- Источник энергии Солнца. Строение Солнца. Солнечная активность
- знать понятия: водородный цикл, протуберанец, солнечный ветер, солнечная активность
- уметь описывать строение Солнца; объяснять, от чего зависит солнечная активность
- Что является источником энергии Солнца?
- Как объяснить появление тёмных пятен на поверхности Солнца?
- В каком случае говорят о повышении солнечной активности?
Источник энергии Солнца. Строение Солнца. Солнечная активность
Солнце — самое тяжёлое небесное тело Солнечной системы: около 99 % от общей массы всех входящих в Солнечную систему небесных тел. Благодаря спектральному анализу удалось установить, что Солнце примерно на 73 % состоит из водорода, на 25 % — из гелия, остальные элементы составляют около 2 % массы звезды. Средний радиус Солнца составляет , что более чем в 100 раз превышает радиус Земли.
Радиус ядра приблизительно равен 1,4 ∙ 105 м, его температура составляет около
14 ∙ 106 градусов. Плотность ядра порядка 0,1 кг/см3. Источником энергии Солнца являются термоядерные реакции, протекающие в ядре.
Цепочка термоядерных реакций в ядре звезды выглядит следующим образом:
;
;
.
Цепочка ядерных реакций, в результате которых четыре протона превращаются в одно ядро гелия, называется протон-протонным (водородным) циклом. За один водородный цикл образуется в 7 раз большая энергия, чем при делении урана.
Источником энергии Солнца являются термоядерные реакции в ядре звезды, протекающие с образованием огромного количества энергии.
Рис. 1. Строение Солнца
Ядро является единственным местом на Солнце, где генерируется тепловая энергия. Энергия, выделяемая в ходе термоядерных реакций, достигает поверхности Солнца примерно через 10 млн лет после её генерирования. Это связано с тем, что перед выходом на поверхность тепловая энергия проходит несколько слоёв (рис. 1).
Ядро Солнца окружено так называемой зоной переноса лучистой энергии — это зона радиации, в которой не происходят термоядерные реакции, а тепловая энергия переносится к следующему слою посредством изучения.
Рис. 2. Ячеистая структура фотосферы
Следующий слой — зона конвекции: здесь тепло, выделяемое ядром, передаётся поверхностному слою — фотосфере вместе с конвекционными потоками вещества.
Фотосфера — это видимая с Земли поверхность Солнца, её толщина составляет порядка 400 км. Внешняя граница фотосферы представляет собой поверхность Солнца. Фотосфера имеет очень низкую плотность, значение которой в сотни раз меньше плотности атмосферы Земли у поверхности планеты. Вся поверхность Солнца покрыта гранулами диаметром около 700 км (рис. 2). Гранула существует примерно 15 минут, поэтому рисунок, формируемый гранулами фотосферы, постоянно меняется.
Рис. 3. Солнечную корону и хромосферу можно наблюдать во время солнечного затмения
Температура фотосферы приблизительно 6 000 градусов. На внешней части фотосферы можно наблюдать так называемые солнечные пятна, температура которых на 1 000-2 000 градусов меньше, чем температура остальной поверхности Солнца. Происхождение солнечных пятен объясняется наличием мощных магнитных полей, препятствующих конвекции.
Атмосфера Солнца состоит из хромосферы и солнечной короны. Хромосфера окружает фотосферу и имеет толщину около 104 км. Солнечная корона представляет собой сильно разреженную газовую оболочку хромосферы. Температуры хромосферы и солнечной короны составляют 2 ∙ 104 и 1,5 ∙ 106 градусов соответственно. В обычных условиях с поверхности Земли видна только фотосфера, однако хромосферу и солнечную корону можно наблюдать во время солнечных затмений (рис. 3).
Рис. 4. Выбросы водорода на поверхности Солнца
С помощью телескопа во время солнечного затмения на поверхности Солнца можно наблюдать протуберанцы, представляющие собой мощные выбросы водорода (рис. 4). Протуберанцы могут иметь форму арок, соответствующих линиям магнитного поля.
Протоны, электроны, различные виды нейтрино и другие частицы, вылетающие с поверхности солнечной короны, представляют собой солнечный ветер. Солнечный ветер может достигнуть нашей планеты, при этом скорость потока частиц у поверхности Земли приблизительно 500 км/с.
Об активности Солнца судят по количеству тёмных пятен, протуберанцев и яркости фотосферы. При большом их количестве говорят о повышении активности Солнца, при малом — о понижении. На рисунке 5 показано изменение количества солнечных пятен за последние 120 лет.
Рис. 5. Изменение количества солнечных пятен за последние 120 лет
Как видно из представленного графика, изменение активности Солнца носит циклический характер. Средняя продолжительность такого цикла составляет около 11 лет.
В моменты повышения солнечной активности увеличивается интенсивность ультрафиолетового, рентгеновского и гамма-излучений. Помимо этого, увеличивается поток частиц, выбрасываемых поверхностью Солнца в космическое пространство. Всё это приводит к мощному кратковременному выбросу Солнцем большого количества энергии, в результате чего наблюдается плохое самочувствие у людей, а также сбои в работе различных электроприборов.
Источником энергии Солнца являются термоядерные реакции в ядре звезды, протекающие с образованием огромного количества энергии.
Ядро Солнца окружено следующими слоями: зона переноса лучистой энергии, зона конвекции и фотосфера. Атмосфера Солнца состоит из хромосферы и солнечной короны.
Об активности Солнца судят по количеству тёмных пятен, протуберанцев и яркости фотосферы. Изменение активности Солнца носит циклический характер. Средняя продолжительность такого цикла составляет около 11 лет.
Контрольные вопросы
1. Опишите строение Солнца.
2. Что такое солнечный ветер?
3. Какие изменения происходят на Солнце в периоды повышения солнечной активности?
