Структура Солнца
Согласно современным представлениям, Солнце можно разделить на несколько концентрических слоев, постепенно переходящих друг в друга.
В центре Солнца находится так называемое «ядро», температура вещества которого оценивается в 15 млн градусов, а давление превышает сотни миллиардов атмосфер. Радиус ядра составляет примерно одну треть радиуса Солнца. Именно там происходят ядерные реакции, энергия которых передается во внешние слои и, в частности, попадает на Землю.
Далее расположена так называемая «конвективная зона». Она напоминает кипящую на плите в кастрюле воду. Энергия ядра передается наверх (как энергия горящего на плите газа передается находящейся в кастрюле воде). А уже оттуда – в те слои, которые называются атмосферой. Эта часть Солнца уже является наблюдаемой.
Эти слои делятся на три части, в соответствии с их близостью к конвективной зоне. Это фотосфера, хромосфера и корона. Вся солнечная атмосфера постоянно колеблется волнами длиной в несколько тысяч километров. Период колебаний – около 5 минут. Кроме того на Солнце наблюдаются периоды его активности. Самый известный и наиболее существенный – 11-летний цикл. Но есть и более длительные. С чем это связано – непонятно. Ведь Солнце практически не подверженно внешним воздействиям. Значит, все, что происходит в нем – результат каких-то сугубо внутренних процессов. Их природа пока не изучена. Но что есть, то есть.
Но не будем углубляться в строение Солнца. Для дальнейшего главное другое. Наше светило является также источником постоянного потока частиц: нейтрино, электронов, протонов, альфа-частиц. Значительная часть этих частиц образует «солнечный ветер». В его состав входят и так называемые «космические лучи» – частицы с большими энергиями.
Строение Солнечной системы
Солнечная система – это совокупность небесных тел, которые вращаются вокруг центрального светила – Солнца. Эта система расположена в Галактике под названием Млечный Путь.
Солнечная система включает в себя 8 больших планет вместе со всеми их спутниками, пять карликовых планет, космическую пыль, кометы и небольшие метеориты. Все эти космические тела находятся под влиянием гравитационного действия Солнца.
Солнце – это ближайшая к Земле звезда, раскаленный шар гигантских размеров. Оно настолько массивно, что занимает большую часть массы всей Солнечной системы.
Рис. 1. Солнце.
В пределах Солнечной системы находятся кометы – небесные тела, состоящие из твердых частиц, льда и пыли. Как правило, они движутся в отдаленных участках системы и невидимы человеческому глазу, но при приближении к Солнцу начинают светиться.
ТОП-3 статьи
которые читают вместе с этой
Солнечная система продолжает оставаться предметом пристального изучения. Периодически ученые вносят различные поправки и дополнения. Например, в 2005 году планета Плутон перестала входить в список крупных планет Солнечной системы из-за своих скромных размеров.
Карликовые планеты
Появление инновационного оборудования и постоянный запуск космических аппаратов позволили собрать немало информации о карликовых планетах.
Плутон
Плутон — крупнейший объект в поясе Койпера. Его открытие состоялась в далеком 1930 год и первоначально он получил статус планеты, который сохранял за собой вплоть до начала XX века. Но, из-за своих небольших размеров и минимальных значений гравитации, не способной очищать орбиту от многочисленных астероидов и мусора был “разжалован” в “карлики”.
Поверхность Плутона образована из горных пород метанового и азотного льда. В его оболочке также присутствует большое количество углеводородных примесей, за счет которых она приобретает выраженный коричневый оттенок.
Атмосфера планета разряжена и фактически состоит из метано-углеводородных испарений.
Траектория движения “карлика” по орбите напоминает вытянутый на полюсах эллипсом.
Ученые насчитывают у Плутона пять спутников, названия которых связано с мифологическими существами, которые по древнеримским легендам обитают в царстве мертвых: Стикс, Гидра, Харон и т.д.
Церера
Церера — единственный планетарный карлик, который находится за пределами пояса Койпера. По своим размерам и весу он находится на последнем, пятом месте среди других небесных тел своей группы. Церера также известна тем, что ее открытие состоялось раньше всех остальных объектов группы — в 1801 году. Свое название объект получил в честь римской богини плодородия.
Поверхность Цереры образована глинистыми породами с небольшим количеством льда. Под твердой оболочкой находится ледяная мантия, которая окружает твердое каменное ядро. Атмосфера объекта образована разряженным водяным паром. Собственных спутников у него нет.
Макемаке
Макемаке была открыта практически одновременно со своей «соседкой» Эридой. Названа планета в честь богини плодородия с острова Пасхи.
Значительное расстояние от Макемаке до Земли и Солнца обусловили ее малую изученность. Несмотря на все старания исследователей, они вплоть до настоящего времени не смогли доподлинно установить ее массу и размеры.
Согласно одной из версий, Макемаке находится на четвертом место среди карликов по размерам и пятое — по весу. Она не имеет постоянной атмосферы.
Ее оболочка состоит преимущественно из испаряющихся углеводородов, а поверхность образована метановым льдом. Десять лет назад NASA смогли обнаружить крошечный спутник этого карлика.
Эрида
Свое название Эрида получила в честь античной богини раздора. Этот весьма интересный с точки зрения астрономии планетарный карлик был открыт в 2005 г. Для этого исследователям из США пришлось изучить и сравнить миллионы фотографий Койпера, сделанные за 50 лет.
Эрида «прячется» в самой отдаленной части галактики. Сама планета состоит исключительно из углеводородного льда. Испаряясь, он образует нестабильную газовую оболочку. На сегодняшний день Эрида является самым «тяжелым» карликом, а по размерам ее обходит лишь Плутон.
Хаумеа
Последним, пятым “карликом” стала Хаумеа, открытие которой также состоялось чуть более пятнадцати лет назад, в 2005 году. От остальных космических объектов группы ее отличает стремительная скорость осевого вращения и достаточно специфическая вытянутая форма, схожая с куриным яйцом.
Именно из-за особенностей формы поперечные и продольные размеры карлика серьезно различаются. По диаметру экватора объект сопоставим с Плутоном, а поперек — он меньше его более, чем в два раза.
Уникальностью особенностью Хаумеа является наличие у нее сразу нескольких газовых колец и спутников, образовавшихся в результате ее столкновения в прошлом с астероидом, в разы превосходящим Хаумеа по размерам. На движение объекта по орбите оказывает значительное влияние гравитация от расположенного поблизости Нептуна.
В силу значительной удаленности от жаркого Солнца Хаумеа образована преимущественно из льда с незначительными примесями углеводородов и различных минералов. Собственной атмосферы у “карлика” нет.
Солнечная система: строение и структура
Для своего удобства астрономы выделяют в Солнечной системе несколько областей или зон.
Внутренняя Солнечная система
Внутренняя Солнечная система — это зона внутри пояса астероидов, то место, где солнце дает достаточно тепла для того, чтобы вода могла существовать в виде жидкости или пара. Внутренние области Солнечной системы включают в себя Солнце и расположенные неподалеку четыре небольшие планеты — Меркурий, Венеру, Землю и Марс. Их называют планетами земной группы (или внутренними планетами). Они похожи друг на друга как по размерам, так и по массе. Кроме того похоже их внутреннее строение: ядра планет земной группы состоят из смеси железа и никеля, а поверхность и мантия — в основном из горных пород.
За орбитой Марса есть место для еще одной небольшой планеты. Однако ее там нет. Вместо планеты здесь находится пояс астероидов, в состав которого входит больше миллиона небольших тел. Когда-то среди астрономов была популярна гипотеза о существовании на этом месте планеты Фаэтон, которая по каким-то причинам разрушилась на множество осколков. Но впоследствии эта теория не подтвердилась.
Внешняя Солнечная система
Внешняя Солнечная система — это царство холодных планет гигантов.
Юпитер — следующая планета по удалению от Солнца после Марса. Это самая большая и массивная планета Солнечной системы. Масса Юпитера более чем в 300 раз больше массы Земли. Планета обладает мощным полем тяготения. Считается, что именно притяжение Юпитера не дало сформироваться планете в поясе астероидов.
Удивительно, но Юпитер не является твердым телом! В отличие от планет земной группы у него попросту нет твердой поверхности. Это так называемый газовый гигант. Юпитер почти целиком состоит из водорода и гелия с небольшими примесями других газов. По своему составу планета очень похожа на Солнце.
Вслед за Юпитером находится Сатурн, еще одна газовая планета-гигант. Сатурн немного меньше Юпитера и легче его, зато окружен яркими и красивыми кольцами, которые можно рассмотреть даже в небольшой телескоп.
Еще дальше располагаются планеты Уран и Нептун. Иногда их называют планетами близнецами из-за большого сходства. В целом по своим характеристикам Уран и Нептун также довольно похожи на Юпитер и Сатурн — это тоже планеты гиганты, обладающие очень мощными атмосферами. Но есть и различия: Уран и Нептун меньше по размерам и имеют в своем составе не только газ, но и лед. Уран и Нептун очень холодные планеты, температура верхних слоев их атмосфер едва достигает -200°С (с глубиной температура медленно растет).
Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун часто называют просто внешними планетами. Также за Юпитером и Сатурном закрепилось название газовые гиганты, а за Ураном и Нептуном — ледяные гиганты.
Пояс Койпера
За орбитой Нептуна находится широкая область небольших ледяных тел — пояс Койпера. Пояс простирается на сотни миллиардов километров от Солнца и потому является отдельной большой зоной Солнечной системы. Объекты, населяющие пояс Койпера, по своим размерам и форме похожи на астероиды главного пояса, но, в отличие от них, состоят не из камня и металлов, а в основном изо льда. Самый первый объект пояса Койпера — Плутон — был открыт в 1930 году. Сегодня Плутон считается одной из шести карликовых планет.
Облако Оорта
Наконец, далеко за поясом Койпера находится резервуар ледяных планетезималей (Облако Оорта). Он окружает Солнечную систему со всех сторон подобно гигантской сфере и содержит порядка тысячи миллиардов кометных ядер, а возможно и больше. Астрономы полагают, что облако Оорта удалено от Солнца на расстояние до 100000 астрономических единиц, то есть находится почти на полпути к ближайшей звезде. На таком громадном расстоянии ни один объект облака Оорта нельзя увидеть даже в самый мощный телескоп. Но мы все же уверены в существовании облака благодаря тому, что время от времени оттуда прилетают новые кометы.
Как движутся объекты Солнечной системы вокруг Солнца?
Все планеты и астероиды движутся вокруг Солнца более или менее в одной плоскости (она называется эклиптикой) и в том же направлении, что и Земля. Если принять за «верх» северный полюс Земли, то планеты движутся против часовой стрелки. На нашем небе движение планет на фоне звезд происходит с запада на восток.
Другое дело кометы и объекты пояса Койпера — они могут двигаться совершенно по-разному (по часовой стрелке и против часовой) а также под большими углами к эклиптике.
Инверсии магнитного поля
Но вернемся к магнитному полю. Как мы уже говорили, оно служит щитом, защищающим все живое на Земле от воздействия солнечного ветра. Так вот, проблема в том, что магнитное поле Земли подвержено так называемой инверсии, и это доказанный факт.
Что такое инверсия? Это смена расположения магнитных полюсов Земли, когда северный магнитный полюс перемещается на юг, а южный на север. При этом процессе сила магнитного поля резко убывает, и Земля становится слабо защищенной от воздействия солнечного ветра, т.е., радиации. Ученые предполагают, что при инверсии сила магнитного поля Земли может снизиться на целых 90%. Полученный от этого ущерб может составить триллионы долларов, не говоря уже о значительном влиянии на уровень и условия жизни людей. Магнитные полюса нашей планеты могут в будущем сдвигаться намного быстрее, чем этого предполагают проведенные ранее исследования. И изменения магнитного поля Земли неминуемо вызовет глобальную катастрофу.
Инверсии магнитного поля происходят через интервалы времени от десятков тысяч лет, до огромных промежутков спокойного магнитного поля в десятки миллионов лет. Таким образом, не обнаружено никакой периодичности в смене полюсов, в отличие от солнечных циклов. За длительными периодами спокойного магнитного поля могут следовать периоды многократных инверсий. Природа инверсий, их периодичность и длительность пока не понятны. Предполагается, что за всю историю планеты произошло, по крайней мере, несколько сотен инверсий магнитного поля, когда северный и южный магнитный полюса менялись местами.
Геофизики из Лидского университета полагают, что следующая инверсия магнитного поля Земли может произойти в течение пару тысяч лет. Об этом говорит наблюдаемое ослабевание геомагнитного поля Земли примерно на пять процентов в столетие.
И еще одно замечание. Все сказанное выше делает сомнительной возможность пилотируемых полетов, например, на Марс, которые так активно рекламирует Илон Маск. И тем более о колонизации этой планеты или Луны. Другое дело МКС. Она находится под защитным колпаком земного магнитного поля, и астронавтам там ничего не угрожает.
Характеристики Солнца
- Возраст: 4,6 миллиарда лет;
- Тип: Желтый карлик (G2V);
- Масса: 1 989 100 000 000 000 000 000 миллиардов кг (333 060 x Земли);
- Диаметр: 1 392 684 километров (109 х Земли);
- Окружность по экватору: 4 370 005,6 километров;
- Температура поверхности: 5500°C;
- Внутренняя температура: 15 миллионов °C;
- Состав: 72% водорода, 26% гелия;
- Выход энергии: солнечное излучение;
- Ротация: 27 дней;
- Оборот: от 225 до 250 миллионов лет;
- Время прохождения солнечного света: 8 минут, чтобы добраться до Земли;
- Видимая величина: −26,74.
Солнце — звезда среднего размера со звездной классификацией G2V или желтый карлик.
Оно более чем в 300 000 раз массивнее Земли и примерно в 110 раз больше.
Солнце самое горячее в своем ядре, где температура достигает миллионов градусов Цельсия.
Будучи звездой главной последовательности, Солнце вырабатывает энергию, превращая водород в гелий.
Водород составляет более 70% его состава, а 26% — гелий.
Остальные газы представляют собой следовые количества кислорода, углерода, железа, неона, азота, кремния, магния и серы.
Солнце производит солнечное излучение, которому требуется около 8 минут, чтобы достичь Земли.
Для Меркурия, ближайшей планеты, это занимает всего 3,2 минуты.
Между тем солнечному свету требуется 4 часа, чтобы достичь Нептуна, самой дальней планеты от Солнца.
С поразительной видимой величиной -26,74 Солнце, безусловно, является самым ярким объектом на нашем небе.
За ней следует Луна с видимой величиной -12,74.
Возраст Солнца: сколько лет Солнцу?
Солнцу 4,6 миллиарда лет.
Оно находится примерно на полпути своей жизни в качестве желтого карлика на главной последовательности.
Такие звезды, как Солнце, проводят 10 миллиардов лет в качестве звезд главной последовательности.
Если бы оно было в 10 раз массивнее, чем сейчас, то просуществовала бы всего 20 миллионов лет как звезда главной последовательности.
Солнце вырабатывает энергию за счет ядерного синтеза в своем ядре, превращая водород в гелий.
Через 10 миллиардов лет оно истощит большую часть своего водорода.
Когда это время придет, оно войдет в фазу красного гиганта и останется там примерно на миллиард лет.
Будучи красным гигантом, Солнце увеличилось бы сейчас примерно в 256 раз.
Оно поглотило бы внутренние планеты (Меркурий, Венеру, Землю и Марс).
Кроме того, обитаемая зона будет двигаться дальше вокруг пояса Койпера.
Транс-нептуновая область Солнечной системы
В поясе Койпера уже нашли тысячи объектов, но полагают, что там проживают до 100000 с диаметром более 100 км. Они крайне малы и расположены на больших дистанциях, поэтому состав вычислить сложно.
Спектрографы показывают ледяную смесь: углеводороды, водяной лед и аммиак. Изначальный анализ показал широкий цветовой диапазон: от нейтрального к ярко красному. Это намекает на богатство состава. Сравнение Плутона и KBO 1993 SC показало, что по поверхностным элементам они крайне отличаются.
Водный лед сумели найти в 1996 TO66, 38628 Huya и 20000 Varuna, а кристаллический заметили в Кваваре.