Скорость вращения
Нетвердое тело вращается совсем не так, как планеты. У разных слоев звезды свои скорости вращения. Самая большая – в районе экватора, один оборот занимает около 25 дней. Чем дальше расположен слой от экватора, тем скорость его вращения меньше. Так, полюса совершают один оборот примерно за 36 дней. Именно поэтому светило обладает миллионами магнитных полюсов, а не двумя, как наша планета.
Внимание! Восход и заход в тропических странах вблизи экватора происходит словно по графику — в одно время, каждый день, в течение года. Поэтому сутки в тропиках делятся поровну: продолжительность дня и ночи равна 12 часам.
Солнечные циклы и активность
Солнечная активность – это совокупность явлений, связанных с образованием сильных магнитных полей. Их проявление видно в фотосфере как солнечные пятна. Магнитные поля провоцируют вспышки, потоки быстрых частиц, корональные выбросы, возмущения в солнечном ветре, изменения электромагнитного излучение, потоков космических лучей. На Земле эти поля провоцируют магнитные бури и другие явления.
Показателем уровня активности Солнца является число Вольфа. Оно показывает количество пятен на видимой с Земли части звезды. Оно меняется с периодом примерно 11 лет. За последние 300 лет длительность цикла находился в более широких пределах. Им приписывают последовательные номера. В декабре 2019 года начался 11-летний цикл, который продлится предположительно до 2030 года.
Ученые определяют также 22-летний цикл. Фактически, это изменение полярности магнитного поля. Вековой цикл длится примерно 70 – 100 лет. Наконец, радиоуглеродный анализ указывает на наличие 2300-летнего цикла.
Экстремальные температуры обитания человека
Некоторые люди живут в весьма экстремальных условиях и необычных местах, не совсем удобных для жизни. Например, одни их самых холодных населенных пунктов – поселок Оймякон и город Верхноянск в Якутии, Россия. Температура зимой тут в среднем составляет минус 45 градусов Цельсия.
Самый холодный город в мире также находится в Сибири. В Якутске с населением 270 000 человек. Температура зимой там составляется также около минус 45 градусов, а вот летом может подниматься до 30 градусов!
Самая высокая зарегистрированная средняя температура наблюдается в заброшенном городе Даллол в Эфиопии, где в период с 1960 по 1966 год была зафиксирована средняя годовая температура 34,6 °C. Среди крупных городов самым жарким считается город Бангкок, где с марта по май средняя температура воздуха превышает 34 градуса.
Но рекорд самого горячего рабочего места, вероятно, принадлежит золотому руднику Mponeng в Южной Африке. Температура на уровне около 3 километров под землей составляет плюс 65 градусов Цельсия. Предпринимаются меры для охлаждения шахт, например, используют лед или изолирующие покрытия для стен, чтобы шахтеры могли работать без перегревания.
Звезда
Эффективная температура звезды — это температура черного тела с такой же светимостью на площадь поверхности ( F Bol ), что и у звезды, и определяется в соответствии с законом Стефана – Больцмана F Bol = σT eff 4
Обратите внимание, что полная ( болометрическая ) светимость звезды тогда L = 4π R 2 σT eff 4 , где R — радиус звезды. Очевидно, что определение радиуса звезды непросто
Более строго, эффективная температура соответствует температуре на радиусе, который определяется определенным значением оптической глубины Росселанда (обычно 1) в атмосфере звезды . Эффективная температура и болометрическая светимость — два основных физических параметра, необходимых для размещения звезды на диаграмме Герцшпрунга – Рассела . И эффективная температура, и болометрическая светимость зависят от химического состава звезды.
Эффективная температура нашего Солнца составляет около 5780 кельвинов (К). Значение, рекомендованное Международным астрономическим союзом, составляет 5772 +/- 0,8 К. Звезды имеют понижающийся градиент температуры, идущий от их центрального ядра к атмосфере. «Внутренняя температура» Солнца — температура в центре Солнца, где происходят ядерные реакции, — оценивается в 15 000 000 К.
Индекс цвета звезды указует на ее температуру с самим охладиться-звездными стандартами красных М — звездами , которые излучают в значительной степени в инфракрасной области с очень горячим голубых звезд O , которые излучают в основном в ультрафиолетовой области . Эффективная температура звезды указывает количество тепла, которое звезда излучает на единицу площади поверхности. От самых теплых поверхностей до самых холодных — это последовательность звездных классификаций, известных как O, B, A, F, G, K, M.
Красная звезда может быть крошечным красным карликом , звездой со слабым производством энергии и небольшой поверхностью, раздутым гигантом или даже сверхгигантской звездой, такой как Антарес или Бетельгейзе , каждая из которых генерирует гораздо большую энергию, но пропускает ее через поверхность настолько большую, что звезда мало излучает на единицу площади поверхности. Звезда около середины спектра, такая как скромное Солнце или гигантская Капелла, излучает больше энергии на единицу площади поверхности, чем слабые красные карлики или раздутые сверхгиганты, но гораздо меньше, чем такие белые или голубые звезды, как Вега или Ригель .
Жизненный цикл Солнца
Жизненный цикл Солнца. Изображение: Айсик Бендер / Wikimedia Commons
Возраст Солнца оценивается учеными в 4,5 млрд лет. Сформировалось оно из газопылевого облака, которое постепенно сжималось под действием собственной гравитации. Из этого же облака возникли планеты и почти все остальные объекты в Солнечной системе. Когда в центре сжимающегося облака плотность, а вместе с ней температура и давление выросли до критических значений, началась термоядерная реакция – так зажглось Солнце.
В ходе термоядерных реакций масса Солнца постепенно уменьшается. Каждую секунду 4 млн тон солнечного вещества преобразуется в энергию. Вместе с тем звезда разогревается. Каждый 1,1 млрд лет яркость Солнца увеличивается на 10%. Это значит, что ранее температура на Земле была значительно ниже, чем сейчас, а на Венере, возможно, была жидкая вода или даже жизнь (сейчас средняя температура на поверхности Венеры составляет 464° С). В будущем же яркость Солнца будет возрастать, что будет вести к росту температуры на Земле. Через 3,5 млрд лет яркость светила вырастет на 40%, и условия на Земле станут такими же, как и на Венере. С другой стороны, Марс также разогреется и станет более пригодным для жизни. Таким образом, в ходе эволюции звезды так называемая «зона обитаемости», постепенно удаляется от Солнца.
Постепенно из-за выгорания водорода ядро будет уменьшаться в размерах, а вся звезда в целом – увеличиваться. Через 6,4 млрд лет водород в ядре закончится, радиус звезды в этот момент будет больше современного в 1,59 раз. В течение 700 млн лет звезда расширится до 2,3 современных радиусов.
Далее рост температуры приведет к тому, что термоядерные реакции горения водорода запустятся уже не в ядре, а в оболочке звезды. Из-за этого она резко расширится, и ее внешние слои будут достигать современной земной орбиты. Однако к тому моменту светило потеряет значительную часть своей массы (28%), что позволит нашей планете перейти на более отдаленную орбиту. Солнце в этот период своей жизни, который продлится 10 млн лет, будет являться красным гигантом.
После из-за роста температуры в ядре до 100 млн градусов там начнется активная реакция горения гелия – «гелиевая вспышка». Радиус светила сократится до 10 современных радиусов. На выгорание гелия уйдет порядка 110 млн лет, после чего звезда снова расширится и станет красным гигантом, но эта стадия будет длиться уже 20 млн лет.
Из-за пульсаций, связанных с изменениями температуры Солнца, его внешние слои отделятся от ядра и образуют планетарную туманность. Само же ядро превратится в белый карлик – объект, чьи размеры будут сопоставимы размерами Земли, а масса будет равна половине современной солнечной массы. Далее этот карлик, состоящий из углерода и кислорода, будет постепенно остывать. Никаких термоядерных реакций в белом карлике идти не будет, поэтому со временем (за десятки млрд лет) он превратится в черный карлик – остывшую плотную массу вещества. На этом эволюция Солнца завершится.
Какая температура в космосе?
Если бы вы вынули термометр в глубокий космос и оставили бы его там, вдали от любого источника излучения, он показал бы 2,73 Кельвина — немного ниже, чем минус 270 градусов Цельсия. Это самая низкая естественная температура во Вселенной.
В космосе температура держится выше абсолютного нуля за счет фоновой радиации, оставшейся после Большого взрыва. Хотя космос очень холодный по нашим меркам, интересно отметить, что одной из важнейших проблем, с которыми сталкиваются космонавты в космосе, является жара.
Голый металл, из которого сделаны объекты, находящиеся на орбите, может нагреваться до 260 градусов Цельсия из-за свободных солнечных лучей. Чтобы понизить температуру кораблей, их нужно обертывать в специальный материал, который может понизить температуру только в 2 раза.
Однако само космическое пространство постоянно охлаждается. Теории об этом появились уже давно, однако только недавние измерения подтвердили, что Вселенная охлаждается примерно на 1 градус каждые 3 миллиарда лет.
Температура космоса будет приближаться к абсолютному нулю, однако никогда его не достигнет. Температура на Земле не зависит от той температуры, которая сегодня имеется в космосе, и мы знаем, что наша планета последнее время постепенно нагревается.
Диаметр диска
Поскольку звезда — это газовый шар, который вращается, то его форма чуть сплюснута по полюсам. Согласно научным исследованиям, на поверхности солнца вообще не имеется твёрдых участков, поэтому термин «диаметр» характеризует размер одного из слоев атмосферы.
Основываясь на астрономических наблюдениях при помощи оптического эффекта «Четок Бейли», этот параметр определяют как диаметр фотосферы — зоны лучистой передачи энергии
.
Полученный таким методом средний радиус Солнца составляет 695 990 км. Следовательно, диаметр солнца в километрах составляет 1 млн 392 тыс.
Существует и другой способ вычисления размеров солнечного светила — использование методов гелиосейсмологии с изучением поверхностных гравитационных f-волн, образованных на солнце.
Данные, полученные «сейсмическим» методом показывают иное значение радиуса — 695 700 км
, а диаметр солнца в километрах — 1 391 400. Данная величина меньше радиуса фотосферы примерно на 300 км.
Важно!
Несмотря на незначительные отличия между двумя значениями (около 0,04%), изменение установленной ранее величины может привести к переоценке других параметров, за исключением плотности и температуры.
Исследования
Солнце всегда притягивало человеческий взгляд
Люди всегда понимали важность нашей звезды и покланялись Солнцу как божеству. Но уже в древней Греции появилось научное представление о Солнце
Уже тогда впервые высказана мысль, что мир вращается вокруг солнца. Гелиоцентрическая система стала общепринятой только спустя 1000 лет. Вначале XVII века был изобретён телескоп. Кассини тогда впервые вычислил расстояние от Земли до Солнца. В XIX веке изобрели метод спектроскопии, что позволило выяснить примерный состав Солнца. И только в XX веке удалось выяснить механизм появления солнечной энергии – термоядерная реакция.
Космические исследования Солнца
Атмосфера мешает полностью изучить Солнце, поэтому самые точные данные можно получить только из космического пространства. В космическую эпоху начался и новый этап изучения Солнца.
- Спутник 2 – изучал звезду в разных спектрах;
- Луна 1 и Луна 2 – обнаружили доказательства солнечного ветра;
- Пионер 5-9 – изучали параметры солнечного ветра;
- Гелиос 1 и 2 – продолжили изучение солнечного ветра;
- SolarMax – изучал солнечное излучение;
- Челленджер – фотографировал солнечную корону;
- Yohkoh – японский спутник изучал солнце в рентгеновском диапазоне;
- SOHO – фотографировал солнце в различных диапазонах длин волн;
- Зонд Улисс – изучал полярные зоны солнца;
- Зонд Генезис – помог в изучении состава солнца;
- Паркер – изучает внешнюю корону солнца, попутно подаёт данные о фотосфере;
Воздействие на жизнь и людей
Изменение солнечной активности сильно влияет на Землю. Снижение активности приводит к временному изменению климата. К примеру, малый ледниковый период, вызванный понижением солнечной активности в средние века, привёл к неурожаям и голоду, что вызвало множество войн.
Солнечные циклы и активность
В результате изменения полярности глобального поля меняется солнечный цикл, результатом чего становится образование пятен. Существует такой показатель, как число Вольфа, показывающий число пятен. Его определяют только по видимой стороне звезды. По нему можно определить ее активность.
Циклы лишь условно длятся 11 лет. На самом деле этот параметр меняется от 7 до 17 лет. Цикл с максимумом в 1761 году принято считать первым. Все последующие циклы нумеруются. Текущий идет с 2019 года и является 25-м. При этом жизненный цикл, конечно, у Солнца начался намного раньше, чем исследователи начали его изучать.
Температура ядра Солнца, поверхности Солнца, фотосферы Солнца, солнечной короны:
Солнце — одна из звёзд нашей Галактики (Млечный Путь) и единственная звезда Солнечной системы.
Температура Солнца изменяется по мере приближения к ядру звезды и по мере удаления от ее поверхности.
Центральная часть Солнца с радиусом примерно 150 000 – 175 000 километров (то есть 20-25 % от радиуса Солнца), в которой идут термоядерные реакции, называется солнечным ядром. Температура солнечного ядра составляет около 15 700 000 кельвинов .
Над ядром, на расстояниях примерно от 0,2-0,25 до 0,7 радиуса Солнца от его центра, находится зона лучистого переноса. Перепад температур в зоне лучистого переноса составляет от 7 000 000 К (в глубине) до 2 000 000 К (при приближении к поверхности Солнца).
Над зоной лучистого переноса следует подповерхностный слой Солнца толщиной примерно 200 000 километров, который называется конвективной зоной. По мере приближения к поверхности температура в конвективной зоне падает в среднем до 5900-5800 К.
Эффективная температура поверхности Солнца составляет 5780 К.
Далее над поверхностью Солнца следует фотосфера (слой, излучающий свет и образующий видимую поверхность Солнца). В абсолютных величинах фотосфера достигает толщины, по разным оценкам, от 100 до 400 км. По мере приближения к внешнему краю фотосферы температура уменьшается с 5800 К до 4400 К. Эффективная температура фотосферы в целом составляет 5772 К.
За фотосферой следует хромосфера (от др.-греч. χρῶμα – «цвет», σφαῖρα – «шар», «сфера») – внешняя оболочка Солнца толщиной около 2000 км, окружающая фотосферу. Температура хромосферы увеличивается с высотой от 4000 К до 20 000 К (область температур больше 10 000 К относительно невелика).
Корона – последняя внешняя оболочка Солнца. Корона в основном состоит из протуберанцев и энергетических извержений, исходящих и извергающихся на несколько сотен тысяч и даже более миллиона километров в пространство, образуя солнечный ветер. Средняя корональная температура составляет от 1 000 000 до 2 000 000 К, а максимальная, в отдельных участках, — от 8 000 000 до 20 000 000 К. Несмотря на такую высокую температуру, она видна невооружённым глазом только во время полного солнечного затмения, так как плотность вещества в короне мала, а потому невелика и её яркость.
Источник
Что представляет собой Солнце
Оно представляет собой большой плазменный шар из водорода, удерживаемый взаимным притяжением всей своей массы. Эта огромная масса водорода давит на нижележащие слои, поэтому с увеличением глубины, давление растет. Если бы вы могли опуститься в самое ядро Солнца, то в самом его центре, увидели бы, что давление и температура достаточны для запуска реакций ядерного синтеза. Это процесс, в котором протоны объединяются в атомы гелия.
Загадочные «торнадо» на поверхности Солнца
Давление, разогретого до огромных температур, газа в ядре, заставляет его расширяться, при этом останавливается процесс еще большего сжатия. Фактически, оно находится в таком состоянии, когда давление вышележащих слоев, уравновешивается давлением разогретого газа. Солнце находится в идеальном равновесии.
Солнце выступает центром и источником жизни для нашей Солнечной системы. Звезда относится к классу желтых карликов и занимает 99.86% всей массы нашей системы, а гравитация по силе преобладает над всеми небесными телами. В древности люди сразу поняли, какое значение имеет Солнце для земной жизни, поэтому упоминание о яркой звезде встречается в самых первых текстах и наскальных рисунках. Это было центральное божество, правящее над всеми.
Давайте изучим самые интересные факты о Солнца — единственной звезде Солнечной системы.
Внутри поместится миллион Земель
Если мы заполняем нашу звезду Солнце, то внутри поместится 960000 Земель. Но если их сжать и лишить свободного пространства, то количество увеличится до 1300000. Поверхностная площадь Солнца в 11990 раз больше земной.
Вмещает 99.86% массы системы
По массе превосходит земную в 330000 раз. Примерно ¾ отведено на водород, а остальное – гелий.
Почти идеальная сфера
Разница между экваториальным и полярным диаметрами Солнца составляет всего 10 км. А значит, перед нами одно из наиболее приближенных к сфере небесных тел.
Температура в центре поднимается к 15 млн. °C
В ядре тепло создается из-за процесса синтеза, где водород трансформируется в гелий. Обычно горячие объекты поддаются расширению, поэтому наша звезда могла бы взорваться, но удерживается мощной гравитацией. Температура на поверхности возрастает к 5600 °C.
Однажды Солнце поглотит Землю
Когда Солнце израсходует весь водородный запас (130 млн. лет), то перейдет к гелию. Это заставит ее увеличиваться в размерах и поглощать первые три планеты. Это этап красного гиганта.
Однажды достигнет земного размера
После красного гиганта оно рухнет и оставит сжатую массу в шарике земного размера. Это стадия белого карлика.
Солнечный луч добирается к нам за 8 минут
Земля отдалена от Солнца на 150 млн. км. Скорость света – 300000 км/с, поэтому лучу на поездку к нам требуется 8 минут и 20 секунд
Но важно также понимать, что ушли миллионы лет, прежде чем энергия перешла с солнечного ядра на поверхность
Скорость движения Солнца – 220 км/с
Солнце отдалено от галактического центра на 24000-26000 световых лет. Поэтому на орбитальный путь тратит 225-250 млн. лет.
Дистанция Земля-Солнце меняется в течение года
Земля движется по эллиптическому орбитальному пути, поэтому удаленность составляет 147-152 млн. км (астрономическая единица).
Это звезда со средним возрастом
Возраст Солнца – 4.5 млрд. лет, а значит оно уже сожгло примерно половину водородного запаса. Но процесс будет продолжаться еще 5 млрд. лет.
Наблюдается мощное магнитное поле
Солнечные вспышки выделяются в период магнитных бурь. Мы видим это в качестве формирования солнечных пятен, где скручиваются магнитные линии и вращаются словно земные торнадо.
Звезда формирует солнечный ветер
Солнечный ветер представляет собою поток заряженных частичек, проходящих сквозь всю Солнечную систему на ускорении в 450 км/с. Ветер появляется там, где распространяется магнитное поле Солнца.
Наименование Солнца
Само слово произошло от древнеаглийского, обозначающего «юг». Есть также готические и германские корни. До 700 года н.э. воскресенье называли «солнечный день». Свою роль сыграл и перевод. Изначальное греческое «heméra helíou» перешло в латинское «dies solis».
Исследование солнца
Человечество начало интересоваться Солнцем с незапамятных времен. Оно почиталось как божество. Однако уже в античные времена появились первые научные взгляды на звезду. Уже тогда высказывались мнения, что Солнце – центр, вокруг которого вращаются планеты. Такая теория была возрождена Коперником только в 16 веке.
Впервые солнечные пятна стали наблюдать в Китае во времена династии Хань. В 12 веке появились первые рисунки солнечных пятен.
Инструментальное исследование Солнца началось в 1610 г благодаря изобретению телескопа, гелиоскопа. Астроном Кассини вычислил приблизительное расстояние от Земли до Солнца.
В 19 веке был установлен состав Солнца благодаря спектроскопии. В ХХ веке было установлено, что источником энергии Солнца является термоядерная реакция. Впоследствии было установлено, что подобные реакции происходят во всех звездах. В 2020 году были сделаны самые точные снимки нашей дневной звезды.
Источник
Экстремальные температуры Солнечной системы
Некоторые из вас, возможно, уже знакомы со следующими сравнениями, но найдите время, чтобы подумать о том, что они на самом деле означают по отношению к нормальным температурам человеческого опыта.
Температура среды в Солнечной системе отличается от той, к которой мы привыкли на Земле. Наша звезда Солнце невероятно горячая. В ее центре температура составляет около 15 млн градусов Цельсия, а поверхность Солнца имеет температуру всего около 5427 °C.
Температура в ядре нашей планеты составляет примерно столько же, сколько температура поверхности Солнца. Самая горячая планета Солнечной системы – Юпитер, температура ядра которого в 5 раз выше, чем температура поверхности Солнца.
Самая холодная температура в нашей в солнечной системе зафиксирована на Луне: в некоторых кратерах в тени температура опускается до -243 °C, а на стороне, обращённой к Солнцу, она может достигать +127 °C в зависимости от степени освещённости. Эта температура ниже, чем температура Плутона (восьмая планета от Солнца)!