Характеристика Солнца, как одной из звезд Вселенной

Солнце - центральное тело Солнечной системы, раскаленный плазменный шар, типичная звезда-карлик (желтый карлик) спектрального класса G2V. Масса Солнца равна 1,99 × 10³⁰ кг, что в 330 000 раз больше массы Земли. Радиус R=696 т. км, что в 109 раз превышает радиус Земли, причём полярный и экваториальный диаметры различаются не более, чем на 10 км. Объём Солнца превышает земной в 1,3 миллиона раз. Cредняя плотность 1,416.10³ кг/м³, хотя в центре Солнца она достигает 150 г/см³. Ускорение свободного падения на поверхности Солнца равно 274 м/с², а вторая космическая скорость - 618 км/с.

Эффективная температура поверхности (фотосферы) около 6000 К, в центре Солнца температура достигает 15 000 000 К. Ежесекундно Солнце излучает 3,84 × 10²⁶ дж энергии, что в масс-энергетическом эквиваленте соответствует потере массы 4,26 миллионов тонн в секунду.
Период вращения (синодический) изменяется от 27 суток на экваторе до 32 суток у полюсов. Солнце вращается вокруг оси, наклоненной к плоскости земной орбиты на 82° 45'.
Солнце - ближайшая к нам звезда. Среднее расстояние от Земли примерно 149,6 млн. км (1 астрономическая единица). Солнце удерживает вокруг себя все остальные тела Солнечной системы своим тяготением. Солнце - одна из 100 миллиардов звёзд нашей Галактики, расположено в одном из её рукавов примерно в 25 000 - 28 000 световых годах от центра Млечного пути и совершает один оборот примерно за 226 млн. лет. Возраст Солнца около 5 млрд. лет.

Спектр и химический состав Солнца

Солнечные лучи идут к нам от очень горячей фотосферы и проходят через газы солнечной атмосферы, из которых каждый химический элемент поглощает определенные лучи. Поэтому спектр солнечных лучей и получается в виде цветной полосы с отдельными темными линиями. По этим линиям и определяют состав солнечной атмосферы.

Оказалось, что на Солнце больше всего водорода, а затем гелия. Водород составляет 92% по числу атомов и 70% по массе, гелий - 7,8% и 29% соответственно. Открыто там много и других химических элементов, более 60 (кислород, кальций, железо, магний, натрий и др.), но все вместе они составляют менее процента массы Солнца. На Солнце не обнаружено никаких химических элементов, помимо тех, которые имеются на Земле. Это указывает на то, что небесные тела состоят из тех же веществ, что и Земля. Но на разных небесных телах вещество может находиться в самых различных состояньях.

Корона во внутренней части представляет собой чрезвычайно разреженное облако легких частичек, главным образом частичек электричества - электронов, выделяющихся из нижележащих слоев. Все они быстро движутся в разных направлениях, но преимущественно в сторону от Солнца. Скорость их так же велика, как у газа при температуре до миллиона градусов. Во внешней части короны к ним примешаны и частички пыли, которая носится в межпланетном пространстве.

Строение Солнца

Солнце по своему строению состоит из двух слоев: внутреннего слоя и атмосферы. В свою очередь внутренний слой разделяется на три слоя: ядро, зона лучистого переноса энергии и конвективная зона. Атмосфера состоит из трех слоев: фотосферы, хромосферы и солнечной короны.

Ядро простирается на треть радиуса Солнца. В ядре Солнца рождается его сила – его энергия. Что же дает солнцу такую колоссальную энергию. Как известно с увеличением глубины возрастает и давление верхних слоев (Р = 6,1·10¹⁴ дин/ см²,примерно в 300 млрд раз больше атмосферного давления на Земле), увеличивается плотность (ρ = 150 г/ см³) и температура (15 000 000 К). В таких условиях атомы столь тесно сближаются друг с другом, что кулоновские силы (силы отталкивания действующие на заряд со стороны одноименного заряда) не могут препятствовать столкновению двух атомов. Это способствует протеканию в солнечных недрах термоядерных реакций, при которых водород превращается в гелий с выделением ядерной энергии. В настоящее время примерно половина водорода в ядре уже выгорела в термоядерных реакциях. Ядро Солнца на 36% по массе состоит из водорода (¹H) и на 64% из гелия (⁴He).

Следующая зона – зона лучистого переноса энергии. Эта зона занимает область примерно от 0,3 до 0,7 радиуса от его центра. Средняя температура в данной зоне равна 3-4·10⁷ К. В ней происходит процесс переноса энергии излучаемой ядром в вышележащие слои путем поглощения этой энергии последующего ее переизлучения с постепенным увеличением длинны волны по мере понижения температуры.

Следующим слоем является конвективная зона. Она расположена на протяжении от 0,7 радиуса от его центра до атмосферы Солнца. Давление 6,2·10¹² дин/см3, температура 7 – 8 тысяч градусов по К. Как следует из названия, главную роль в переносе энергии в этой зоне играет конвекция.

Видимая солнечная поверхность – фотосфера – посылает в пространство все лучи непрерывного спектра. Над фотосферой расположен более разряженный слой, в котором возникают спектральные линии поглащения. Толщина фотосферы невелика, всего около 200 км. Над ней расположен слой хромосферы, имеющий в среднем толщину около 20.000 км. Хромосфера это слой, в котором происходят быстрые конвективные движения газов, поднимающихся вверх и опускающихся вниз. Этим и вызвано ее струистое строение. Имеются также сравнительно небольшие, быстро движущиеся кратковременные выступы из хромосферы – спикулы (колоски), существующие всего несколько минут.

В хромосфере берут начало и более мощные выбросы газов, возвышающиеся иногда до 250.000 км (и более) – протуберанцы. Среди них выделяются два основных типа: стационарные, медленно изменяющиеся устойчивые облака, находящиеся во взвешанном состоянии над хромосферой, и быстро изменяющиеся – эруптивные (изверженные), которые с большими скоростями, под час превышающими 500 км/с отрываются от хромосферы, вздымаясь на большие высоты. Они поднимаются, а затем или рассеиваются в атмосфере или падают обратно внутрь хромосферы. Бывали случаи, когда вещество протуберанца преодолевало солнечное притяжение и уходило в мировое пространство.

Над хромосферой расположена простирающаяся на расстояния до 2.000.000 км солнечная корона. Солнечная корона состоит из двух частей – внутренней и внешней. Внутренняя корона это желтоватый бесструктурный ободок, который окружает хромосферу. Внешняя корона – длинные струи серебристого цвета, «лучи» неправильной формы, отходящие от Солнца на очень большие расстояния. Вид солнечной короны не всегда одинаков. Это связано с периодическим изменением солнечной активности. Наиболее вытянутая форма короны наблюдается во время минимума солнечной активности.

Солнечная активность

Вся солнечная атмосфера постоянно колеблется. В ней распространяются как вертикальные, так и горизонтальные волны с длинами в несколько тысяч километров. Колебания носят резонансный характер и поисходят с периодом около 5 мин. В возникновении явлений происходящих на Солнце большую роль играют магнитные поля. Вещество на Солнце всюду представляет собой намагниченную плазму. Иногда в отдельных областях напряженность магнитного поля быстро и сильно возрастает. Этот процесс сопровождается возникновением целого комплекса явлений солнечной активности в различных слоях солнечной атмосферы. К ним относятся факелы и пятна в фотосфере, флоккулы в хромосфере, протуберанцы в короне. Солнечное пятно – это углубление в фотосфере, имеющее форму воронки; вещество солнечного пятна движется, втекая в него в верхних слоях и растекаясь от центра к краям в глубоких нижних слоях. Факелы – это облака более нагретых газов, взвешанные в более высоких слоях солнечной атмосферы. Наиболее замечательным явлением, охватывающим все слои солнечной атмосферы и зарождающимся в хромосфере, являются солнечные вспышки. Многолетние наблюдения показали, что число солнечных пятен и общая занятая ими площадь изменяются со временем. Когда на Солнце видно очень много пятен, наступает максимум солнечной активности. Минимум наступает, когда диск Солнца совершенно чист, или имеется не более двух-трех небольших пятен вблизи солнечного экватора. Солнечная активность подвержена периодическим изменениям с периодом, равным в среднем 11,06 года. Однако не все ее максимумы одинаково высоки. Установлен ряд характеризующих ее важных факторов: 1) после минимума солнечной активности пятна начинают появляться в высоких гелиографических широтах, т.е. далеко от солнечного экватора. Затем с течением времени пятна возникают в областях с меньшими гелиографическими широтами, и перед новым минимумом они появляются в экваториальной зоне. 2) большинство пятен возникает парами. То пятно, которое является первым во вращательном движении Солнца называется «головным»; второе пятно называется «хвостовым». Головное и хвостовое пятна обладают противоположными полярностями. При этом, если в северном полушарии Солнца головное пятно обладает южной полярностью, а хвостовое – северной, то в южном полушарии Солнца полярность пятен обратная. По прошествии цикла солнечной активности, т.е. примерно через 11 лет, полярность пятен изменяется на обратную. Таким образом, период солнечной активности надо считать близким не к 11, а к 22 годам.

Планеты Солнечной системы, их особенности

Планеты земной группы

Объединяют планеты земной группы их состав, а также то, что они имеют малое количество спутников, что у них отсутствуют кольца. У трех внутренних планет (Венеры, Земли и Марса) имеется атмосфера (газовая оболочка вокруг небесного тела, удерживаемая гравитацией); у всех имеются ударные кратеры, рифтовые впадины и вулканы.