гамма-лучей

Когда: 500 тысяч лет

В непосредственной близости от Земли есть бинарная звезда WR 104, которая может производить гамма-лучи в течение 500 тысяч лет, но даже если это произойдет, они необязательно попадут в Землю.

Мы единственные во Вселенной? Если нет, то почему мы до сих пор не наладили контакт с чужими цивилизациями? Причина может быть в еще одном космическом убийце — гамма-излучении.

Гамма-лучи образуются при мощных взрывов в космосе, когда, например, гигантская звезда взрывается или сталкиваются две звезды.

Гамма-излучение может длиться долю секунды или несколько минут.

В теории длинные гамма-лучи могли бы уничтожить озоновый слой Земли, оставив все живое на ней без защиты от смертельного солнечного ультрафиолета.

Многие участки космоса стали непригодными для жизни из-за слишком частых гамма-излучений, утверждает исследование, опубликованное 2014 году Раулем Хименесом из Университета Барселоны в Испании и Цви Пираном из Еврейского университета в Иерусалиме.

Впрочем, Земля расположена в относительно безопасной зоне. Ведь взрывы гамма-лучей чаще случаются возле центра галактики или на участках с высокой плотностью звезд.

«Если бы Земля была в два раза ближе к центру галактики, жизни на ней уже не было бы», — объясняет ученый.

Автор фото, Gemini Observatory/Aura, artwork by Lynette Cook/S

Підпис до фото,

Взрыв гамма-лучей

Несмотря на это, Землю все же настигали гамма-всплески, следы которых остались в окаменелостях.

Около 440 млн лет назад на рубеже ордовикского и силурийского периодов произошло массовое вымирание видов, причиной которого, по мнению некоторых ученых, были гамма-лучи.

Впрочем, все живое все равно не исчезло. Хорошая новость также заключается в том, что частота взрывов гамма-лучей снижается.

По подсчетам Джеймса Анниса из лаборатории Фермилаб в Батавии в Иллинойсе, галактика в среднем переживает от 5 до 50 случаев гамма-излучения каждый миллиард лет.

Учитывая размеры Млечного пути, шансы приближения к Земле очень малы.

Впрочем, даже если случайные гамма-лучи попадут на Землю, жизнь в океане не пострадает, так как морская вода является свое рода щитом от радиации, объясняет Аннис.

Автор фото, Michael Osadciw/University of Rochester

Підпис до фото,

Звезда Шольца прошла близко от нашего Солнца

Блуждающие звезды

Когда: в течение последующих миллионов лет

В течение миллиардов лет планеты нашей Солнечной системы исполняют величественный и слаженный танец вокруг Солнца. Но что произойдет, если другая звезда приблизится к ним?

Идея казалась вполне невероятной, пока в феврале 2015 года исследователи под руководством Эрика Мамаека из Университета Рочестера в Нью-Йорке не объявили, что такое уже было и — достаточно недавно.

Примерно 70 тысяч лет назад, когда Человек разумный покинул Африку, а неандертальцы все еще жили на Земле, красный карлик под названием звезда Шольца прошел по краю Солнечной системы через участок, известный как облако Оорта.

Звезда Шольца была не первой блуждающей звездой, прошедшей через Солнечную систему, и не последней.

В феврале 2015 года Корин Бейлер-Джонс из Института астрономии Макса Планка в Гейдельберге в Германии назвал две звезды, которые могут оказаться проблематичными.

Одна из них, HIP 85605, должна появиться близ Солнечной системы через 240-470 тыс. лет, тогда как вторая — GL 710 — приблизится к нам через 1,3 млн лет.

GL 710 — «чуть больше звезды Шольца», говорит Мамаек, но, вероятно, пройдет дальше от Земли. Но могут ли они или любые другие блуждающие звезды угрожать жизни на Земле?

Автор фото, Mikkel Juul Jensen/SPL

Підпис до фото,

Облако Оорта находится слишком далеко от орбит других планет

Если одним словом — нет. «Просто потому, что звезда зацепит облако Оорта, Земля не будет обречена», — говорит Бейлер-Джонс.

Проходя сквозь облако Оорта, звезда теоретически может толкнуть небольшое космическое тело в направлении Земли. Но даже если оно и попадет в Землю, что очень маловероятно, то вряд ли уничтожит жизнь полностью.

Немного хуже, если, проходя по краю Солнечной системы, одна из таких звезд станет сверхновой и отправит поток гамма-лучей внутрь Солнечной системы.

Впрочем, шансы на такое стечение обстоятельств очень невелики.

Сейчас ученые в целом убеждены, что реальной угрозы за пределами Солнечной системы, которая могла бы полностью уничтожить жизнь на Земле в течение следующих нескольких миллиардов лет, не существует.

«Многие организмы способны пережить почти любой катаклизм», — резюмирует Эрик Мамаек.

Автор фото, NASA / Reid Wiseman

Підпис до фото,

Солнце не будет светить вечно

Бояться нужно самой жизни

Когда: 500 млн лет

По мнению Питера Уорда из Вашингтонского университета в Сиэтле, самая большая угроза жизни идет изнутри.

Он называет свою идею гипотезой Медеи в честь греческой царицы, убивавшей своих детей. Уорд утверждает, что причиной многих случаев массового вымирания видов в истории Земли была сама жизнь.

Например, примерно 2,3 млрд лет назад на Земле появились новые формы организмов, которые выделили в атмосферу много кислорода.

Ранее свободного кислорода в атмосфере не было, и это повлекло за собой массовую гибель микробов.

Около 450 млн лет назад появились первые наземные растения. Их корни начали расщеплять горные породы, превращая их в почву, что ускорило химические реакции между минералами в породах и углекислым газом в атмосфере.

Это резко снизило количество углекислого газа в атмосфере и ослабило парниковый эффект, вызвав ледниковый период, во время которого многие виды погибли.

Автор фото, AlgolOnline / Alamy

Підпис до фото,

Солнце расширится и со временем поглотит Землю

В отдаленном будущем подобные процессы могут уничтожить жизнь, отмечает Уорд. Солнце становится горячее, нагревая Землю.

А значит, химическая реакция между горными породами и диоксидом углерода в атмосфере ускорится.

В конце концов из атмосферы уйдет так много углекислого газа, что растения не смогут осуществлять фотосинтез. Если растения погибнут, животные исчезнут тоже. И произойти это может на удивление быстро, через каких-то 500 млн лет.

«Несмотря на то, что микробы не погибнут сразу, они станут очень уязвимыми, ведь баланс всей биосферы будет нарушен. В конце концов, это может привести к полной стерилизации планеты», — говорит Уорд.

Ни один отдельно взятый катаклизм не может уничтожить жизнь полностью, добавляет ученый. Но если внутренний баланс биосистемы нарушен, а из космоса будет нанесен другой удар, жизнь может исчезнуть навсегда.

Расширение Солнца

Когда: 1-7,5 млрд лет

Но если ничего из этого так и не произойдет, тогда нас уничтожит Солнце — звезда, которая согревает нас и дает энергию всему живому на Земле.

Солнце становится все горячее. В конце концов на Земле станет так жарко, что океаны начнут испаряться, вызывая парниковый эффект и все больше повышая температуру планеты.

Этот процесс может начаться примерно через миллиард лет и уничтожит все, кроме самых стойких микроорганизмов.

Автор фото, Detlev van Ravenswaay/SPL

Підпис до фото,

Когда Солнце достигнет таких размеров, жизнь на Земле исчезнет

Примерно через 5 млрд лет Солнце расширится, превратившись в красного гиганта. Через 7,5 млрд лет его поверхность достигнет орбиты Земли. Солнце поглотит и уничтожит нашу планету.

Есть предположение, что Земля может спастись. Увеличиваясь в размере, Солнце будет терять массу, притяжение будет уменьшаться, а Земля отдаляться.

Впрочем, по расчетам, проведенным в 2008 году, этого будет недостаточно, чтобы жизнь на Земле сохранилась.

Получается, единственная надежда — это мы сами. Если человечество будет существовать в таком далеком будущем, оно, возможно, найдет способ переместить Землю в безопасное место.

А пока максимальная продолжительность жизни на Земле — 7,5 млрд лет.

Солнце Земли: факты о возрасте, размере и истории Солнца

Солнце находится в центре Солнечной системы, где оно является самым крупным объектом. Он составляет 99,8% массы Солнечной системы и примерно в 109 раз больше диаметра Земли — около миллиона Земель может поместиться внутри Солнца.

Поверхность Солнца имеет температуру около 10 000 градусов по Фаренгейту (5 500 градусов по Цельсию), а температура в ядре достигает более 27 миллионов F (15 миллионов C), что обусловлено ядерными реакциями.По данным НАСА, нужно будет взрывать 100 миллиардов тонн динамита каждую секунду, чтобы соответствовать энергии, производимой Солнцем.

Солнце — одна из более чем 100 миллиардов звезд Млечного Пути. Он вращается на расстоянии около 25 000 световых лет от ядра Галактики, совершая оборот примерно раз в 250 миллионов лет или около того. Солнце относительно молодое, оно принадлежит к поколению звезд, известному как Население I, которые относительно богаты элементами тяжелее гелия. Старшее поколение звезд называется Населением II, и более раннее поколение Популяции III могло существовать, хотя представители этого поколения еще не известны.

Связанный: Насколько жарко на солнце?

Как образовалось Солнце

Солнце родилось около 4,6 миллиарда лет назад. Многие ученые считают, что Солнце и остальная часть Солнечной системы образовались из гигантского вращающегося облака газа и пыли, известного как солнечная туманность. Когда туманность схлопнулась из-за своей силы тяжести, она начала вращаться быстрее и превратилась в диск. Большая часть материала была потянута к центру, чтобы сформировать солнце.

Связанный: Как образовалось Солнце?

У Солнца достаточно ядерного топлива, чтобы оставаться таким, как сейчас, еще на 5 миллиардов лет.После этого он раздувается и превращается в красного гиганта. В конце концов, он сбросит свои внешние слои, а оставшееся ядро ​​схлопнется, превратившись в белого карлика. Постепенно белый карлик исчезнет и войдет в свою финальную фазу как тусклый холодный теоретический объект, иногда известный как черный карлик.

Связано: Когда умрет солнце?

Схема, показывающая Солнце в центре нашей солнечной системы (не в масштабе). (Изображение предоставлено NASA / JPL-Caltech)

Внутренняя структура и атмосфера солнца

Солнце и атмосфера солнца разделены на несколько зон и слоев.Внутреннее пространство Солнца изнутри состоит из ядра, радиационной зоны и конвективной зоны. Солнечная атмосфера выше, состоящая из фотосферы, хромосферы, переходной области и короны. Помимо этого — солнечный ветер, истечение газа из короны.

Ядро простирается от центра Солнца примерно до четверти пути к его поверхности. Хотя он составляет примерно 2% от объема Солнца, он почти в 15 раз превышает плотность свинца и удерживает почти половину массы Солнца.Далее идет радиационная зона, которая простирается от ядра до 70% пути к поверхности Солнца, составляя 32% объема Солнца и 48% его массы. Свет от ядра рассеивается в этой зоне, поэтому для прохождения одного фотона может потребоваться миллион лет.

Зона конвекции достигает поверхности Солнца и составляет 66% объема Солнца, но лишь немногим более 2% его массы. В этой зоне преобладают клубящиеся «конвективные ячейки» газа. Существуют два основных типа солнечных конвекционных ячеек — грануляционные ячейки шириной около 600 миль (1000 километров) и супергрануляционные ячейки диаметром около 20 000 миль (30 000 км).

Фотосфера — это самый нижний слой атмосферы Солнца, излучающий свет, который мы видим. Его толщина составляет около 300 миль (500 км), хотя большая часть света исходит из его нижней трети. Температуры в фотосфере колеблются от 11 000 F (6 125 C) внизу до 7 460 F (4 125 C) вверху. Далее идет хромосфера, которая более горячая, до 35 500 F (19725 C) и, по-видимому, полностью состоит из колючих структур, известных как спикулы, обычно около 600 миль (1000 км) в поперечнике и до 6000 миль (10000 км) в высоту. .

Далее идет переходная область толщиной от нескольких сотен до нескольких тысяч миль, которая нагревается короной над ней и излучает большую часть своего света в виде ультрафиолетовых лучей. Вверху находится сверхгорячая корона, состоящая из таких структур, как петли и потоки ионизированного газа. Корона обычно колеблется от 900 000 F (500 000 C) до 10,8 миллионов F (6 миллионов C) и может даже достигать десятков миллионов градусов, когда происходит солнечная вспышка. Материя из короны уносится солнечным ветром.

Связано: Космическая погода: солнечные пятна, солнечные вспышки и выбросы корональной массы

Магнитное поле Солнца

Магнитное поле Солнца обычно примерно в два раза сильнее магнитного поля Земли. Однако на небольших участках он становится сильно концентрированным и в 3000 раз сильнее обычного. Эти изгибы и скручивания магнитного поля возникают из-за того, что Солнце вращается на экваторе быстрее, чем на более высоких широтах, и потому, что внутренние части Солнца вращаются быстрее, чем поверхность.

Связано: Огромные магнитные «веревки» вызывают мощные солнечные взрывы

Эти искажения создают различные элементы, от солнечных пятен до впечатляющих извержений, известных как вспышки и выбросы корональной массы. Вспышки — это самые сильные извержения в Солнечной системе, в то время как выбросы корональной массы менее сильны, но включают в себя необычайное количество вещества — один выброс может выбросить примерно 20 миллиардов тонн (18 миллиардов метрических тонн) вещества в космос.

Химический состав Солнца

Как и большинство других звезд, Солнце состоит в основном из водорода, за которым следует гелий.Почти все оставшееся вещество состоит из семи других элементов — кислорода, углерода, неона, азота, магния, железа и кремния. На каждый миллион атомов водорода в Солнце приходится 98000 гелия, 850 атомов кислорода, 360 атомов углерода, 120 атомов неона, 110 атомов азота, 40 атомов магния, 35 атомов железа и 35 атомов кремния. Тем не менее, водород — самый легкий из всех элементов, поэтому на его долю приходится примерно 72% массы Солнца, в то время как гелий составляет около 26%.

Связанный: Из чего состоит солнце?

Посмотрите, как солнечные вспышки, солнечные бури и огромные солнечные извержения работают в этом ПРОСТРАНСТВЕ.com инфографики. Посмотреть полную инфографику солнечной бури можно здесь. (Изображение предоставлено Карлом Тейтом / SPACE.com)

Солнечные пятна и солнечные циклы

Солнечные пятна — это относительно прохладные темные детали на поверхности Солнца, которые часто имеют примерно круглую форму. Они появляются там, где плотные пучки силовых линий магнитного поля изнутри Солнца прорываются сквозь поверхность.

Количество солнечных пятен меняется в зависимости от солнечной магнитной активности — изменение этого числа от минимального отсутствия до максимум примерно 250 солнечных пятен или скоплений солнечных пятен, а затем обратно к минимуму, называется солнечным циклом, и в среднем около 11 лет.В конце цикла магнитное поле быстро меняет полярность.

Связано: Крупнейшее солнечное пятно за 24 года вызывает удивление ученых, но также вводит в заблуждение

История наблюдений за Солнцем

Солнечный орбитальный аппарат ЕКА-НАСА и солнечный зонд Паркер НАСА в настоящее время изучают Солнце с беспрецедентными деталями с более близкого расстояния. расстояние, чем любой космический корабль раньше. (Изображение предоставлено: Solar Orbiter: ESA / ATG medialab; Parker Solar Probe: NASA / Johns Hopkins APL)

Древние культуры часто видоизменяли естественные горные образования или строили каменные памятники, чтобы отмечать движение солнца и луны, составляя графики сезонов, создавая календари и наблюдение за затмениями.Многие полагали, что Солнце вращается вокруг Земли, и древнегреческий ученый Птолемей формализовал эту «геоцентрическую» модель в 150 г. до н. Э. Затем, в 1543 году, Николай Коперник описал гелиоцентрическую (солнечно-центрированную) модель солнечной системы, а в 1610 году открытие Галилео Галилеем спутников Юпитера подтвердило, что не все небесные тела вращаются вокруг Земли.

Чтобы узнать больше о том, как работают Солнце и другие звезды, после первых наблюдений с помощью ракет ученые начали изучать Солнце с околоземной орбиты.В период с 1962 по 1971 год НАСА запустило серию из восьми орбитальных обсерваторий, известных как орбитальная солнечная обсерватория. Семь из них были успешными, они проанализировали Солнце в ультрафиолетовом и рентгеновском диапазонах волн и сфотографировали сверхгорячую корону, среди других достижений.

В 1990 году НАСА и Европейское космическое агентство запустили зонд «Улисс», чтобы провести первые наблюдения за его полярными регионами. В 2004 году космический аппарат НАСА Genesis вернул на Землю образцы солнечного ветра для изучения. В 2007 году миссия НАСА с двумя космическими аппаратами Solar Terrestrial Relations Observatory (STEREO) вернула первые трехмерные изображения Солнца.НАСА потеряло связь со STEREO-B в 2014 году, которая оставалась вне связи, за исключением короткого периода в 2016 году. STEREO-A остается полностью работоспособным.

Солнечная и гелиосферная обсерватория (SOHO), которой в прошлом году исполнилось 25 лет в космосе, на сегодняшний день является одной из самых важных солнечных миссий. Разработанный для изучения солнечного ветра, а также внешних слоев и внутренней структуры Солнца, он отображал структуру солнечных пятен под поверхностью, измерял ускорение солнечного ветра, обнаруживал корональные волны и солнечные торнадо, обнаружил более 1000 комет, и произвел революцию в нашей способности прогнозировать космическую погоду.

Обсерватория солнечной динамики (SDO), запущенная в 2010 году, вернула невиданные ранее детали материала, движущегося наружу и вдали от солнечных пятен, а также чрезвычайно крупные планы активности на поверхности Солнца и первые изображения с высоким разрешением. измерения солнечных вспышек в широком диапазоне длин волн экстремального ультрафиолета.

Новейшим дополнением к флоту для наблюдений за солнцем являются солнечный зонд НАСА Parker, запущенный в 2018 году, и солнечный орбитальный аппарат ESA / NASA, запущенный в 2020 году. Оба этих космических корабля вращаются вокруг Солнца ближе, чем любой из предыдущих космических кораблей, выполняя дополнительные измерения окружающая среда в непосредственной близости от звезды.

Во время близкого прохождения, Parker Solar Probe погружается во внешнюю атмосферу Солнца, в корону, выдерживая температуру выше одного миллиона градусов по Фаренгейту. Ближайший к нему зонд Parker Solar Probe пролетит всего 4 миллиона миль (6,5 миллиона км) к поверхности Солнца (расстояние между Солнцем и Землей составляет 93 миллиона миль (150 миллионов км)). Измерения, которые он производит, помогают ученым больше узнать о том, как энергия течет через Солнце, о структуре солнечного ветра и о том, как ускоряются и переносятся энергичные частицы.

Связано: НАСА Parker Solar Probe приближает пролет Солнца по мере нарастания цикла космической погоды

Хотя Solar Orbiter не летает так близко, как Parker Solar Probe, он оснащен высокотехнологичными камерами и телескопы, которые делают снимки поверхности Солнца с самого близкого расстояния. Технически было невозможно использовать Parker Solar Probe с камерой, которая бы смотрела прямо на поверхность Солнца.

Самый близкий к ней орбитальный аппарат Solar Orbiter пройдет на расстоянии около 26 миллионов миль (43 миллиона км) от звезды — примерно на 25% ближе, чем Меркурий.Во время своего первого перигелия, точки на своей эллиптической орбите, ближайшей к Солнцу, космический корабль приблизился к Солнцу примерно на половину расстояния от Земли. Изображения, полученные во время первого перигелия, опубликованные в июне прошлого года, были самыми близкими из когда-либо сделанных изображений Солнца и показали ранее невидимые детали на поверхности звезды — миниатюрные вспышки, названные кострами.

После того, как Solar Orbiter завершит несколько близких проходов, диспетчеры миссии начнут поднимать его орбиту из плоскости эклиптики, в которой вращаются планеты, чтобы камеры космического корабля могли сделать первые в истории снимки полюсов Солнца крупным планом.Картирование активности в полярных регионах поможет ученым лучше понять магнитное поле Солнца, которое управляет 11-летним солнечным циклом.

Эта статья была обновлена ​​9 июня 2021 года старшим писателем Space.com Терезой Пултаровой.

Наша Звезда-Солнце | AMNH

Наше Солнце — обычная звезда, одна из сотен миллиардов звезд в Галактике Млечный Путь.

Как единственная звезда, которую мы можем наблюдать в деталях, она дает основу для нашего понимания всех звезд.Солнце почти полностью состоит из водорода и гелия. Температура в несколько миллионов градусов в его плотном ядре поддерживает ядерный синтез, обеспечивая источник энергии для солнечного света. Поверхность Солнца отмечена колоссальными магнитными бурями. Гравитация Солнца удерживает на орбите семейство планет, лун, астероидов и комет — Солнечную систему.

3D-модель в разрезе

Видимая поверхность Солнца, называемая фотосферой, излучает около 5 500 градусов Цельсия.Ниже находится турбулентная область, простирающаяся на треть вниз, где температура достигает двух миллионов градусов. Эта внешняя область составляет две трети объема Солнца, но только 5 процентов его массы. Большая часть массы Солнца находится в стабильной подстилающей зоне, где температура поднимается до 10 миллионов градусов. В ядре Солнца, где происходит ядерный синтез, температура достигает 17 миллионов градусов. Ядро содержит одну треть массы Солнца, упакованную в 1 процент его объема.

Длина волны Солнца

Эти изображения представляют собой наблюдения Солнца во многих длинах волн света.Бурная активность и ужасные вспышки — обычное дело.

Солнечные пятна

На Солнце обычно видны несколько темных пятен. Эти пятна представляют собой области концентрированных магнитных полей. Они немного холоднее, чем их окружение, поэтому кажутся темными только по контрасту.

Солнечные вспышки и извержения

Небольшие участки на поверхности Солнца могут внезапно нагреться до миллионов градусов и взорваться. Такие взрывы испускают рентгеновские лучи и выбрасывают в космос огромные облака энергичных субатомных частиц.

Вс | Национальное географическое общество

Солнце — обычная звезда, одна из примерно 100 миллиардов в нашей галактике Млечный Путь.Солнце оказывает чрезвычайно важное влияние на нашу планету: оно определяет погоду, океанские течения, времена года и климат, а также делает возможной жизнь растений посредством фотосинтеза. Без солнечного тепла и света жизнь на Земле не существовала бы.

Около 4,5 миллиарда лет назад Солнце начало формироваться из молекулярного облака, которое в основном состояло из водорода и гелия. Соседняя сверхновая испустила ударную волну, которая вступила в контакт с молекулярным облаком и возбудила его. Молекулярное облако начало сжиматься, и некоторые области газа схлопнулись под действием собственного гравитационного притяжения.Когда одна из этих областей схлопнулась, она также начала вращаться и нагреваться от повышения давления. Большая часть водорода и гелия оставалась в центре этой горячей вращающейся массы. В конце концов, газы нагрелись достаточно, чтобы начать ядерный синтез, и стали солнцем в нашей солнечной системе.

Другие части молекулярного облака остыли в диск вокруг нового Солнца и стали планетами, астероидами, кометами и другими телами в нашей солнечной системе.

Солнце находится примерно в 150 миллионах километров (93 миллионах миль) от Земли.Это расстояние, называемое астрономической единицей (AU), является стандартной мерой расстояния для астрономов и астрофизиков.

АС можно измерить со скоростью света или временем, которое требуется фотону света, чтобы пройти от Солнца до Земли. Свету от Солнца требуется около восьми минут и 19 секунд, чтобы достичь Земли.

Радиус Солнца, или расстояние от самого центра до внешних границ, составляет около 700 000 километров (432 000 миль). Это расстояние примерно в 109 раз больше радиуса Земли.Солнце не только имеет гораздо больший радиус, чем Земля, но и намного массивнее. Масса Солнца более чем в 333000 раз больше массы Земли и составляет около 99,8% всей массы всей Солнечной системы!

Состав

Солнце состоит из пылающей комбинации газов. Эти газы на самом деле находятся в форме плазмы. Плазма — это состояние вещества, похожее на газ, но с большей частью ионизированных частиц. Это означает, что частицы имеют увеличенное или уменьшенное количество электронов.

Около трех четвертей Солнца состоит из водорода, который постоянно синтезируется и образует гелий в процессе, называемом ядерным синтезом. Гелий составляет почти всю оставшуюся четверть. Очень небольшой процент (1,69 процента) массы Солнца состоит из других газов и металлов: железа, никеля, кислорода, кремния, серы, магния, углерода, неона, кальция и хрома. Эти 1,69 процента могут показаться незначительными, но его масса по-прежнему в 5628 раз больше массы Земли.

Солнце — не твердая масса.У него нет легко идентифицируемых границ, как у каменистых планет, таких как Земля. Вместо этого Солнце состоит из слоев, почти полностью состоящих из водорода и гелия. Эти газы выполняют разные функции в каждом слое, и слои солнца измеряются их процентами от общего радиуса солнца.

Солнце пронизано магнитным полем и в некоторой степени контролируется им. Магнитное поле определяется комбинацией трех сложных механизмов: кругового электрического тока, который проходит через солнце, слоев солнца, которые вращаются с разной скоростью, и способности солнца проводить электричество.Вблизи солнечного экватора силовые линии магнитного поля образуют небольшие петли у поверхности. Силовые линии магнитного поля, протекающие через полюса, простираются намного дальше, на тысячи километров, прежде чем вернуться к противоположному полюсу.

Солнце вращается вокруг своей оси, как и Земля. Солнце вращается против часовой стрелки, и на один оборот уходит от 25 до 35 дней.

Солнце вращается по часовой стрелке вокруг центра Млечного Пути. Его орбита находится на расстоянии от 24 000 до 26 000 световых лет от центра Галактики.Солнцу требуется от 225 до 250 миллионов лет, чтобы совершить один оборот вокруг галактического центра.

Электромагнитное излучение

Солнечная энергия движется к Земле со скоростью света в форме электромагнитного излучения (ЭМИ).

Электромагнитный спектр существует в виде волн разных частот и длин волн.

Частота волны показывает, сколько раз волна повторяется за определенную единицу времени.Волны с очень короткими длинами волн повторяются несколько раз в заданную единицу времени, поэтому они высокочастотны. Напротив, низкочастотные волны имеют гораздо большую длину волны.

Подавляющее большинство электромагнитных волн, исходящих от Солнца, для нас невидимы. Наиболее высокочастотные волны, излучаемые солнцем, — это гамма-лучи, рентгеновские лучи и ультрафиолетовое излучение (УФ-лучи). Наиболее вредные ультрафиолетовые лучи почти полностью поглощаются атмосферой Земли. Менее сильные ультрафиолетовые лучи проходят через атмосферу и могут вызвать солнечный ожог.

Солнце также излучает инфракрасное излучение, волны которого гораздо более низкочастотные. Большая часть тепла от солнца поступает в виде инфракрасной энергии.

Между инфракрасным и ультрафиолетовым светом находится видимый спектр, содержащий все цвета, которые мы, люди, можем видеть. Красный цвет имеет самую длинную длину волны (ближайшую к инфракрасному), а фиолетовый (ближайшую к ультрафиолетовому излучению) самую короткую.

Само солнце белое, что означает, что оно содержит все цвета видимого спектра. Солнце кажется оранжево-желтым, потому что излучаемый им синий свет имеет более короткую длину волны и рассеивается в атмосфере — тот же процесс, при котором небо кажется голубым.

Астрономы, однако, называют Солнце звездой «желтый карлик», потому что его цвета попадают в желто-зеленую часть электромагнитного спектра.

Эволюция Солнца

Солнце, хотя и поддерживало все живое на нашей планете, не будет светить вечно. Солнце существует уже около 4,5 миллиардов лет.

Процесс ядерного синтеза, который создает тепло и свет, которые делают возможной жизнь на нашей планете, также является процессом, который медленно изменяет состав Солнца.Посредством ядерного синтеза Солнце постоянно использует водород в своем ядре: каждую секунду Солнце превращает около 620 миллионов метрических тонн водорода в гелий.

На данном этапе жизни Солнца его ядро ​​на 74% состоит из водорода. В течение следующих пяти миллиардов лет Солнце сожжет большую часть своего водорода, а гелий станет его основным источником топлива.

За эти пять миллиардов лет Солнце превратится из «желтого карлика» в «красного гиганта». Когда почти весь водород в ядре Солнца израсходован, ядро ​​сжимается и нагревается, увеличивая количество происходящего ядерного синтеза.Внешние слои солнца будут расширяться за счет этой дополнительной энергии.

Солнце расширится примерно в 200 раз по сравнению с текущим радиусом, поглотив Меркурий и Венеру.

Астрофизики спорят, будет ли орбита Земли расширяться за пределы досягаемости Солнца, или наша планета также будет поглощена Солнцем.

По мере того, как Солнце расширяется, оно распространяет свою энергию на большую площадь поверхности, что оказывает общее охлаждающее действие на звезду. Это охлаждение сместит видимый свет солнца в красноватый цвет — красный гигант.

В конце концов, ядро ​​Солнца достигает температуры около 100 миллионов по шкале Кельвина (почти 100 миллионов градусов по Цельсию или 180 миллионов градусов по Фаренгейту), общепринятой научной шкале для измерения температуры. Когда он достигнет этой температуры, гелий начнет плавиться с образованием углерода, гораздо более тяжелого элемента. Это вызовет интенсивный солнечный ветер и другую солнечную активность, которая в конечном итоге отбросит все внешние слои солнца. Фаза красных гигантов закончится. Останется только углеродное ядро ​​Солнца, и как «белый карлик» оно не будет создавать и излучать энергию.

Структура Солнца

Солнце состоит из шести слоев: ядра, радиационной зоны, конвективной зоны, фотосферы, хромосферы и короны.

Ядро

Ядро Солнца , более чем в тысячу раз больше Земли и более чем в 10 раз плотнее свинца, представляет собой огромную печь. Температура в ядре превышает 15,7 миллиона градусов Кельвина (также 15,7 миллиона градусов по Цельсию, или 28 миллионов градусов по Фаренгейту). Ядро простирается примерно на 25% солнечного радиуса.

Ядро — единственное место, где могут происходить реакции ядерного синтеза. Другие слои Солнца нагреваются за счет создаваемой там ядерной энергии. Протоны атомов водорода яростно сталкиваются и сливаются или соединяются вместе, образуя атом гелия.

Этот процесс, известный как цепная реакция PP (протон-протон), выделяет огромное количество энергии. Энергия, выделяемая в течение одной секунды солнечного термоядерного синтеза, намного больше, чем энергия, выделяемая при взрыве сотен тысяч водородных бомб.

Во время ядерного синтеза в активной зоне выделяются два типа энергии: фотоны и нейтрино. Эти частицы переносят и излучают свет, тепло и энергию солнца. Фотоны — мельчайшие частицы света и других форм электромагнитного излучения. Нейтрино труднее обнаружить, и на их долю приходится около двух процентов всей солнечной энергии. Солнце постоянно излучает фотоны и нейтрино во всех направлениях.

Радиационная зона

Радиационная зона Солнца начинается примерно с 25 процентов радиуса и простирается примерно до 70 процентов радиуса.В этой широкой зоне тепло от ядра резко охлаждается от семи миллионов К до двух миллионов К.

В радиационной зоне энергия передается посредством процесса, называемого тепловым излучением. Во время этого процесса фотоны, которые были выпущены в ядре, проходят небольшое расстояние, поглощаются соседним ионом, высвобождаются этим ионом и снова поглощаются другим. Один фотон может продолжать этот процесс почти 200 000 лет!

Переходная зона: Тахоклин

Между радиационной зоной и следующим слоем, конвективной зоной, находится переходная зона, называемая тахоклином.Эта область создается в результате дифференциального вращения Солнца.

Дифференциальное вращение происходит, когда разные части объекта вращаются с разной скоростью. Солнце состоит из газов, которые претерпевают разные процессы в разных слоях и на разных широтах. Например, солнечный экватор вращается намного быстрее, чем его полюса.

Скорость вращения солнца на тахоклине быстро меняется.

Конвективная зона

Конвективная зона начинается примерно на 70% солнечного радиуса.В этой зоне температура солнца недостаточно высока для передачи энергии тепловым излучением. Вместо этого он передает тепло за счет тепловой конвекции через тепловые колонны.

Подобно кипению воды в горшке или горячему воску в лавовой лампе, газы глубоко в солнечной конвективной зоне нагреваются и «вскипают» наружу, вдали от ядра Солнца, через тепловые столбы. Когда газы достигают внешних границ конвективной зоны, они охлаждаются и опускаются обратно к основанию конвективной зоны, чтобы снова нагреться.

Фотосфера

Фотосфера — это ярко-желтая видимая «поверхность» Солнца. Фотосфера имеет толщину около 400 километров (250 миль), а температура достигает около 6000 К (5700 ° C, 10300 ° F).

В фотосфере видны тепловые столбы конвективной зоны, пузырящиеся, как кипящая овсянка. В мощные телескопы вершины колонн выглядят как гранулы, рассыпанные по солнцу. Каждая гранула имеет яркий центр, который представляет собой горячий газ, поднимающийся через термический столб.Темные края гранул — это холодный газ, спускающийся вниз по колонне к основанию конвективной зоны.

Хотя верхняя часть термоколонн выглядит как маленькие гранулы, обычно они имеют диаметр более 1000 километров (621 милю). Большинство термических колонок существует от восьми до 20 минут, прежде чем они растворятся и образуют новые колонки. Существуют также «супергранулы», которые могут достигать 30 000 километров (18 641 мили) в поперечнике и сохраняться до 24 часов.

Солнечные пятна, солнечные вспышки и солнечные протуберанцы образуются в фотосфере, хотя они являются результатом процессов и нарушений в других слоях Солнца.

Фотосфера: солнечные пятна

Солнечное пятно — это то, на что оно похоже — темное пятно на солнце. Пятно образуется, когда интенсивная магнитная активность в конвективной зоне разрушает тепловой столб. В верхней части разорванного столба (видимого в фотосфере) температура временно снижается, потому что горячие газы не достигают ее.

Фотосфера: Солнечные вспышки

Процесс создания солнечных пятен открывает связь между короной (самым внешним слоем Солнца) и внутренней частью Солнца.Солнечное вещество выбрасывается из этого отверстия в формациях, называемых солнечными вспышками. Эти взрывы огромны: в течение нескольких минут солнечные вспышки высвобождают эквивалент около 160 миллиардов мегатонн в тротиловом эквиваленте, или примерно шестую часть всей энергии, выделяемой солнцем за одну секунду.

Облака из ионов, атомов и электронов вырываются из солнечных вспышек и достигают Земли примерно за два дня. Солнечные вспышки и протуберанцы способствуют возникновению космической погоды, которая может вызывать нарушения атмосферы и магнитного поля Земли, а также нарушать работу спутниковых и телекоммуникационных систем.

Фотосфера: корональные выбросы массы

Корональные выбросы массы (КВМ) — это еще один тип солнечной активности, вызванный постоянным движением и возмущениями в магнитном поле Солнца. КВМ обычно образуются около активных областей солнечных пятен, корреляция между ними не доказана. Причина CME все еще изучается, и предполагается, что нарушения в фотосфере или короне приводят к этим сильным солнечным взрывам.

Фотосфера: Solar Prominence

Солнечные протуберанцы — это яркие петли солнечной материи. Они могут прорваться далеко в корональный слой Солнца, распространяясь на сотни километров в секунду. Эти изогнутые и изогнутые элементы могут достигать сотен тысяч километров в высоту и ширину и длиться от нескольких дней до нескольких месяцев.

Солнечные протуберанцы холоднее короны и на солнце выглядят как более темные пряди. По этой причине их также называют нитями.

Фотосфера: солнечный цикл

Солнце не испускает постоянно солнечные пятна и солнечные выбросы; он проходит цикл около 11 лет. Во время этого солнечного цикла частота солнечных вспышек меняется. Во время солнечных максимумов может быть несколько вспышек в сутки. Во время солнечных минимумов их может быть меньше одного раза в неделю.

Солнечный цикл определяется магнитными полями Солнца, которые вращаются вокруг Солнца и соединяются на двух полюсах. Каждые 11 лет магнитные поля меняются местами, вызывая нарушение, которое приводит к солнечной активности и появлению солнечных пятен.

Солнечный цикл может влиять на климат Земли. Например, ультрафиолетовый свет солнца расщепляет кислород в стратосфере и укрепляет защитный озоновый слой Земли. Во время солнечного минимума количество УФ-лучей невелико, что означает, что озоновый слой Земли временно истончается. Это позволяет проникать большему количеству ультрафиолетовых лучей и нагревать атмосферу Земли.

Солнечная атмосфера

Солнечная атмосфера — самая горячая область Солнца. Он состоит из хромосферы, короны и переходной зоны, называемой солнечной переходной областью, которая соединяет их.

Солнечная атмосфера не видна из-за яркого света, излучаемого фотосферой, и ее редко можно увидеть без специальных инструментов. Только во время солнечных затмений, когда Луна движется между Землей и Солнцем и скрывает фотосферу, эти слои можно увидеть невооруженным глазом.

Хромосфера

Розовато-красная хромосфера имеет толщину около 2000 километров (1250 миль) и пронизана струями горячего газа.

В нижней части хромосферы, там, где оно встречается с фотосферой, солнце находится в самой холодной точке, около 4400 К (4100 ° C, 7500 ° F).Эта низкая температура придает хромосфере розовый цвет. Температура в хромосфере увеличивается с высотой и достигает 25 000 К (25 000 ° C, 45 000 ° F) на внешней границе области.

Хромосфера испускает струи горящих газов, называемых спикулами, похожие на солнечные вспышки. Эти огненные струйки газа выходят из хромосферы, как длинные пылающие пальцы; они обычно имеют диаметр около 500 километров (310 миль). Спикулы существуют всего около 15 минут, но могут достигать тысячи километров в высоту, прежде чем схлопнуться и раствориться.

Солнечная переходная область

Солнечная переходная область (STR) отделяет хромосферу от короны.

Ниже STR слои Солнца находятся под контролем и остаются разделенными из-за силы тяжести, давления газа и различных процессов обмена энергией. Выше STR движение и форма слоев намного более динамичны. В них преобладают магнитные силы. Эти магнитные силы могут вызывать солнечные явления, такие как корональные петли и солнечный ветер.

Состояние гелия в этих двух областях также различается. Ниже СТО гелий частично ионизован. Это означает, что он потерял электрон, но еще остался один. В районе СТО гелий поглощает немного больше тепла и теряет свой последний электрон. Его температура взлетает почти до миллиона К (один миллион ° C, 1,8 миллиона ° F).

Корона

Корона — это тонкий внешний слой солнечной атмосферы, который может распространяться в космос на миллионы километров.Газы в короне горят при температуре около одного миллиона К (один миллион ° C, 1,8 миллиона ° F) и перемещаются примерно на 145 километров (90 миль) в секунду.

Некоторые частицы достигают убегающей скорости 400 километров в секунду (249 миль в секунду). Они избегают гравитационного притяжения Солнца и становятся солнечным ветром. Солнечный ветер дует от солнца к краю солнечной системы.

Другие частицы образуют корональные петли. Корональные петли — это всплески частиц, которые изгибаются к ближайшему солнечному пятну.

Возле полюсов Солнца находятся корональные дыры. Эти области более холодные и темные, чем другие области Солнца, и позволяют проходить некоторым из наиболее быстро движущихся частей солнечного ветра.

Солнечный ветер

Солнечный ветер — это поток чрезвычайно горячих заряженных частиц, которые выбрасываются из верхних слоев атмосферы Солнца. Это означает, что каждые 150 миллионов лет Солнце теряет массу, равную массе Земли. Однако даже при такой скорости потерь Солнце потеряло всего около 0.01% его общей массы из солнечного ветра.

Солнечный ветер дует во все стороны. Он продолжает двигаться с этой скоростью около 10 миллиардов километров (шесть миллиардов миль).

Некоторые частицы солнечного ветра проскальзывают через магнитное поле Земли и попадают в ее верхние слои атмосферы вблизи полюсов. Когда они сталкиваются с атмосферой нашей планеты, эти заряженные частицы заставляют атмосферу светиться цветом, создавая полярные сияния, красочные световые эффекты, известные как северное и южное сияние.Солнечные ветры также могут вызывать солнечные бури. Эти штормы могут создавать помехи для спутников и вывести из строя электрические сети на Земле.

Солнечный ветер заполняет гелиосферу, массивный пузырь заряженных частиц, окружающий Солнечную систему.

Солнечный ветер в конце концов замедляется около границы гелиосферы, на теоретической границе, называемой гелиопаузой. Эта граница отделяет материю и энергию нашей солнечной системы от материи соседних звездных систем и межзвездной среды.

Межзвездная среда — это пространство между звездными системами. Солнечный ветер, преодолев миллиарды километров, не может выйти за пределы межзвездной среды.

Изучение Солнца

Солнце не всегда было предметом научных открытий и исследований. Тысячи лет солнце было известно в культурах всего мира как бог, богиня и символ жизни.

Для древних ацтеков солнце было могущественным божеством, известным как Тонатиу, которому требовались человеческие жертвы, чтобы путешествовать по небу.В балтийской мифологии солнце было богиней по имени Сауле, которая принесла плодородие и здоровье. Китайская мифология считала, что солнце — единственный оставшийся из 10 солнечных богов.

В 150 году нашей эры греческий ученый Клавдий Птолемей создал геоцентрическую модель солнечной системы, в которой луна, планеты и солнце вращались вокруг Земли. Только в 16 веке польский астроном Николай Коперник использовал математические и научные рассуждения, чтобы доказать, что планеты вращаются вокруг Солнца. Эту гелиоцентрическую модель мы используем сегодня.

В 17 веке телескоп позволял людям подробно изучать Солнце. Солнце слишком яркое, чтобы мы могли изучать его незащищенными глазами. С помощью телескопа впервые появилась возможность проецировать четкое изображение солнца на экран для исследования.

Английский ученый сэр Исаак Ньютон использовал телескоп и призму для рассеивания солнечного света и доказал, что солнечный свет на самом деле состоит из спектра цветов.

В 1800 году было обнаружено, что инфракрасный и ультрафиолетовый свет существуют за пределами видимого спектра.Оптический прибор, называемый спектроскопом, позволил разделить видимый свет и другое электромагнитное излучение на различные длины волн. Спектроскопия также помогла ученым идентифицировать газы в солнечной атмосфере — каждый элемент имеет свой собственный диапазон длин волн.

Однако способ, которым солнце генерирует свою энергию, оставался загадкой. Многие ученые предположили, что Солнце сжимается и выделяет тепло в результате этого процесса.

В 1868 году английский астроном Джозеф Норман Локьер изучал электромагнитный спектр Солнца.Он наблюдал яркие линии в фотосфере, длина волны которых не соответствовала ни одному из известных на Земле элементов. Он предположил, что на Солнце есть какой-то элемент, и назвал его гелием в честь греческого бога солнца Гелиоса.

В течение следующих 30 лет астрономы пришли к выводу, что у Солнца было горячее ядро ​​под давлением, способное производить огромное количество энергии за счет ядерного синтеза.

Технологии продолжали совершенствоваться и позволили ученым открывать новые особенности Солнца.Инфракрасные телескопы были изобретены в 1960-х годах, и ученые наблюдали энергию за пределами видимого спектра. Астрономы двадцатого века использовали воздушные шары и ракеты для отправки специализированных телескопов высоко над Землей и исследовали Солнце без какого-либо вмешательства со стороны атмосферы Земли.

Solrad 1 был первым космическим аппаратом, разработанным для изучения Солнца, и был запущен Соединенными Штатами в 1960 году. В то десятилетие НАСА отправило пять спутников Pioneer на орбиту вокруг Солнца и сбор информации о звезде.

В 1980 году НАСА запустило миссию во время солнечного максимума по сбору информации о высокочастотных гамма-лучах, УФ-лучах и рентгеновских лучах, которые испускаются во время солнечных вспышек.

Солнечная и гелиосферная обсерватория ( SOHO ) была разработана в Европе и выведена на орбиту в 1996 году для сбора информации. SOHO успешно собирает данные и прогнозирует космическую погоду в течение 12 лет.

Вояджер 1 и 2 — космические аппараты, путешествующие к краю гелиосферы, чтобы выяснить, из чего состоит атмосфера там, где солнечный ветер встречается с межзвездной средой.«Вояджер-1» пересек эту границу в 2012 году, а «Вояджер-2» — в 2018 году.

Еще одним достижением в изучении солнца является гелиосейсмология, изучение солнечных волн. Предполагается, что турбулентность конвективной зоны вносит свой вклад в солнечные волны, которые непрерывно передают солнечный материал к внешним слоям Солнца. Изучая эти волны, ученые лучше понимают внутреннюю часть Солнца и причину солнечной активности.

Энергия Солнца

Фотосинтез

Солнечный свет обеспечивает растения и других производителей пищевой сети необходимым светом и энергией.Эти производители поглощают солнечное излучение и преобразуют его в энергию посредством процесса, называемого фотосинтезом.

Производителями в основном являются растения (на суше) и водоросли (в водных регионах). Они составляют основу пищевой сети, а их энергия и питательные вещества передаются всем остальным живым организмам.

Ископаемое топливо

Фотосинтез также отвечает за все ископаемое топливо на Земле. По оценкам ученых, около трех миллиардов лет назад первые продуценты появились в водной среде.Солнечный свет позволил растениям процветать и адаптироваться. После гибели растения они разлагались и уходили глубже в землю, иногда на тысячи метров. Этот процесс продолжался миллионы лет.

Под сильным давлением и высокими температурами эти останки стали тем, что мы называем ископаемым топливом. Эти микроорганизмы стали нефтью, природным газом и углем.

Люди разработали процессы добычи этих ископаемых видов топлива и их использования для получения энергии. Однако ископаемое топливо — невозобновляемый ресурс.На их формирование уходят миллионы лет.

Технология солнечной энергии

Технология солнечной энергии использует солнечное излучение и преобразует его в тепло, свет или электричество.

Солнечная энергия — это возобновляемый ресурс, и многие технологии могут использовать ее напрямую для использования в домах, на предприятиях, школах и больницах. Некоторые технологии солнечной энергии включают солнечные гальванические элементы и панели, солнечные тепловые коллекторы, солнечное тепловое электричество и солнечную архитектуру.

Фотоэлектрические системы используют солнечную энергию для ускорения электронов в солнечных элементах и ​​выработки электричества. Эта форма технологии широко используется и может обеспечивать электричеством сельские районы, крупные электростанции, здания и небольшие устройства, такие как паркоматы и уплотнители мусора.

Солнечная энергия также может быть использована с помощью метода, называемого «концентрированная солнечная энергия», при котором солнечные лучи отражаются и усиливаются зеркалами и линзами. Усиленный луч солнечного света нагревает жидкость, которая создает пар и приводит в действие электрический генератор.

Солнечная энергия также может собираться и распределяться без использования оборудования или электроники. Например, крыши можно покрыть растительностью или покрасить в белый цвет, чтобы уменьшить количество тепла, поглощаемого зданием, тем самым уменьшая количество электроэнергии, необходимой для кондиционирования воздуха. Это солнечная архитектура.

Солнечного света много: за один час атмосфера Земли получает достаточно солнечного света, чтобы обеспечить потребности в электроэнергии всех людей в течение года. Однако солнечная технология стоит дорого, и ее эффективность зависит от солнечной и безоблачной погоды.Способы использования солнечной энергии все еще разрабатываются и совершенствуются.

Солнце как звезда — NSO

Солнце является доминирующим объектом в солнечной системе по массе и общему содержанию энергии. Солнечное излучение влияет на климат на планетах и ​​является основным источником энергии для биосферы Земли. Солнце — это Розеттский камень для изучения астрофизических процессов с разрешениями, которые не могут быть легко достигнуты для других звезд. Результаты этих солнечных исследований могут быть применены для понимания других звезд, в том числе свойств их атмосфер и внутренних структур.В области физики Солнце играет уникальную роль. Элемент гелий — второй по распространенности элемент во Вселенной после водорода — был обнаружен в солнечном спектре. Солнце служит одним из испытательных полигонов для общей теории относительности Эйнштейна. Природа субатомных частиц, называемых нейтрино, — побочных продуктов ядерных реакций в горячем и плотном ядре Солнца и подобных солнцу звезд — была выяснена в результате солнечных исследований. Солнце служит лабораторией для изучения физики плазмы, т.е.е., изучение взаимодействия ионизированного газа с магнитными полями.

Помимо своей роли центрального объекта нашей солнечной системы, Солнце также является звездой во вселенной звезд. Солнце иногда называют «типичной» или «средней» звездой. Возможно, если бы мы каким-то математически подходящим образом усреднили свойства самых массивных и самых горячих звезд со свойствами наименее массивных и самых холодных звезд, у нас были бы основные свойства Солнца. Но звезды, которые очень похожи на Солнце, составляют лишь около 5% звезд в нашей галактике Млечный Путь! Более 80% звезд в нашей галактике — это холодные, менее массивные звезды «красные карлики».Солнце отнюдь не типичное в обычном смысле слова!

Звезды обладают диапазоном физических параметров — скоростью вращения, массой, температурой и химическим составом — которые недоступны только для Солнца. Таким образом, звездные исследования позволяют исследовать широкую астрофизическую применимость моделей, разработанных исключительно в солнечном контексте. Другими словами, поскольку мы не можем изменять свойства Солнца, мы изучаем другие звезды с другими массами, скоростями вращения и температурами, чтобы определить, в какой степени наши результаты, которые мы находим для Солнца, применимы к другим звездам или же наши модели и теории требуют модификации.Важный и постоянный вопрос современной астрофизики заключается в том, очень ли Солнце похоже на другие подобные Солнцу звезды или оно уникально.

Автор книги «Солнце — тоже звезда» Никола Юн говорит, что любовь — это то, чего все хотят: NPR

Наташа (Яра Шахиди) и Дэниел (Чарльз Мелтон) влюбляются в течение одного дня в экранизации юношеского романтического романа Николы Юна « Солнце — тоже звезда».

Ацуши Нисидзима / Warner Bros. Entertainment и Metro-Goldwyn-Mayer Pictures


скрыть подпись

переключить подпись

Ацуши Нисидзима / Warner Bros. Entertainment и Metro-Goldwyn-Mayer Pictures

Наташа (Яра Шахиди) и Дэниел (Чарльз Мелтон) влюбляются в течение одного дня в экранизации юношеского романтического романа Николы Юн « Солнце — тоже звезда».

Ацуши Нисидзима / Warner Bros. Entertainment и Metro-Goldwyn-Mayer Pictures

«Что для вас Америка значит?» На этот вопрос Наташа Кингсли, которой угрожает депортация, должна ответить в фильме «Солнце — тоже звезда», — фильме, адаптированном из одноименного романа Николы Юна для молодых взрослых.

Юн тоже много думал над этим вопросом. Как и Наташа, она переехала с Ямайки в Америку со своей семьей, когда была ребенком, потому что ее отец хотел осуществить свою мечту.

«Он хотел быть актером», — говорит Юн, и Америка представляла возможность. «Вы могли бы быть кем угодно. Вы могли бы получить что угодно благодаря своим заслугам. Для вас открыт этот большой мир», — говорит она. «Это то, что Америка всегда значила для меня как иммигранта».

Солнце — тоже звезда рассказывает историю Наташи (Яра Шахиди) и Даниэля (Чарльз Мелтон) — двух подростков, которые встречаются по иронии судьбы, а затем, конечно же, влюбляются.Однако фильм и роман затрагивают больше, чем юную любовь.

Юн вырос в Бруклине. Она была талантливой писательницей, которую, по ее словам, в старшей школе сбила с толку математика. Юн специализировался на электротехнике в Корнельском университете и сделал карьеру в области финансов. Но она вернулась к писательству, и два ее юношеских романтических романа — Все, все, , , и , Солнце — тоже звезда, — стали бестселлерами с голливудскими адаптациями.

Она увлечена судьбой, наукой и тем, как мы все связаны, поэтому неудивительно, что она считает иммиграцию смелым и обнадеживающим обязательством, требующим работы. «Это похоже на счастье, правда?» она говорит. «Счастье не приходит просто так. Вы должны обращать внимание. Вы должны действительно бороться за него».

Читатели откликаются на иммиграционный аспект книги, говорит Санура Уильямс, основатель My Lit Box, ежеквартальной службы подписки на книги и сообщества, чествующего цветных писателей.Когда она впервые вышла в 2016 году, ее сначала привлекла история любви, но роман продолжал разворачиваться с новым смыслом.

«Когда я вижу обсуждение в Интернете, теперь я думаю, что оно в основном сосредоточено вокруг того факта, что семьи разрываются», — говорит она. «Сейчас это кажется намного более реальным».

По сути, Солнце — тоже звезда — классический любовный роман; Юн говорит, что ей нравится писать о любви во всех ее формах.«Так много раз вы слышите, как люди очерняют любовные истории», — говорит она. «Но, честно говоря, любовь — это то, чего хочет каждый, ».

Романтической любовью дело не ограничивается. Юн интересуется всевозможной любовью: «Любовь к твоему искусству, твоим друзьям, твоей семье, твоим детям».

Солнце — тоже звезда

, Никола Юн

Ее исследование любви принесло читателям новые воодушевляющие впечатления, — говорит Уильямс.«Было приятно увидеть историю, в которой эта молодая чернокожая девушка просто поддавалась своей прихоти и веселью в течение дня», — говорит Уильямс. «Я не часто вижу это».

Фильмы с участием небелых главных героев становятся все более популярными, отчасти благодаря меняющейся демографии, говорит социолог Нэнси Ван Юэнь, автор книги Reel Inequality: Hollywood Actors and Racism.

«Мы знаем, что к 2040 году это будет страна с большинством цветных людей», — говорит Юэн.«Но прямо сейчас этот рост происходит среди молодежи … Белая молодежь растет с цветной молодежью … Это их реальность».

Экранизация остается довольно верной комментариям Юна о любви и иммиграции. В актерском составе преобладают цветные актеры, и есть одно существенное изменение характера: адвокат Наташи, который в книге был белым человеком по имени Джереми Фицджеральд, в фильме стал Джереми Мартинесом.

Юн в восторге от адаптации к фильму, но она не позволяет ей мешать писать.В настоящее время у нее есть два романа в работе. Юн не откажется от сюжетов, но одно можно сказать наверняка: «Здесь есть любовь», — говорит она. «В них много любви».

Обучение Основной принцип 1: Солнце является основным источником энергии для климатической системы Земли

Солнце — основной источник энергии для климатической системы Земли

Резюме

Этот принцип помогает подготовить почву для понимания климатической системы и энергетического баланса Земли.Солнце согревает планету, управляет гидрологическим циклом и делает возможной жизнь на Земле. Количество солнечного света, получаемого на поверхности Земли, зависит от отражательной способности поверхности, угла наклона Солнца, солнечного излучения и циклических изменений орбиты Земли вокруг Солнца.

Фундаментальные науки о солнечной энергии и ее роль в климате Земли могут быть поняты учащимися средних школ, но сложность энергетического баланса Земли остается областью активных научных исследований.Таким образом, эта тема одновременно элементарна и сложна.

Обучение этому принципу поддерживается пятью ключевыми концепциями.

Щелкните здесь, чтобы увидеть их все »

  1. Солнечный свет, достигающий Земли, может нагревать землю, океан и атмосферу. Часть этого солнечного света отражается обратно в космос поверхностью, облаками или льдом. Большая часть солнечного света, достигающего Земли, поглощается и нагревает планету.
  2. Когда Земля излучает столько же энергии, сколько поглощает, ее энергетический баланс находится в равновесии, а средняя температура остается стабильной.
  3. Наклон оси Земли относительно ее орбиты вокруг Солнца приводит к предсказуемым изменениям продолжительности светового дня и количества солнечного света, получаемого на любой широте в течение года. Эти изменения вызывают годовой цикл времен года и связанные с ним изменения температуры.
  4. Постепенные изменения вращения Земли и орбиты вокруг Солнца изменяют интенсивность солнечного света, получаемого в полярных и экваториальных регионах нашей планеты. По крайней мере, в течение последнего 1 миллиона лет эти изменения происходили в 100000-летних циклах, которые привели к ледниковым периодам и более коротким теплым периодам между ними.
  5. Значительное увеличение или уменьшение выработки солнечной энергии вызовет нагрев или охлаждение Земли. Спутниковые измерения, сделанные за последние 30 лет, показывают, что выход солнечной энергии изменился незначительно и в обоих направлениях. Считается, что эти изменения в солнечной энергии слишком малы, чтобы быть причиной недавнего потепления, наблюдаемого на Земле.

Почему эти темы важны?

На этом рисунке показан наклон земной оси, вызывающий смену времен года.(Произведено Rhcastilhos, предоставлено Wikimedia Commons)

Понимание роли солнечной радиации в климатической системе Земли может помочь нам понять важные концепции, такие как:

Причины времен года.

Времена года вызваны наклоном оси Земли. Наклонная ось означает, что северная и южная части Земли не получают равного количества солнечной радиации (энергии на единицу площади). Когда южное полушарие наклонено к солнцу, в южном полушарии лето, а в северном — зима.(Принцип 1c)

Причина возникновения ледниковых периодов.

Ледниковые периоды были вызваны изменениями в распределении солнечной радиации, полученной по поверхности Земли. Траектория орбиты Земли непостоянна. Вариации орбитальной траектории Земли вызывают изменение солнечного излучения, достигающего любой точки на поверхности Земли. (Принцип 1d)

Как количество энергии, излучаемой солнцем (яркость солнца), изменяется с течением времени.

Мощность солнца непостоянна. Его светимость (общая энергия, излучаемая солнцем) увеличивалась с течением геологического времени и незначительно изменяется в более коротких временных масштабах.

Почему недавнее потепление климата не было вызвано увеличением выработки солнечной энергии.

Энергия Солнца не изменилась в достаточной степени за последние десятилетия, чтобы учесть повышение температуры, которое наблюдалось в то же время. (Принцип 1e)

Большинство видов энергии, которые используют люди, получают из солнечной энергии.

Многие формы энергии, которые люди используют, в конечном счете, происходят из солнечной радиации, такие как еда, углеводороды (например, нефть и природный газ), энергия ветра, гидроэлектроэнергия и, конечно же, солнечная энергия.

На этом рисунке показаны вариации орбиты Земли, результирующие изменения потока солнечной энергии на высоких широтах и ​​наблюдаемые ледниковые циклы. Это изображение было создано Робертом А. Роде на основе общедоступных данных и включено в проект «Искусство глобального потепления».

Что затрудняет преподавание этого принципа?

В большинстве программ и стандартов естественнонаучного образования упоминается роль солнца в обеспечении энергией системы Земли, но часто несогласованно.Сезоны и их важность в формировании сезонных погодных условий и миграции животных можно преподавать в начальной школе, а затем не возвращаться к ним в течение многих лет, если вообще.

Более того, студенты всех возрастов, в том числе студенты колледжей и взрослые, испытывают трудности с пониманием того, что вызывает смену времен года. Помимо осевого наклона, факторы, которые играют роль в ментальных моделях людей, включают веру в то, что Земля вращается вокруг Солнца по вытянутой эллиптической траектории; заблуждение относительно относительных размеров, движения и расстояния Земли от Солнца; как распространяется свет; длина обращения Земли вокруг Солнца; и даже период вращения.Одна из стратегий смягчения этого распространенного заблуждения — убедиться, что тема адекватно рассматривается в старшей школе, когда учащиеся имеют достаточный опыт в геометрии и физике, чтобы понять концепции. (McCaffrey & Buhr, 2008)

Еще одна распространенная проблема, с которой сталкиваются многие учащиеся, — это то, что атмосфера и составляющие ее газы имеют массу (более 14 фунтов на квадратный дюйм давления на нас на уровне моря) и импульс. В повседневной жизни мы — рыбы на дне воздушного океана, не ведающие о массе, которая невидима и кажется невесомой над нами.Эту путаницу трудно преодолеть.

Популярное заблуждение состоит в том, что недавнее повышение температуры связано с изменениями поступающей солнечной энергии, а не с увеличением выбросов парниковых газов. Эту проблему можно решить, изучив данные о солнечной энергии и сравнив их с данными о глобальной температуре. (См. Статью об этом в разделе ссылок.)

Как я могу использовать этот принцип в своем обучении?

Солнечная радиация — это основная энергия, управляющая нашей климатической системой, и почти все климатические и биологические процессы на Земле зависят от солнечного излучения.Солнечная энергия необходима для многих процессов на Земле, включая нагревание поверхности, испарение, фотосинтез и атмосферную циркуляцию. Таким образом, изучение того, как Солнце питает различные процессы на Земле, может быть частью многих типов научных курсов. Многие научные концепции, относящиеся к этому принципу, могут быть реализованы путем поощрения сезонных наблюдений, участия в гражданских научных программах, основанных на сезонах, и периодического пересмотра основ того, как количество и интенсивность солнечной энергии влияет на климат Земли.

Этому принципу можно преподавать, начиная с самого базового уровня, с помощью самых сложных научных подходов.

Интегрирующие решения — Научные концепции, относящиеся к солнечному излучению, могут быть расширены, чтобы включить солнечную энергетику и технологии, включая солнечные печи, пассивное солнечное проектирование, солнечную тепловую энергию и солнечное электричество. Это может помочь повысить осведомленность об альтернативах использованию ископаемого топлива и создать форум для обсуждения решений по изменению климата, которые наше общество может принять.

На этом рисунке НАСА показано, как белый лед отражает солнечный свет, в то время как более темная океанская вода поглощает солнечный свет.

  • Учащиеся средней школы могут начать понимать, что такое солнечная энергия и сколько аспектов жизни на Земле зависят от нее. Глобусы и другие физические модели могут использоваться, чтобы показать наклон земной оси и то, как это влияет на распределение солнечного света в разные сезоны. (см. «Мой взгляд на охлаждение: влияние расстояния и наклона»). Студенты могут научиться визуализировать солнечную систему в трех измерениях, понимать изменения с течением времени и начать понимать, что энергия существует во многих формах.Учащиеся средней школы также могут понимать основы теплопередачи и отражательной способности и, следовательно, основы энергетического баланса Земли (см. Энергетический цикл Земли — Альбедо).
  • В средней школе ученики готовы развить более глубокое понимание энергетического баланса Земли. Пути прохождения энергии от Солнца и через различные аспекты системы Земли могут показать передачу энергии (см. Влияние энергии Солнца на океан и атмосферу). Студенты могут узнать о периодах различных климатических режимов в прошлом, наблюдая за тем, как орбитальные циклы и ледниковые периоды хорошо коррелируют.Этот подход подчеркивает использование графиков с несколькими переменными и понимание длительных временных масштабов. Учащиеся имеют достаточные знания в области геометрии и физики, чтобы понять концепцию осевого наклона, являющегося причиной сезона. Они получат более глубокое понимание причины времен года и результирующего воздействия времен года на глобальный климат.
  • В вводной программе бакалавриата студенты переходят к более детальному пониманию различных процессов, контролирующих энергетический баланс, таких как роль облаков или альбедо в управлении энергией, которая достигает поверхности Земли (см. Тепловой бюджет Земли).Циклы Миланковича обычно используются для введения понятий ледниковых периодов. Долгосрочные изменения яркости солнца могут быть увеличены в «слабом молодом солнце»; парадокс. Концепция неопределенности может использоваться, чтобы подчеркнуть, что есть аспекты истории Земли и климата Земли, которые не до конца поняты.
  • Студенты старших классов колледжа могут изучать такие вопросы, как влияние цикла солнечных пятен, изменения яркости солнца или влияние атмосферных аэрозолей на альбедо и климат.Количественный подход и использование моделей — полезные методы для решения этих вопросов. Концепция циклов обратной связи необходима для понимания взаимодействия между различными процессами.

Кредит: CLEAN

Солнце | PVEducation

Солнце — это горячая сфера из газа, внутренняя температура которого достигает более 20 миллионов кельвинов из-за реакций ядерного синтеза в ядре Солнца, которые преобразуют водород в гелий. Излучение от внутреннего ядра не видно, поскольку оно сильно поглощается слоем атомов водорода, расположенным ближе к поверхности Солнца.Тепло передается через этот слой за счет конвекции.

Поверхность Солнца, называемая фотосферой, имеет температуру около 6000 К и очень похожа на черное тело (см. График). Для простоты спектр 6000 К обычно используется в подробных расчетах баланса, но температуры 5762 ± 50 К и 5730 ± 90 К также были предложены в качестве более точного соответствия спектру Солнца.Астрономы используют 5778 K, когда классифицируют Солнце как звезду. Для единообразия на этом сайте мы используем приближение 5800 К.

Используя приведенное выше уравнение и температуру 5800 K, получаем светимость поверхности H sun = 64 x 10 6 Вт / м 2 . Полная мощность, излучаемая солнцем, рассчитывается путем умножения плотности излучаемой мощности на площадь поверхности солнца. Солнце имеет радиус 695 x 10 6 м, что дает площадь поверхности 6,07 x 10 18 м 2 .Таким образом, общая выходная мощность солнца составляет 64 x 10 раз 6,09 x 10 18 м 2 , что равно 3,9 x 10 26 Вт. Совершенно очевидно, что это огромное количество энергии, если учесть, что потребление энергии во всем мире составляет всего 16 ТВт.

Текущее изображение солнца (обновляется каждые несколько часов) с SOHO.

Полная мощность, излучаемая солнцем, состоит не из одной длины волны, а из множества длин волн, и поэтому человеческому глазу кажется белой или желтой.Эти разные длины волн можно увидеть, пропуская свет через призму или капли воды в случае радуги. Разные длины волн отображаются разными цветами, но не все длины волн можно увидеть, поскольку некоторые из них «невидимы» для человеческого глаза.

.

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *